В октябре этого года вышли в свет две статьи в журналах высокого рейтинга (Q1) с участием ведущего научного сотрудника Национального научного центра морской биологии им. А.В. Жирмунского ДВО РАН. Обе работы посвящены процессам, происходящим в Великих североамериканских озёрах. Исследования выполнены на базе Great Lakes Center (Буффало, штат Нью-Йорк, США) совместно с сотрудниками Швейцарского федерального института водных наук и технологий (Дюбендорф, Швейцария) и специалистами Агентства по охране окружающей среды США.

В конце 80-х и начале 90-х годов прошлого века в Великие озёра попали одни из наиболее активных, широко расселившихся моллюсков — Dreissena polymorpha и Dreissena bugensis. Дрейссены внесены в список 100 самых вредных инвазивных видов мира Международного союза охраны природы, а также в аналогичный перечень Российской Федерации. Эти двустворчатые, обычно обитающие в пресных и солоноватых водах европейского континента, включая территорию России, были занесены в Северную Америку, вероятно, с балластными водами судов, и стремительно распространились по всем Великим озёрам, кроме озера Верхнего — ввиду низкой температуры его вод, что сильно расширило их ареал.

Быстрому распространению дрейссен в систему пресноводных озёр Северной Америки способствовало практически полное отсутствие естественных врагов этих видов. Вопрос о взаимодействии между двумя видами до конца не изучен, однако ясно, что между ними складываются антагонистические взаимоотношения так как, сначала вспышку численности дал первый вид, а уже спустя 10 лет второй вид не просто вытеснил полиморфную дрейссену, но и в целом привел к перестройкам пищевых сетей озёр. Вселение дрейссен стало одной из причин сокращения численности других пресноводных двустворчатых моллюсков. Практически полностью исчезли излюбленные объекты питания рыб — амфиподы, принадлежащие к роду Diporeia (Gammarideae). Кроме того, дрейссена, которая живет на дне пресноводных водоёмов и питается как эффективный фильтратор, съедает значительную долю водорослей из толщи воды тем самым снижая количество доступных рыбам пищевых ресурсов, оставляя голодными планктонных рачков и рыбу. Мало какая рыба способна питаться этими моллюсками. Лишь один вид рыб (тоже инвазивный) — бычок-кругляк (Neogobius melanostomus) более-менее эффективно потребляет взрослых моллюсков.

Исследование, опубликованное в журнале Inland Waters, проводилось во время экспедиции на озеро Онтарио, где авторы собрали моллюсков с разных глубин по всей акватории, чтобы понять, чем же они питаются и как адаптируют свой рацион к разным условиям обитания. Оказался удивительным тот факт, что эти моллюски освоили даже самые глубокие места в Онтарио (200 м). Однако исследователи обнаружили, что обитающие на глубине моллюски в два раза менее жирные, чем моллюски на мелководье. С помощью анализа маркерных жирных кислот авторы определили рационы моллюсков с разных глубин. Выяснилось, что мелководные дрейссены (≤30 м) в основном питаются цианобактериями, зелёными и криптофитовыми водорослями, а глубоководные (>90 м) — бактериями и диатомеями.

«Дополнительно мы рассчитали, сколько ценного ресурса в виде омега-3 полиненасыщенных жирных кислот законсервировано в их биомассе во всем озере. В общей сложности в биомассе дрейссен в озере Онтарио хранится около 5000 тонн омега-3 ПНЖК — из них 3000 тонн — это ЭПК+ДГК. Для понимания, 3000 тонн ЭПК+ДГК — это чуть больше 1 % от годового потребления этих ценных веществ всей аквакультурой мира. Однако этот запас практически не используется экосистемой, поскольку лишь небольшая часть биомассы дрейссен потребляется хищниками в озере Онтарио. Важность этого исследования объясняется тем, что длинноцепочечные полиненасыщенные жирные кислоты семейства омега-3, а именно эйкозапентаеновая кислота (ЭПК, 20:5n-3) и докозагексаеновая кислота (ДГК, 22:6n-3), являются физиологически ценными соединениями, необходимыми для нормального роста и развития животных, включая человека. Известно, что они в основном синтезируются некоторыми микроводорослями и транспортируются по пищевым сетям. В отличие от многих беспозвоночных, двустворчатые моллюски обладают способностью накапливать обе жирные кислоты. В пресноводных экосистемах, в отличие от морских, чаще наблюдается дефицит именно ДГК, а в этих пресноводных моллюсках ее содержание даже выше, чем ЭПК», — рассказала автор работы, ведущий научный сотрудник лаборатории сравнительной биохимии ННЦМБ ДВО РАН доктор биологических наук Олеся Махутова.

Вторая работа, опубликованная в Journal of Great Lakes Research, посвящена донным обитателям озера Верхнее.

Верхнее является самым глубоким и одним из самых олиготрофных в системе Великих Лаврентийских озёр. Хотя это озеро считается наименее затронутым эвтрофикацией, оно входит в число самых быстро нагревающихся пресноводных водоёмов в мире, продемонстрировав соответствующие физические и экологические изменения за последние три десятилетия.

Ученые международного коллектива проанализировали данные по изменению бентосного сообщества за последние 50 лет. Оказалось, что структура в донном сообществе осталась довольно стабильной, при этом наибольшую долю в сообществе составляют амфиподы Diporeia hoyi, Oligochaeta, мелкие пресноводные двустворчатые моллюски Sphaeriidae и Chironomidae. Более высокое видовое разнообразие наблюдается в мелководной зоне (≤30 м), самая высокая численность рачков обнаружена на средних глубинах (30–90 м), а самая низкая численность всех таксонов — в самой глубокой зоне озера (>90 м). Численность донных беспозвоночных по всему озеру увеличилась в 1990–2000-х годах, вероятнее всего из-за сокращения хищничества рыб, но сейчас стабилизировалась. Хотя численность зообентоса все еще выше, чем в 1970-х годах, исследования литоральной зоны показали снижение численности Diporeia и других основных таксонов за последнее десятилетие. Эти изменения могут указывать на возврат к уровням, наблюдавшимся в 1970-х годах, или отражать долгосрочную тенденцию к снижению численности популяций.

«Наше исследование подтверждает важность долговременного мониторинга, который помогает прогнозировать и выявлять изменения по всему озеру. Хотя в данный момент изменения, происходящие в озере Верхнее, не привели к перестройкам бентосного сообщества, в отличие от других Великих озер, оно уже не является стабильной экосистемой и направление изменений хорошо прослеживается», — прокомментировала Олеся Махутова.

Результаты обсуждаемых работ важны в свете мониторинга глобальных изменений климата, воздействия человеческой деятельности и должны привлечь внимание к возможным последствиям распространения инвазивных видов.

Источник: ННЦМБ ДВО РАН.