Зоопланктон — важнейший компонент в трофической сети в пресноводных водоёмах. Большинство представителей зоопланктона фильтраторы. Поэтому они выступают в роли природного фильтра, способствующего самоочищению водоёмов. Кроме того, рачки представляют собой ценный пищевой ресурс для планктоноядных рыб, содержащий помимо углерода, физиологически важные вещества, которые передаются вверх по трофической сети и далее в наземные экосистемы. Однако ценность зоопланктона зависит от качества фитопланктона — основного пищевого ресурса рачков-фильтраторов.

Огромную опасность для функционирования пресноводных экосистем в настоящее время представляет повышение доли цианобактерий в фитопланктоне. Цианобактерии (их устаревшее название — «сине-зелёные водоросли») считаются некачественным ресурсом для зоопланктона, поскольку они вырабатывают токсины и не содержат стеролы и полиненасыщенные жирные кислоты, являющиеся протекторами сердечно-сосудистых заболеваний.

«В двадцать первом веке „цветение“ — бурное развитие, —   цианобактерий стало более частым и масштабным явлением из-за совместного воздействия эвтрофикации и глобального потепления на водные экосистемы. Поэтому цианобактерии рассматриваются в настоящее время как угроза для качества воды, рыболовства и рекреационной деятельности человека», — рассказала Ирина Фенева, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН (ИПЭЭ РАН).

Несмотря на то что уже 150 лет известно, что цианобактерии вредны для зоопланктона, механизмы их воздействия на зоопланктон недостаточно изучены. Чтобы понять как цианобактерии влияют на видовую структуру зоопланктонных сообществ были проведены работы по изучению механизмов их влияния на динамику численности ракообразных и их конкурентные взаимодействия на примере двух видов дафний. В качестве основной гипотезы было выдвинуто предположение о том, что цианобактерии будут изменять исход конкуренции между видами ветвистоусых ракообразных относительно условий с более качественным кормом, таким образом меняя видовую структуру сообщества.

Рабочая группа учёных провела ряд опытов по изучению конкуренции между Daphnia longispina и Daphnia magna, которые показали, что в случае кормления дафний высококачественной одноклеточной зелёной водорослью Chlamydomonas klinobasis наблюдалось взаимное конкурентное подавление одного вида другим, но при этом оба вида сосуществовали. Однако в варианте с одноклеточными цианобактериями Synechococcus elongatus оба вида слабо развивались. Скорость роста D. magna была значительно меньше, чем в вариантах с высококачественным кормом. Второй вид D. longispina вообще держался на уровне нескольких особей на литр. Однако анализ результатов не подтвердил в этом случае конкурентного подавления одного вида другим. Основным драйвером динамики численности были цианобактерии, которые значительно сдерживали популяционный рост дафний из-за нехватки в них стеролов. Оказалось, что D. longispina более чувствительна к недостатку стеролов, чем D. magna. По этой причине рост численности этого вида не подавлялся другим видом, а лишь сильно замедлялся из-за некачественного корма. Был сделан вывод о том, что для увеличения роста численности дафний и повышения биоразнообразия зоопланктонных сообществ требуется сокращать процент цианобактерий в фитопланктоне.

Была создана математическая модель, предсказывающая динамику численности ветвистоусых ракообразных в условиях активного развития цианобактерий. Модель, учитывающая основные механизмы конкурентного взаимодействия планктонных ракообразных при «цветениях» цианобактерий, позволит разработать систему мер, направленных на создание благоприятных условий для развития пресноводного зоопланктона. 

Статья опубликована в журнале Water. В работе приняли участие сотрудники ИПЭЭ РАН, Института водных проблем РАН, Варшавского университета (Польша) и Университета штата Оклахома (Стиллуотер, США)

Источник: ИПЭЭ РАН.