Пищевая конкуренция в северных озёрах меняется под влиянием климата
Глобальное изменение климата влечёт за собой и изменение структуры экосистем, особенно в высоких широтах. Повышение температуры воды, сокращение ледового периода и изменение продуктивности водоёмов создают новые условия для обитателей пресных вод. Холодолюбивые виды, например, сиг или ряпушка, оказываются под угрозой, а более неприхотливые и теплолюбивые виды, например окунь, расширяют свой ареал на север.
У учёных давно существовало подозрение, что эта экспансия ведёт не просто к соседству, а к прямому вытеснению аборигенных видов через пищевую конкуренцию. Однако до недавнего времени механизмы этого взаимодействия в субарктических условиях оставались изучены недостаточно.
Озеро Имандра — крупнейший водоём Мурманской области и имеет для неё очень большое значение. Это важный источник водоснабжения. Здесь традиционно промышляют сига, ряпушку, корюшку, налима и другие виды рыб. Кроме того, озеро служит объектом мониторинга экологического состояния северных водных экосистем.
Схематическая карта озера Имандра с отмеченными местами сбора образцов. 1 — биостанция КНЦ РАН; 2 — остров Хорт; 3 — Широкая Салма, Роватостров
Важно отметить, что бассейн Имандры — наиболее хозяйственно освоенная территория региона. На берегах расположены горнодобывающие и металлургические предприятия, что создаёт дополнительную нагрузку на экосистему. В таких условиях изучение пищевых взаимодействий рыб приобретает не только научное, но и практическое значение: понимание механизмов конкуренции помогает прогнозировать реакцию рыбных сообществ на совокупное воздействие климатических и антропогенных факторов.
Именно поэтому Имандру выбрали в качестве объекта исследования, результаты которого опубликованны в декабре 2025 года в журнале Fishes. Работу выполнили специалисты Зоологического института РАН, Института проблем промышленной экологии Севера Кольского научного центра РАН и Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН.
Для получения достоверных данных исследователи применили два взаимодополняющих метода. Первый — анализ содержимого желудка, который позволяет точно определить, какие виды организмов рыба потребляла непосредственно перед отловом.
Второй метод — анализ стабильных изотопов углерода и азота в мышечных тканях. Чтобы понять суть изотопного анализа, можно представить его как «химический дневник питания». Атомы углерода и азота в природе существуют в виде нескольких изотопов. Легкие изотопы ¹²C и ¹⁴N встречаются чаще, чем тяжёлые ¹³C и ¹⁵N. Когда животное потребляет пищу, оно включает её атомы в свои ткани, и тяжёлые изотопы накапливаются в организме чуть сильнее, чем лёгкие.
Для углерода разница в изотопном составе (δ¹³C) между пищей и тканью потребителя составляет около 0–1 ‰ на каждый трофический уровень. Поэтому δ¹³C служит индикатором источника энергии: например, пелагические (связанные с толщей воды) и бентические (донные) пищевые цепи имеют различимые углеродные сигнатуры. Для азота обогащение тяжелым изотопом (δ¹⁵N) составляет 3–4 ‰ на трофический уровень, что позволяет оценить положение организма в пищевой цепи: чем выше значение δ¹⁵N, тем выше трофический статус.
Изотопный анализ отражает питание не за последние часы, а за недели и месяцы, поскольку изотопный состав мышечной ткани обновляется постепенно. Это компенсирует ограничения анализа содержимого желудка, который фиксирует лишь краткосрочный рацион. Сочетание обоих методов даёт целостную картину: таксономическую детализацию и интегральную оценку трофических связей.
Результаты исследования подтвердили наличие серьёзного перекрывания пищевых ниш между сигом и окунем. Анализ содержимого желудка показал, что диета сига и окуня совпадает на 48 %. Оба вида являются генералистами, то есть способны использовать широкий спектр кормовых ресурсов. Значимую часть рациона обоих видов составляют водные насекомые, в частности личинки ручейников.
Анализ стабильных изотопов выявил, что изотопные ниши сига и окуня перекрываются на 36 %. Это служит независимым подтверждением того, что виды используют сходные источники энергии и находятся в условиях пищевой конкуренции.
Оба вида занимают сходные трофические позиции (около 3,7), что соответствует уровню хищников первого порядка.
Исследование выявило интересные закономерности в том, как меняется питание рыб с возрастом, что влияет на характер конкуренции.
У сига наблюдается чёткая онтогенетическая динамика: по мере увеличения размеров рыбы в её рационе возрастает доля моллюсков, тогда как мелкие особи чаще потребляют ракообразных. Это отражается в изотопных подписях: у крупных особей сига значения азота (δ¹⁵N) снижаются, поскольку моллюски имеют более низкие изотопные сигнатуры по сравнению с ракообразными.
Окунь в субарктических условиях демонстрирует специфическое поведение. Переход к питанию рыбой у него происходит позже, чем в более южных водоёмах. Значительная часть популяции продолжает питаться донными организмами даже при размерах, типичных для хищной стадии. Это усиливает конкуренцию с сигом, который также активно использует бентические ресурсы.
Другие виды рыб заняли иные ниши. Например, ряпушка, корюшка и налим в большей степени опираются на пелагические источники пищи, тогда как ёрш является узким специалистом по питанию личинками хирономид.
Полученные данные помогают объяснить причины снижения численности сиговых в субарктических озерах. Пищевая пластичность окуня в сочетании с потеплением климата создает условия, благоприятные для роста его популяции, и усиливает конкурентное давление на холодолюбивые виды, такие как сиг.
Важно отметить, что окунь и ёрш не являются чужеродными видами для этих водоёмов, но их распространение на север из-за благоприятных климатических условий позволяет классифицировать их как «локальных захватчиков». Процесс замены арктических видов видами с более бореальным распространением называется «бореализацией», и исследование помогает лучше понять его механизм.
Авторы работы указывают, что их исследование охватывало преимущественно взрослых особей. Дальнейшие изыскания целесообразно направить на изучение трофических взаимодействий на ранних стадиях развития рыб. Конкуренция за планктонные ресурсы может быть особенно интенсивной именно в ювенильный период, что критически влияет на выживаемость поколений.
Источник: пресс-служба Минобрнауки России.
