Специалисты Института систематики и экологии животных СО РАН и Томского государственного университета в сотрудничестве с зарубежными коллегами изучили факторы окружающей среды, которые влияют на сезонную и пространственную изменчивость зоопланктона термокарстовых озер вдоль градиента вечной мерзлоты Западной Сибири. Численность и видовой состав зоопланктона может быть индикатором климатических изменений. Статья об этом опубликована в высокорейтинговом международном журнале Science of the Total Environment.
Термокарстовые озера, которые образуются в результате таяния мерзлого грунта в зонах вечной мерзлоты, очень чувствительны к климатическим изменениям. Эти водоемы играют важную роль в цикле углерода и эмиссии парниковых газов. Несмотря на глубокие гидрохимические исследования термокарстовых озер Западной Сибири, проводимые последние десять лет, их гидробиологические показатели оставались слабо изученными. Исследование зоопланктона термокарстовых озер в сезонном и широтном аспектах позволит прогнозировать влияние климатических изменений на состав и численность этих водных беспозвоночных.
Термокарстовые озера Западной Сибири
Ученые из нескольких научных организаций исследовали состав и динамику численности зоопланктона термокарстовых озер Западной Сибири и связь этих показателей с различными факторами окружающей среды. Трижды за период открытой воды, с мая по октябрь, они отбирали гидробиологические и гидрохимические пробы в водоемах на значительном (около 1 500 км) широтном градиенте в зонах спорадической, прерывистой и непрерывной мерзлоты. Прежде исследования зоопланктона подобного масштаба в регионе не проводились.
«Для отбора проб зоопланктона мы использовали общепринятые в гидробиологии методы: процеживали определенный объем воды через специальную сеть, фиксировали пробы раствором формалина, затем уже в лаборатории с использованием микроскопа определяли видовой состав, численность и размеры каждого вида для определения биомассы», — рассказывает заместитель директора по научной работе ИСиЭЖ СО РАН кандидат биологических наук Юрий Александрович Носков.
Зоопланктон крайне важен для функционирования водных экосистем. Эти организмы участвуют в круговороте веществ и в значительной степени могут влиять на химический состав и качество воды. «Они играют ключевую роль в пищевой цепи. Многие виды этих мелких ракообразных потребляют фитопланктон и переводят его в доступную для многих рыб форму. Кроме того, зоопланктон вносит существенный вклад в процесс очищения водоемов. Также большое значение он имеет в биоиндикационных исследованиях. Есть виды, которые живут только в чистой воде, а есть те, которые могут выживать в сильно загрязненных водоемах. Если в пробе заметно преобладают выносливые группы, с высокой долей вероятности с водоемом что-то не так», — дополняет Юрий Носков.
Ветвистоусый рачок Bosmina (Eubosmina) coregoni
В большинстве пресноводных водоемов можно встретить три основные группы зоопланктона: ветвистоусые (Cladocera), веслоногие (Copepoda) и коловратки (Rotifera). Среди них встречаются различные экологические группы, например по типу питания: фитофаги, хищники, трупоеды, эктопаразиты. Все они занимают свои экологические ниши, но могут конкурировать за один и тот же ресурс.
«В определенных условиях один из конкурирующих видов может получать преимущество. К примеру, крупные фильтраторы, такие как ветвистоусые, превосходят коловраток по размеру и эффективности потребления пищи из толщи воды и в условиях высоких температур вытесняют их. Но при наступлении неблагоприятных условий, например при нехватке пищи или похолодании, всё меняется. Ветвистоусые предпочитают теплую воду и обилие пищевых ресурсов. Когда падает температура, скорость их развития снижается, они переходят от бесполого размножения к половому и у них появляются не молодые рачки, а покоящиеся яйца, что приводит к резкому сокращению численности этой группы. Коловратки же менее прихотливы и в отсутствие конкуренции способны быстро увеличить свою численность благодаря более высокой скорости развития», — поясняет Юрий Носков.
Исследование показало, что численность и видовое разнообразие отдельных групп зоопланктона существенно различаются в зависимости от сезона и зоны вечной мерзлоты. Выяснилось, что в термокарстовых озерах Западной Сибири при продвижении на север количество ветвистоусых ракообразных снижается, а веслоногих — возрастает. Среди основных факторов окружающей среды, наиболее тесно связанных с показателями зоопланктона, выделяют температуру воды, площадь озер, глубину, pH, концентрацию растворенного неорганического и органического углерода и углекислого газа.
Веслоногие рачки отряда Calanoida
Всего в термокарстовых озерах Западной Сибири ученые обнаружили 74 вида и таксона зоопланктона. Их разнообразие увеличивалось к северу, что противоречило изначальной гипотезе ученых. Она заключалась в том, что по мере приближения к сплошной зоне вечной мерзлоты видовое богатство и численность зоопланктона будет сокращаться.
Изменение климата оказывает значительное влияние на гидрохимические показатели водных объектов, что, в свою очередь, сказывается на показателях гидробионтов. Повышение температуры воды может привести к изменению состава и структуры сообществ водных организмов. «Последствия этого процесса сильнее заметны в северных широтах, когда там появляются виды, характерные для южных широт. В нашем исследовании был обнаружен один южный вид, который не отмечался ранее в высоких широтах. Его наличие может говорить об изменении условий среды обитания в данном регионе», — говорит Юрий Носков.
Изучение факторов окружающей среды, которые тесно связаны с показателями зоопланктона, и анализ видового состава этой группы организмов имеют большое значение для понимания того, как функционируют северные водные экосистемы. Эти исследования также помогут предсказать возможные последствия климатических изменений.
«В будущем мы планируем уделять более пристальное внимание изменениям северных границ теплолюбивых видов. В планах также более детально исследовать бактериопланктон термокарстовых озер Западной Сибири и проверить некоторые, связанные с ним, гипотезы», — делится перспективами исследования Юрий Носков.
Софья Казакова, студентка отделения журналистики Гуманитарного института Новосибирского государственного университета
Фото Е. Истегечева (анонс, 1) и Юрия Носкова (2, 3)
