история и основные результаты, перспективы
Орлова М.И., д. б. н.
Зоологический институт РАН,
Санкт-Петербургский научный центр РАН, ООО НПО «Гидротехпроект»
С 2004 года по заказу Комитета по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечению экологической безопасности ведутся наблюдения в режиме мониторинга за состоянием планктонных и донных сообществ на акваториях Невской губы и восточной части Финского залива. Задачи наблюдений – выявление новых, ранее несвойственных данным акваториям биологических видов (вселенцев или чужеродных1)) и оценка их расселения, роли в формировании биологического разнообразия, практического значения для природопользования. С 2008 года наблюдения проводятся по утвержденной методике [1]. При анализе данных, полученных в ходе наблюдения, особое внимание уделяется оценке скорости пополнения биоты наблюдаемых акваторий вселенцами (рис. 1), сезонной и многолетней динамике их количественного развития (рис. 2), в том числе под влиянием различных внешних воздействий (рис. 2А), их экспансии по акватории (рис. 3), прогнозу обнаружений новых чужеродных видов (табл. 1).
Мониторинг чужеродных видов – постоянно действующая система долговременных наблюдений в пространстве (сеть наблюдений) и во времени (режим наблюдений), направленная на получение регулярной (без пропусков) информации о состоянии популяций чужеродных видов и сообществ-реципиентов (пространственном распределении, временной динамике характеризующих их показателей) и процессов, характеризующих расселение чужеродных видов, а также показателей внешних по отношению к упомянутым объектам и процессам факторов (естественных и антропогенных), формирующих условия для существования объектов и протекания процессов.
Анализ результатов наблюдений, проведенных в течение десятилетнего периода (2004–2014 гг.), показал, что:
— процесс пополнения чужеродными видами подводных ландшафтов Невской губы и Финского залива демонстрирует тенденцию к росту числа регистраций с течением времени на большинстве наблюдаемых участков (рис. 1);
— среди уже зарегистрированных чужеродных видов на акваториях, прилежащих к Санкт-Петербургу, и среди потенциальных вселенцев имеются так называемые виды-эдификаторы или «экосистемные инженеры», их расселение и массовое развитие могут в течение немногих лет приводить к заметным изменениям в водных живых сообществах и ландшафтах в целом. Это, например, понто-каспийский двустворчатый моллюск-обрастатель Dreissena polymorpha (рис. 4), многощетинковый червь Marenzelleria arctica (рис. 3); на отдельных участках прибрежья – дальневосточный ротан-головешка, элодея канадская (рис 5, 6), включая их техногенные элементы (рис 6–8);
— беспокойство населения (древесная улитка Arianta arbustorum, рис. 9);
— есть и те, что при массовом развитии сдерживают расселение некоторых «вредных» с хозяйственной и природоохранной точки зрения видов (моллюскоядный понто-каспийский черноротый бычок Neogobius melanostomus, рис. 10), питающийся моллюсками-обрастателями;
— равно как и те, что могут прийти на смену «поддающимся» сдерживанию (рис. 11). Такой может оказаться обрастатель пресноводная мшанка Plumatella geimermassardi, обнаруженная пока локально на отепленных участках Копорской губы, в случае снижения роли моллюсков в формировании обрастания;
— время от времени случаются находки и вовсе экзотических тропических видов (рис. 12), рыб, например, из семейства пираньевых (крупный экземпляр черного паку был обнаружен работниками садкового хозяйства в Копорской губе), которых периодически выпускают в естественные водоемы аквариумисты. Эти выпущенные экземпляры вряд ли способны пережить зимние условия в российском секторе Финского залива даже на участках заметного отепления и в этом смысле пока не представляют угрозы.
Таким образом, результаты наблюдений позволяют говорить не только о вселении в Финский залив чужеродных видов, но и о таком негативном аспекте этого явления, как биологическое загрязнение3).
Вместе с тем, в списках чужеродных видов имеются лекарственные, например аир болотный Acorus calamus (рис. 13). Имеются они и среди видов-обрастателей, становящихся при неконтролируемом развитии источником биопомех (рис. 6). При определенных условиях, блокирующих их расселение и воспроизводство (а такие условия применительно к дрейссене имеются в Невской губе), могут быть использованы для целей биоремедиации прибрежной зоны в составе модульных барьерных технологий, опробованных в южной Балтике (рис. 14) для улучшения качества воды путем деэвтрофикации. Возможно их использование и при берегозащите с применением искусственных рифов [2]. Повышению качества вод (деэвтрофикации) может способствовать и массовое развитие многощетинкового кольчатого маренцеллерия
Marenzelleria arctia [3], широко расселившегося с 2009-го по 2012 год на акватории Курортного района (рис. 3).
Известно, что успеху расселения чужеродных видов в немалой степени способствуют антропогенные трансформации природных комплексов [4]. В этом отношении Невская губа и Финский залив представляют собой классический пример системы-реципиента4) биологических инвазий. На их берегах, почти повсеместно затронутых хозяйственной деятельностью, расположены портовые и другие гидротехнические сооружения. Невская губа и Финский залив исторически являются частью глобальной сети водного транспорта, соединяющей внутренние водоемы Евразии с Мировым океаном (рис. 15), по которой осуществляется перенос вселенцев на корпусах судов и в балластных камерах (41% чужеродных видов предположительно занесены в Невскую губу и Финский залив с судоходством) [5]. Немаловажны
и масштабные естественные явления, напримерклиматические (большинство зарегистрированных вселенцев теплолюбивы), особенности гидрологии Финского залива (затоки и апвеллинги, см. рис. 2А, данные для 2003 года) [6]. Очевидно, что на фоне глобального развития экономики и естественной изменчивости природы не следует ожидать замедления темпов роста регистраций чужеродных видов в Невской губе и Финском заливе, что показывают и четыре из пяти линий аппроксимации на рис. 1. Подтверждают это заключение и результаты мониторинга 2014 года (последнего в ряду наблюдений), показавшие высокую степень реализации прогнозов вселения новых чужеродных видов в Финский залив, сделанных в предшествующем году наблюдений – 2008-м. Тогда было предсказано, а в 2014 году зарегистрировано присутствие в Финском заливе следующих шести видов вселенцев: двух видов понто-каспийских сине-зеленых водорослей
Aphanizomenon elenkinii и A.issatshenkoi (обнаружение в Курортном районе.); бокоплава Orchestia cavimana (обнаружение на областной акватории, на побережье Лужской губы в 2013–2014 гг.); центрально американского двустворчатого моллюска-обрастателя Mytilopsis leucophaeta (рис. 16),к 2014 году сформировавшего самоподдерживающуюся популяцию к Копорской губе; понто-каспийской мизиды Hemimysis anomala, в 2014 году отмеченной в российских водах восточной части Финского залива; понто-каспийского бычка Neogobius melanostomus (рис. 10). Важным событием можно считать появление в 2015 году в Копорской губе вышеупомянутой мшанки из р. Плюмателла, не отмечавшейся ранее ни в фауне СССР, ни в фауне России (рис. 11) и не включенной в прогноз, вероятность расселения которой на восток, в сторону городской акватории, весьма высока.Важной причиной как заноса и экспансии, так и натурализации многих чужеродных видов является наличие у них расселительных стадий – личинок и вегетативных почек (рис. 4, 11). Сам процесс биологической инвазии (антропогенного расселения видов) следует рассматривать, как своеобразное «горнило эволюции», так как при протекании его основных фаз – заноса, экспансии и натурализации – создаются специфические условия для действия универсальных генетических механизмов, способствующих формированию новых совокупностей особей в пределах видов, отличающихся от исходных повышенной выносливостью и приспособляемостью к существованию в изменчивых условиях среды [7].
В связи с обозначенными задачами и результатами наблюдений, особенностями экосистемы Невской губы и Финского залива, биологическими свойствами, микроэволюцией и возможным практическим значением вселенцев, перспективная цель данного вида экологического мониторинга – информационная поддержка принятия своевременных мер, направленных на контроль нежелательных явлений, связанных с чужеродными видами. По мере ведения наблюдений очевидны также и перспективы практического использования вселенцев как ценного биологического ресурса. Несмотря на важность задач и цели наблюдений, приходится констатировать нерегулярность их проведения: если с 2004-го по 2008 год (рис. 1) они велись в ежегодном и сезонном режиме, то в оставшееся время десятилетия только в сезон 2014 года. Такая периодичность мониторинга на фоне выявленных наблюдениями тенденций в развитии биологического загрязнения и на фоне особенностей современного мира, где наряду с глобализацией экономики (и, как следствие, развития водного транспорта) действуют и природные факторы мирового масштаба, например климатические, гидрологические и эволюционные, не дает гарантии своевременного отслеживания как благоприятных, так и неблагоприятных изменений, связанных с чужеродными видами. Таким образом, проблематична и реализация конечной цели любого вида экологического мониторинга, проводимого в водной среде Санкт-Петербурга, – своевременного принятия мер по обеспечению сохранения водных и прибрежных природных комплексов (в данном случае Невской губы и Финского залива) и экологической безопасности Санкт-Петербурга. Принимая во внимание устойчивый и разноплановый характер биологического загрязнения в Невской губе и Финском заливе, реализацию ряда прогнозов, основные принципы и направленность экологической политики Санкт-Петербурга [8] http://www.infoeco.ru/index.php?id=22) в части осуществления экологического мониторинга, необходимо проводить наблюдения за чужеродными видами Невской губы и восточной части Финского залива не реже одного раза в два года. Учитывая появление целого ряда новых видов в биоте водоемов бассейна Финского залива, существенную трансформацию его берегов и подводных ландшафтов, произошедшую с 2008 года [9,10], необходимо внести соответствующие изменения в методику [1]._________
1) Чужеродными, вселенцами, экзотическими, интродуцентами, акклиматизантами или даже инвазионными видами называют те, которые обнаруживают в ранее несвойственных им обитаниях и расселение которых, индуцированное человеком, происходит обычно заметно быстрее (регистрируются одним или немногими поколениями людей), чем естественное. Часто процесс такого антропогенного расселения называют «биологической инвазией». Причиной ускорения антропогенного расселения в сравнении с естественным, кроме прямого физического перемещения организмов в новые местообитания (с водным, воздушным, наземным транспортом), является быстрое снятие сдерживающих барьеров (таких как водоразделы, экологические условия). Кроме создания водных перемычек между бассейнами (снятие географического барьера), часто сама антропогенная трансформация (создание гидротехнических объектов и их эксплуатация, термификация и эвтрофикация) водоема (снятие экологических барьеров) предрасполагает водоемы к освоению чужеродными и аборигенными обрастателями, теплолюбивыми видами, видами, предпочитающими мезотрофные и эвтрофные условия.
2)Биопомехи – как и в случае понятия «биологическое загрязнение»3), трактовка этого термина двоякая: (1) само присутствие нежелательных биологических объектов (видов, сообществ, наносов и других остатков живых организмов) на оборудовании; (2) последствия от присутствия и жизнедеятельности (если объекты в живом состоянии) биологических объектов на оборудовании, выражающиеся в затруднении работы оборудования, нарушениях хода технологического цикла в целом.
3)Трактовка термина «биологическое загрязнение» предполагает две составляющие: (1) само присутствие чужеродного или другого нежелательного с человеческой точки зрения вида в сообществах, угрожающее или способное представлять потенциальную угрозу биологическому разнообразию и/или численности аборигенных видов, и/или стабильности экосистемы, и/или хозяйственной деятельности человека, а также эксплуатации местных растительных и животных ресурсов; (2) процессы и их последствия, которые возникают в экосистеме вследствие нарушений естественного состояния ее структуры и функционирования в результате жизнедеятельности чужеродных (или иных нежелательных) организмов, в том числе биопомехи.
4)Реципиент (сообщество, экосистема, регион) – объект, в который происходит вселение чужеродного вида. Соответственно донор (сообщество, экосистема, регион) – объект, из которого происходит занос.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
[1] Распоряжение Комитета по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечению экологической безопасности Санкт-Петербургаиот 28.03.2008 №36-р «Об утверждении Методики ведения мониторинга чужеродных видов в Невской губе и восточной части Финского залива».
[2] Рябчук Д.В., Спиридонов М.А., Жамойда В.А., Орлова М.И. Берега Балтики – гармония с природой или борьба со стихией? Проблемы экстремальных штормов и способы берегозащиты. Окружающая среда Санкт-Петербурга, №1 (сентябрь) 2016 г. С. 50–57.
[3] Maximov A., Bonsdorff E., Eremina T., Kauppi L., Norkko A., Norkko J. Context-dependent consequences of Marenzelleria spp. (Spionidae: Polychaeta) invasion for nutrient cycling in the Northern Baltic Sea. Oceanologia 2015, 57: 342–348.
[4] Elton C.S. The ecology of invasions by animals and plants. 1958. Methuen, London.
[5] Орлова М.И. Биологические инвазии моллюсков в континентальные водоемы Голарктики. Докт. Дисс. 2010, Спб.
[6]. Сухачева Л.Л., Орлова М.И. О применении результатов спутниковых наблюдений восточной части Финского залива к оценке воздействия естественных и антропогенных факторов на состояние акватории и биотических компонентов экосистемы. Региональная экология // 2014. – Т 35 (№1–2). – C. 62–76.
[7] Орлова М.И. Биологическая инвазия – горнило для эволюции? Экологическая генетика 2011, Т. 9 №3, С 33–46.
[8] Экологическая политика (на (http://www.infoeco.ru/index.php?id=22).
[9] Региональная экология // 2014. – Т 35 (№1–2).
[10] Региональная экология // 2015. – Т 38 (№3).
[11] Отчет по Государственному контракту №280 итоговый по теме: Оказание услуг по обеспечению проведения мониторинга объектов животного мира в Финском заливе в целях получения оперативной достоверной информации и прогноза распространений и численности новых видов на территории, где они раньше отсутствовали. 2014, СПБ СПБНЦ РАН.
[12]. Гонтарь В.И. Описание первой находки пресноводной мшанки Plumatella geimermassardi Wood & Okamura, 2004 (Phylactolaemata) в Копорской губе восточной части Финского залива (краткое сообщение). Региональная экология 2016, 1 (43): 57–62.
[13] Lindahl O. Mussel farming for coastal water quality remediation. Доклад на научно-практической конференции «Перифитон и обрастание: теория и практика». Санкт-Петербург, 22–25 октября 2008 г. (https://www.zin.ru/conferences/Periphyton2008/pdf/lindahl.pdf)
[14] Fenske C. Water quality improvement in coastal waters – can fouling organisms help? Доклад на научно-практической конференции «Перифитон и обрастание: теория и практика» Санкт-Петербург, 22–25 октября 2008 г.
[15] Kusserow R., Schröter-Bobsin U., Mählmann J. Dreissena in waste water treatment plants – how efficient is their filtration under difficult conditions. Доклад на научно-практической конференции «Перифитон и обрастание: теория и практика» Санкт-Петербург, 22–25 октября 2008 г.
Создать комментарий