Состояние биологических сообществ российской части Финского залива: старые проблемы и новые угрозы

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники
Опубликовать в Яндекс

С.М. Голубков, д-р биол. наук, главный научный сотрудник Зоологического института РАН, член-корреспондент РАН

Долгосрочные наблюдения за биологическими сообществами Невской губы и восточной части Финского залива, проводимые сотрудниками Зоологического института РАН, показывают, что эта часть залива представляет собой сложную природную систему, биота которой страдает от множества антропогенных воздействий.

Одни из них давно известны и имеют хронический характер. На снижение интенсивности и преодоление последствий этих воздействий затрачены значительные усилия и средства. На другие экологические угрозы обратили внимание в самое последнее время. Их масштаб и последствия для биологических сообществ пока остаются малоизученными.

К хорошо известным экологическим угрозам экосистеме Финского залива относятся эвтрофирование вод, приводящее к массовому развитию цианобактерий и макроводорослей, химическое загрязнение вод, дноуглубительные работы и создание намывных территорий, интенсивное судоходство. Новые угрозы экологическому состоянию залива, на которые следует обратить внимание, включают микродозы фармацевтических препаратов, попадающих в Финский залив со сточными водами Санкт-Петербурга и других населенных пунктов, а также региональные изменения климата, в ряде случаев приводящие к обострению уже существующих экологических проблем.

«Цветение воды» в Финском заливе

Эвтрофирование вод Финского залива. К эвтрофированию вод относят массовое развитие быстро растущих форм водной растительности: одноклеточных водорослей и цианобактерий в фитопланктоне и макроводорослей в прибрежье водоемов. Эти процессы вызывают значительное ухудшение качества вод и создают серьезные помехи для использования водоемов в рекреационных целях. Например, массовое развитие макроводорослей в прибережье Финского залива и их последующее отмирание в жаркую погоду до сих пор приводит к скоплению огромных количеств разлагающейся органике на пляжах Санкт-Петербурга, иногда достигающих 20 т на 100 м прибрежья.

Кроме того, эти водоросли в процессе роста накапливают в своей биомассе значительные количества токсических веществ, тяжелых металлов, хлорорганических соединений и пр., которые после отмирания водорослей за короткий период выделяются обратно в окружающую среду, вызывая дополнительное токсическое загрязнение прибрежных вод залива (Губелит и др., 2019).

К другим неприятным последствиям, сопровождающим процесс эвтрофирования водоемов, относится массовое развитие в толще воды цианобактерий, выделяющих в воду цианотоксины, опасные для водных организмов и человека. Особенно высокие концентрации цианобактерий наблюдаются в летние дни при жаркой безветренной погоде, когда цианобактерии поднимаются из толщи воды к ее поверхности, вызывая «цветение воды».

В Финском заливе экологическая проблема «цветения воды» стала особенно острой с начала 2000-х годов, и, несмотря на значительные усилия городских властей по снижению уровня эвтрофирования залива, цианобактерии до сих остаются доминирующей группой летнего фитопланктона (Golubkov et al. 2021). Их биомасса летом значительно превосходит биомассу других наиболее многочисленных групп фитопланктона: зеленых и диатомовых водорослей.

Основной причиной массового развития фитопланктона и макроводорослей в водоемах является избыточное поступление в них биогенных элементов, прежде всего соединений фосфора и азота. В последние десятилетия властями Санкт-Петербурга были предприняты значительные меры для улучшения экологического состояния Финского залива. В настоящее время очищается 98,5% городских сточных вод (Vodokanal, 2018). Несмотря на эти меры, четкой тенденции к снижению уровня эвтрофикации Финского залива в последние годы не наблюдается. Причина кроется в климатических изменениях, которые происходят в северо-западной части Балтийского моря. Глобальное потепление вызывает аридизацию климата в низких широтах и наоборот его увлажнение в высоких широтах земного шара, в таких как северные регионы Балтийского моря, где в последние десятилетия преобладают влажные погодные условия с большим количеством атмосферных осадков (Golubkov, Golubkov, 2021a). Это приводит к вымыванию с окружающих территорий в Финский залив большого количества биогенных элементов, как антропогенного, так и естественного происхождения, и стимулирует процесс эвтрофирования эстуария р. Нева (Golubkov, Golubkov, 2020). В результате, несмотря на принимаемые Водоканалом меры по очистке сточных вод от избыточных количеств биогенных веществ (прежде всего фосфора), уровень эвтрофирования вод Невской губы и акватории Финского залива, прилегающей к Курортному району Санкт-Петербурга, остается высоким. Тем не менее, не следует считать такие меры бесполезными. При их отсутствии процесс эвтрофирование эстуария из-за изменения климата скорее всего пошел бы гораздо быстрее и его последствия для экологического состояния Финского залива были бы намного серьезнее.

Биомасса цианобактерий (А), зеленых (Б) и диатомовых (В) водорослей в восточной части Финского залива

Влияние видов вселенцев. Хотя постепенные изменения в составе и количественном развитии животных планктона и бентоса восточной части Финского залива происходили в течение всего ХХ столетия по мере роста Санкт-Петербурга и усиления антропогенного воздействия, наиболее быстрые изменения наблюдаются в последние три десятилетия. Эти изменения тесно связаны с проблемой чужеродных (инвазивных) видов, к которым относят новые для данной территории виды, занесенные на нее в результате хозяйственной деятельности человека. Вселение новых видов в экологические системы – широко распространенный естественный процесс, происходивший во все геологические эпохи существования жизни. Однако, как это часто бывает, хозяйственная деятельность человека значительно усиливает масштабы и интенсивность этого природного явления, вызывая в экосистемах ряд нежелательных последствий как с точки зрения поддержания их нормальной жизнедеятельности (например, сохранения их естественного биологического разнообразия), так и в ряде случаев с точки зрения хозяйственной деятельности человека. Частое вселение новых чужеродных видов гидробионтов в Финский залив в последние десятилетия связано в первую очередь с беспрецедентными темпами развития судоходства в регионе, так как большинство чужеродных видов заносится в его экосистему с балластными водами судов (Алимов, Голубков, 2008).

В Финском заливе обитает более 400 видов беспозвоночных, из которых лишь 6% относится к чужеродным видам. Несмотря на небольшое число, их роль в экосистеме очень высока благодаря тому влиянию, которое они оказывают на ее функционирование. К сожалению, различные аспекты такого влияния до сих пор остаются малоизученными. Хорошим примером значимости видов вселенцев в современной экологической системе Финского залива может служить чужеродная полихета Marenzelleria arctia. Этот арктический вид многощетинковых червей был занесен в Финский залив в начале 2000-х годов.

В Балтийском море на протяжении тысяч лет доминирующей группой водных беспозвоночных были различные виды ракообразных, оставшиеся в нем со времен холодных приледниковых озер. Эти холоднолюбивые виды, такие как морской таракан Saduria entomon и бокоплав Monoporeia affinis, до вселения чужеродных полихет доминировали в сообществах беспозвоночных восточной части Финского залива. Они являются ценным пищевым ресурсом для рыб, так как обладают высоким содержанием жиров и легко потребляются основными промысловыми видами рыб.

Полихета Marenzelleria arctia

Сейчас ситуация в сообществах донных беспозвоночных в вершине Финского залива коренным образом изменилась. Среди донных беспозвоночных стала резко доминировать чужеродная полихета Marenzelleria arctia, на которую в некоторых местах приходится до 90% биомассы донных животных. Их вселение в Финский залив полностью изменило структуру донной экосистемы залива. В отличие от ракообразных, обитающих на поверхности донных отложений, эти чужеродные полихеты строят глубокие укрытия на дне водоема, где они могут скрываться от рыб.

Морской таракан Saduria entomon

Недавние исследования, проведенные с применением анализа стабильных изотопов в теле гидробионтов, показали, что полихеты практически не потребляются рыбами (Golubkov et al, 2021b). Поэтому вселение Marenzelleria arctia привело к изменению в структуре потоков вещества в экосистеме залива, поскольку образовалась тупиковая цепь передачи энергии, заканчивающаяся не рыбами и позвоночными, а бактериями, что отрицательно влияет на рыбопродуктивность залива. Их жизнедеятельность стимулирует разложение органических веществ самими полихетами и микроорганизмами и может повышать эмиссию СО2 из экосистемы эстуария.

Приведенный пример показывает, что в современный период вселенцы оказывают значительное влияние на функционирование экосистемы Финского залива, и для прогнозов ее будущего состояния необходимы подробные количественные данные о различных аспектах этого влияния.

Потоки энергии в донных сообществах Финского залива после вселения чужеродной полихеты Marenzelleria arctia

Загрязнение вод фармацевтическими препаратами. Загрязнение потенциально токсичными веществами относится к актуальным экологическим проблемам водных экосистем всего мира, включая Финский залив. Список таких веществ постоянно пополняется. Фармацевтические препараты, используемые в медицине и в микродозах попадающие в водоемы со сточными водами, также относятся к потенциально токсичным веществам. Они включают, например, противовоспалительный препарат диклофенак, широко применяемый в медицине во всем мире, антибиотики и ряд других фармацевтических препаратов. Пока их воздействие на биоту залива изучено недостаточно, но уже показано, что при определённых концентрациях они могут нарушать нормальное функционирование организма водных животных. Недавние исследования показали, что концентрации диклофенака в сточных водах очистных сооружений Санкт-Петербурга составляют 0.15–0.75 мгл–1 (Chernova et al, 2021). При таких концентрациях в воде этот препарат может нарушать баланс ионов в организме водных беспозвоночных и снижать их устойчивость к экологическому стрессу (Martemyanov et al, 2021). Высокие концентрации диклофенака и других медицинских препаратов (кетопрофена, карбамазепина и ципрофлоксацина) особенно часто регистрируются в прибрежной зоне Финского залива в местах повышенной рекреационной нагрузки (около причалов, яхт-клубов, населенных пунктов на побережье залива), что предполагает значительное поступление лекарственных средств из неочищенных сточных вод (Chernova et al, 2021). Поскольку фармацевтические препараты обнаружены в Невской губе и восточной части Финского залива в заметных количествах, важно путем дальнейших исследований понять, насколько значимо их неблагоприятное воздействие на экосистему залива.

В заключение хотелось бы вновь подчеркнуть, что исследования, проведенные в Невской губе и восточной части Финского залива, показывают, что эта часть залива представляет собой сложную природную систему, подвергающуюся разнообразным внешним воздействиям как антропогенного, так и естественного характера. Часто эти воздействия могут усиливать друг друга. Поэтому для эффективного управления экологическим состоянием Финского залива необходимы детальные знания о процессах, происходящих в его экосистеме. Только на основе этих знаний можно предложить оптимальные решения накопившихся экологических проблем.

Источники

Губелит Ю.И., Поляк Ю.М., Шигаева Т.Д., Кудрявцева В.А. Влияние «зеленых приливов» на загрязнение прибрежной зоны тяжелыми металлами // Доклады Академии наук, 2019, т. 489, №3, С. 321–324. https://doi.org/10.31857/S0869­56524893321­324

Chernova E., Zhakovskaya Z., Berezina N. Occurrence of pharmaceuticals in the Eastern Gulf of Finland (Russia) // Environmental Science and Pollution Research. 2021. https://doi.org/10.1007/s11356-021-15250-1

Golubkov M.S., Nikulina V.N. Golubkov S.M.Species-level associations of phytoplankton with environmental variability in the Neva Estuary (Baltic Sea). Oceanologia, 2021a. Vol. 63. P. 149-162. https://doi.org/10.1016/j.oceano.2020.11.002

Golubkov M., Golubkov S. Relationships Between Northern Hemisphere Teleconnection Patterns and Phytoplankton Productivity in the Neva Estuary (Northeastern Baltic Sea) // Front. Mar. Sci., 2021. Vol. 8. article 735790. https://doi.org/10.3389/fmars.2021.735790

Golubkov M., Golubkov S., 2020. Eutrophication in the Neva Estuary (Baltic Sea): response to temperature and precipitation patterns // Marine and Freshwater Research. V. 70. P. 583–595. https://doi.org/10.1071/MF18422.

Golubkov S, Tiunov A, Golubkov M (2021) Food-web modification in the eastern Gulf of Finland after invasion of Marenzelleria arctia (Spionidae, Polychaeta). NeoBiota 66: 75–94. https://doi.org/10.3897/neobiota.66.63847

Martemyanov V.I., Berezina N.A., Mavrin A.S., Sharov A.N. 2021. Shifted mineral ions transport in the mollusk Unio pictorum exposed to environmental concentrations of diclofenac. Comparative Biochemistry and Physiology Part C: Toxicology & Pharmacology, 248, 109107. https://doi.org/10.1016/j.cbpc.2021.109107

Vodokanal (2018). Protection of the Baltic Sea. http://www.vodokanal.spb.ru/en/kanalizovanie/ekologiya_baltijskogo_morya/ [7 August 2019].

Создать комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *