Группа ученых из НПЦ НАН Беларуси по биоресурсам отмечена за установление новых факторов, определяющих механизмы и пути переноса биогенных веществ в планктонных трофических сетях в результате взаимодействия между бентическими и пелагическими зонами озер под воздействием конвективных потоков и инвазивных видов животных.

Исследования выполнялись белорусскими учеными совместно с коллегами из Китая, Дании, Америки и России при поддержке БРФФИ. Эвтрофикация водоемов в результате поступления дополнительных биогенных веществ наблюдается во всемирном масштабе. Тем не менее, механизмы поступления и миграции биогенных элементов, в частности фосфора (Р), в трофических сетях водоемов могут находиться под воздействием различных абиотических и биотических факторов.

Для того чтобы установить, что позволяет длительное время поддерживать тот или иной трофический статус озер, были проведены исследования с применением изотопа 32Р. Водоемы с высоким трофическим статусом, или высокой первичной продукцией, характеризуются низкой прозрачностью, которая вызвана обильным развитием фитопланктона. Ранее проводившимися исследованиями установлено, что высокое содержание фосфора в клетках фитопланктона обеспечивает его быстрый рост. В совместных исследованиях было установлено, что при высоком трофическом статусе озер медленный обмен Р (миграция растворенного Р из воды в ткани клеток и обратно) позволяет поддерживать его высокое содержание в фитопланктоне, обеспечивая его быстрый рост. При низком трофическом статусе водоема высокий обмен поддерживает низкое содержание Р и биомассы фитопланктона.

В ночное время температура воздуха падает и, соответственно, происходит снижение температуры поверхности воды. Охлажденные верхние слои воды начинают опускаться вниз, вытесняя более легкие, теплые, и возникает циркуляция воды (конвективные потоки) от берега к открытой (пелагической) части водоемов. Первоначальной задачей наших исследований было обнаружение суточных миграций зоопланктона, которое заключается в том, что его представители ищут убежища в прибрежных участках водоемов в дневное время, скрываясь от хищников (в основном, молоди рыб) и движутся в пелагиаль, где больше пищи, с наступлением темного времени суток. Как оказалось, изменения численности различных групп зоопланктона больше соответствовали направлению конвективных потоков. Наши исследования впервые показали, что такие потоки воздействуют на суточные перемещения зоопланктона.

Экспериментальные исследования в мезокосмах показали, что инвазивные для Беларуси виды рыб, такие как карась серебряный, стимулируют цветение фитопланктона в воде, содержащей планктон из естественного мезотрофного озера. В его присутствии происходит увеличение содержания хлорофилла-а, отражающего биомассу фитопланктона, в десятки раз превышающее его концентрацию в контрольных условиях. В их присутствии происходит увеличение содержания хлорофилла-а, отражающего биомассу фитопланктона, в десятки раз превышающее его концентрацию в контрольных условиях. В присутствие рыбы увеличивалась биомасса зеленых и сине-зеленых водорослей и минеральной взвеси в воде. В результате происходило значительное снижение прозрачности и освещенности донной поверхности, что приводило к ухудшению условий для развития донных первичных продуцентов, которые представляют собой бентические микроводоросли и растения, развивающиеся у донной поверхности или в толще воды, способные препятствовать развитию планктонных микроводорослей, конкурируя с ними за биогенные элементы.

Эксперименты с обыкновенным карпом в тропических условиях (Южный Китай) показали, что снижение прозрачности происходит за счет увеличения минеральной взвеси в воде, что приводит к снижению биомассы погруженных макрофитов в присутствие рыбы, вызванное снижением освещенности в придонном слое. Таким образом, в различных климатических зонах в присутствии рыбы происходит резкое снижение прозрачности, вызванное увеличением взвеси в воде, и наблюдается ингибирующее влияние на бентических первичных продуцентов.

Оценка переноса биологически ценных веществ (углерода, фосфора, азота и жирных кислот, включая полиненасыщенные жирные кислоты) от фитопланктона к зоопланктону в различных биотопах мезотрофного озера показала, что пелагические сообщества более эффективно передают качественно ценные питательные элементы от первичных продуцентов к консументам, чем сообщества в литоральных биотопах.

Полученные результаты могут быть использованы для оценки процессов взаимодействия между бентическими и пелагическими сообществами гидробионтов и для моделирования процессов эвтрофирования пресноводных водоемов и методов их восстановления с помощью биоманипуляций.

Владимир Разлуцкий,

НПЦ по биоресурсам НАН Беларуси