hydrophysicsФундаментальная и прикладная гидрофизикаFundamental and Applied Hydrophysics2073-66732782-5221St. Petersburg Research Center of the Russian Academy of Sciences10.59887/2073-6673.2024.17(2)-7hydrophysics-1327Research ArticleГИДРОФИЗИЧЕСКИЕ И БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПОЛЯ И ПРОЦЕССЫHYDROPHYSICAL AND BIOGEOCHEMICAL FIELDS AND PROCESSESМакрозообентос восточной части Финского залива: современное состояние и влияние на биогеохимические процессыMacrozoobenthos of The Eastern Gulf of Finland: Current State and Influence on Biogeochemical Processeshttps://orcid.org/0000-0002-8581-6994МаксимовА. А.MaximovA. A.

Максимов Алексей Александрович, ведущий научный сотрудник, доктор биологических наук

199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., д. 1

WoS ResearcherID R-9101-2016

Scopus Author ID 14060602000

1 Universitetskaya Nab., 199034, St. Petersburg

alexeymaximov@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3057-5596БерезинаН. А.BerezinaN. A.

Березина Надежда Александровна, ведущий научный сотрудник, кандидат биологических наук

199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., д. 1

Web of Science ResearcherID: R-1968-2016

Scopus Author ID: 35581205300

1 Universitetskaya Nab., 199034, St. Petersburg

nadezhda.berezina@zin.ruМаксимоваО. Б.MaximovaO. B.

Максимова Ольга Борисовна, старший научный сотрудник, кандидат биологических наук

199053 Санкт-Петербург, наб. Макарова, д. 26

Scopus Author ID 58671595400

26 Nab. Makarova, 199053, St Petersburg

olgamaximova@mail.ruЗоологический институт Российской академии наукРоссияZoological Institute of the Russian Academy of SciencesRussian FederationСанкт-Петербургский филиал Всероссийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографииРоссияSaint Petersburg Branch of the Russian Federal Research Institute of Fisheries and OceanographyRussian Federation2024210720241728193Copyright © Максимов А.А., Березина Н.А., Максимова О.Б., 20242024Максимов А.А., Березина Н.А., Максимова О.Б.Maximov A.A., Berezina N.A., Maximova O.B.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://hydrophysics.spbrc.ru/jour/article/view/1327

Макрозообентос играет важную роль в биогеохимических процессах. В восточной части Финского залива в последние десятилетия макрозообентос быстро меняется вследствие массового развития чужеродных видов кольчатых червей. На основе данных наблюдений на 24 станциях в 2019–2021 гг. рассмотрено современное состояние донных сообществ Финского залива. По сравнению с началом 2010-х гг. в открытых районах залива увеличилась биомасса двустворчатых моллюсков Macoma balthica. Практически восстановились популяции ледниковых реликтовых ракообразных, сильно сократившиеся в начале 2000-х гг., вследствие придонной гипоксии. Это привело к снижению доли чужеродных полихет Marenzelleria spp. в численности и биомассе макрозообентоса. Также увеличилось количество олигохет за счет распространения чужеродного вида Tubificoides pseudogaster. Вследствие различий видов по образу жизни и биотурбационной деятельности произошедшие изменения в бентосе должны влиять на процессы на границе вода — дно. Вероятно, увеличение поступления фосфора из донных осадков в современных условиях по сравнению с периодом тотального доминирования полихет в донных сообществах в начале 2010-х гг.

Macrozoobenthos plays an important role in biogeochemical processes. In the eastern part of the Gulf of Finland, macrozoobenthos has been changing rapidly in recent decades due to the massive development of alien species of annelids. The current state of benthic communities in the Gulf of Finland is considered based on data at 24 stations in 2019–2021. In open areas of the bay, the biomass of the bivalves Macoma balthica increased as compared to the beginning of the 2010s. The populations of glacial relict crustaceans, which had greatly decreased in the early 2000s due to benthic hypoxia, have practically recovered. The abundance of oligochaetes has also increased due to the spread of the alien species Tubificoides pseudogaster. This led to a decrease in the proportion of alien polychaetes Marenzelleria spp. in the abundance and biomass of macrozoobenthos. Due to differences between species in living and bioturbation activity, the changes that have occurred in the benthos should affect the processes at the water–bottom interface. There is likely to be an increase in the supply of phosphorus from bottom sediments under modern conditions compared to the period of total dominance of polychaetes in benthic communities in the early 2010s.

зообентосдонные сообществачужеродные видыполихетыолигохетыMarenzelleria spp.биотурбацияхлорофиллБалтийское мореzoobenthosbenthic communitiesalien speciespolychaetesoligochaetesMarenzelleria spp.bioturbationchlorophyllBaltic SeaРабота выполнена по госзаданию Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (темы № 122031100274-7 и 122031100283-9) при частичной поддержке Программы приграничного сотрудничества Россия–Эстония, ER90 HAZLESS (2019–2021).Macrozoobenthos of The Eastern Gulf of Finland: Current State and Influence on Biogeochemical ProcessesReferencesБреховских В.Ф., Казмирук В.Д., Вишневская Г.Н. Биота в процессах массопереноса в водных объектах. М.: Наука, 2008. 315 c.Brekhovskikh V.F., Kazimiruk V.D., Vishnevskaya G.N. Biota in mass transfer processes in water bodies. Moscow, Nauka, 2008. 315 p. (In Russian).Ehrnsten E., Savchuk O., Gustafsson B. Modelling the effects of benthic fauna on carbon, nitrogen and phosphorus dynamics in the Baltic Sea // Biogeosciences. 2022. Vol. 19. P. 3337–3367 doi:10.5194/bg‑19-3337-2022Ehrnsten E., Savchuk O., Gustafsson B. Modelling the effects of benthic fauna on carbon, nitrogen and phosphorus dynamics in the Baltic Sea. Biogeosciences. 2022. Vol. 19. P. 3337–3367. doi:10.5194/bg‑19-3337-2022Максимов А.А. Межгодовая и многолетняя динамика макрозообентоса на примере вершины Финского залива. СПб.: Нестор-История, 2018. 260 с.Maximov A.A. Interannual and long-term dynamics of macrozoobenthos (the case study from the inner Gulf of Finland). St. Petersburg, Nestor-Istoria, 2018. 260 p.Golubkov S., Tiunov A., Golubkov M. Food-web modification in the eastern Gulf of Finland after invasion of Marenzelleria arctia (Spionidae, Polychaeta) // NeoBiota. 2021. Vol. 66. P 75–94.Golubkov S., Tiunov A., Golubkov M. Food-web modification in the eastern Gulf of Finland after invasion of Marenzelleria arctia (Spionidae, Polychaeta). NeoBiota. 2021, 66, 75–94.Anschutz P., Ciutat A., Lecroart P. et al. Effects of Tubificid Worm Bioturbation on Freshwater Sediment Biogeochemistry // Aquatic Geochemistry. 2012. Vol. 18. P. 475–497. doi:10.1007/s10498-012-9171-6Anschutz P., Ciutat A., Lecroart P. et al. Effects of Tubificid Worm Bioturbation on Freshwater Sediment Biogeochemistry. Aquatic Geochemistry. 2012, 18, 475–497. doi:10.1007/s10498-012-9171-6Kauppi L., Norkko J., Ikonen J., Norkko A. A Seasonal variability in ecosystem functions: quantifying the contribution of invasive species to nutrient cycling in coastal ecosystems // Marine Ecology Progress Series. 2017. Vol. 572. P. 193–207. doi:10.3354/meps12171Kauppi L., Norkko J., Ikonen J., Norkko A. Seasonal variability in ecosystem functions: quantifying the contribution of invasive species to nutrient cycling in coastal ecosystems. Marine Ecology Progress Series. 2017, 572, 193–207. doi:10.3354/meps12171Крек А.В., Крек Е.В., Ежова Е.Е. и др. Экспедиционные исследования в Балтийском море в 55-м рейсе ПС “Академик Иоффе” // Океанология. 2021. T. 61, № 4. C. 662–665. doi:10.31857/S0030157421040067Krek A.V., Krek E.V., Ezhova E.E. et al. Field research in the Baltic Sea on cruise 55 of the P/V Akademik Ioffe. Oceanology. 2021, 61, 4, 581–583. doi:10.1134/S0001437021040068Ежова Е.Е. и др. Состояние зообентоса в восточной части финского залива и юго-восточной части Балтийского моря летом 2022 г. // Морские исследования и образование (MARESEDU)-2022. Труды XI Международной научно-практической конференции. Том III (IV). Тверь: ПолиПРЕСС, 2022. С. 146–150.Ezhova E.E. et al. The state of zoobenthos in the eastern part of the Gulf of Finland and the southeastern part of the Baltic Sea in the summer of 2022. XI International conference Marine Research and Education (MARESEDU)-2022. V. III (IV). Tver, PoliPRESS. 2022, 146–150 (In Russian).Гусев А.А., Бубнова Е.С. Состояние зообентоса и экологический статус вод вдоль центрального разреза Финского залива в 2020 г., Балтийское море // Труды ВНИРО. 2023. T. 193. C. 152–161.Gusev A.A., Bubnova E.S. State of zoobenthos and marine ecological status along the central part of the Gulf of Finland in 2020, Baltic Sea. Trudy VNIRO. 2023, 193, 152–161 (In Russian).Maximov A.A., Berezina N.A. Benthic Opportunistic Polychaete/Amphipod Ratio: An Indicator of Pollution or Modification of the Environment by Macroinvertebrates? // Journal of Marine Science and Engineering. 2023. Vol. 11, N 1. P. 190. doi:10.3390/jmse11010190Maximov A.A., Berezina N.A. Benthic Opportunistic Polychaete/Amphipod Ratio: An Indicator of Pollution or Modification of the Environment by Macroinvertebrates? Journal of Marine Science and Engineering. 2023, 11, 1, 190. doi:10.3390/jmse11010190Dauvin J.-C. Twenty years of application of Polychaete/Amphipod ratios to assess diverse human pressures in estuarine and coastal marine environments: A review // Ecological Indicators. 2018. Vol. 95. P. 427–435. doi:10.1016/j.ecolind.2018.07.049Dauvin J.-C. Twenty years of application of Polychaete/Amphipod ratios to assess diverse human pressures in estuarine and coastal marine environments: A review. Ecological Indicators. 2018, 95, 427–435. doi:10.1016/j.ecolind.2018.07.049Determination of photosynthetic pigments. Report of SCOR — UNESCO working group 17 on determination of photosynthetic pigments // Determination of photosynthetic pigments in sea-water. Paris: UNESCO, 1966. P. 9–18.Determination of photosynthetic pigments. Report of SCOR — UNESCO working group 17 on determination of photosynthetic pigments. Determination of Photosynthetic Pigments in Sea-Water. Paris, UNESCO, 1966, 9–18.Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М.: МГУ, 1970. 488 с.Arinushkina E.V. Manual to chemical analysis of soils. Moscow, MGU, 1970. 488 p. (In Russian).Тамулёнис А.Ю., Гагаев С.Ю., Стратаненко Е.А. и др. Инвазия полихеты Lаоnоме херrоvаlа Biск &Bаsтrор, 2018 (Sавеllidае, Pоlуснаета) в устья рек Луга и Хаболовка (Лужская губа, Финский залив) // Российский журнал биологических инвазий. 2020. T. 13, № 1. C. 52–60.Tamulyonis A.Y., Gagaev S. Yu., Stratanenko E. et al. Invasion of the Polychaeta Laonome xeprovala Bick & Bastrop, 2018 (Sabellidae, Polychaeta) into the Estuary of the Luga and Khabolovka Rivers (Luga Bay, Gulf of Finland). Russian journal of biological invasions. 2020, 11, 2, 148–154. doi:10.1134/S2075111720020113Давидан И.Н., Савчук О.П. (ред.). Проблемы исследования и математического моделирования экосистемы Балтийского моря. Вып. 5. Экосистемные модели. Оценка современного состояния Финского залива. Ч. 2. Гидрометеорологические, гидрохимические, гидробиологические, геологические условия и динамика вод Финского залива. СПб.: Гидрометеоиздат, 1997. 449 с.Davidan I.N., Savchuk O.P. (eds.). Problems of research and mathematical modeling of the Baltic Sea ecosystem. Issue 5 Ecosystem models. Assessment of the current state of the Gulf of Finland. Part 2 Hydrometeorological, hydrochemical, hydrobiological, geological conditions and dynamics of waters in the Gulf of Finland. St. Petersburg, Gidrometeoizdat, 1997. 449 p. (In Russian).Rousi H., Laine A.O., Peltonen H. et al. Long-term changes in coastal zoobenthos in the northern Baltic Sea: the role of abiotic environmental factors // ICES Journal of Marine Science. 2013. Vol. 70, N 2. P. 440–451. doi:10.1093/icesjms/fss197Rousi H., Laine A.O., Peltonen H. et al. Long-term changes in coastal zoobenthos in the northern Baltic Sea: the role of abiotic environmental factors. ICES Journal of Marine Science. 2013, 70, 2, 440–451. doi:10.1093/icesjms/fss197Eilola K., Gustafsson B.G., Kuznetsov I. et al. Evaluation of biogeochemical cycles in an ensemble of three state-of-the-art numerical models of the Baltic Sea // Journal of Marine Systems. 2011. Vol. 88, N 2. P. 267–284. doi:10.1016/j.jmarsys.2011.05.004Eilola K., Gustafsson B.G., Kuznetsov I. et al. Evaluation of biogeochemical cycles in an ensemble of three state-of-the-art numerical models of the Baltic Sea. Journal of Marine Systems. 2011, 88, 2, 267–284. doi:10.1016/j.jmarsys.2011.05.004Carstensen J., Conley D.J., Bonsdorff E. et al. Hypoxia in the Baltic Sea: Biogeochemical Cycles, Benthic Fauna, and Management // AMBIO. 2014. Vol. 43. P. 26–36. doi:10.1007/s13280-013-0474-7Carstensen J., Conley D.J., Bonsdorff E. et al. Hypoxia in the Baltic Sea: Biogeochemical Cycles, Benthic Fauna, and Management. AMBIO. 2014, 43, 26–36. doi:10.1007/s13280-013-0474-7Norkko J., Reed D.C., Timmermann K. et al. A welcome can of worms? Hypoxia mitigation by an invasive species // Global Change Biology. 2012. Vol. 18, N 2. P. 422–434. doi:10.1111/j.1365-2486.2011.02513.xNorkko J., Reed D.C., Timmermann K. et al. A welcome can of worms? Hypoxia mitigation by an invasive species. Global Change Biology. 2012, 18, 2, 422–434. doi:10.1111/j.1365-2486.2011.02513.xMaximov A., Bonsdorff E., Eremina T.R. et al. Context-dependent consequences of Marenzelleria spp. (Spionidae: Polychaeta) invasion for nutrient cycling in the Northern Baltic Sea // Oceanologia. 2015. Vol. 57, N 4. P. 342–348. doi:10.1016/j.oceano.2015.06.002Maximov A. et al. Context-dependent consequences of Marenzelleria spp. (Spionidae: Polychaeta) invasion for nutrient cycling in the Northern Baltic Sea. Oceanologia. 2015, 57, 4, 342–348. doi:10.1016/j.oceano.2015.06.002Еремина Т.Р., Волощук Е.В., Максимов А.А. Оценка биогеохимических изменений в донных отложениях восточной части Финского залива вследствие вселения полихет Marenzelleria spp. // Известия РГО. 2016. T. 148, № 1. C. 55–71.Eremina T.R., Voloshchuk E.V., Maximov A.A. Assessment of biogeochemical changes in the sediments of the Eastern part of the Gulf of Finland due to invasion of polychaetes Marenzelleria spp. on evidence from observation data and modeling results. Izvestiya RGO. 2016, 148, 1, 55–71. (In Russian).Волощук Е.В., Максимов А.А. Оценка влияния биотурбационной активности полихет Marenzelleria Arctia на содержание веществ в донных отложениях восточной части Финского залива // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2017. T. 10, № 2. С. 34–40.Voloshchuk E.V., Maximov A.A. Assessment of influence of Marenzelleria Arctia bioturbation activity on substances content in the sediments of the Eastern Gulf of Finland. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2017, 10(2), 34–40.Berezina N.A., Maximov A.A., Vladimirova O.M. Influence of benthic invertebrates on phosphorus flux at the sediment–water interface in the easternmost Baltic Sea // Marine Ecology Progress Series. 2019. Vol. 608. P. 33–43. doi:10.3354/meps12824Berezina N.A., Maximov A.A., Vladimirova O.M. Influence of benthic invertebrates on phosphorus flux at the sediment– water interface in the easternmost Baltic Sea. Marine Ecology Progress Series. 2019, 608, 33–3. doi:10.3354/meps12824Максимов А.А, Еремина Т.Р., Ланге Е.К.и др. Режимная перестройка экосистемы восточной части Финского залива вследствие инвазии полихет Marenzelleria arctia // Океанология. 2014. T. 54, № 1. C. 52–59. doi:10.7868/S0030157413060063Maximov A.A., Eremina T.R., Lange E.K. et al. Regime shift in the ecosystem of the eastern Gulf of Finland caused by the invasion of the polychaete Marenzelleria arctia. Oceanology. 2014, 54, 1, 46–53. doi:10.1134/S0001437013060052Isaev A.V, Eremina T.R., Ryabchenko V.A., Savchuk O.P. Model estimates of the impact of bioirrigation activity of Marenzelleria spp. on the Gulf of Finland ecosystem in a changing climate // Journal of Marine Systems. 2017. Vol. 171. P. 81–88. doi:10.1016/j.jmarsys.2016.08.005Isaev A.V., Eremina T.R., Ryabchenko V.A., Savchuk O.P. Model estimates of the impact of bioirrigation activity of Marenzelleria spp. on the Gulf of Finland ecosystem in a changing climate. Journal of Marine Systems. 2017, 171, 81–88. doi:10.1016/j.jmarsys.2016.08.005Волощук Е.В., Ерёмина Т.Р., Рябченко В.А. Моделирование биогеохимических процессов в донных отложениях в восточной части Финского залива с использованием диагенетической модели // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2015. T. 8, № 4. C. 106–113.Voloshchuk E.V., Eremina T.R., Ryabchenko V.A. Modeling of biogeochemical processes in the sediments of the eastern part of the Gulf of Finland by means of diagenetic model. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2015, 8, 4, 106–113. (In Russian).Renz J.R., Forster S. Are similar worms different? A comparative tracer study on bioturbation in the three sibling species Marenzelleria arctia, M. viridis, and M. neglecta from the Baltic Sea // Limnology and Oceanography. 2013. Vol. 58, N6. P. 2046–2058. doi:10.4319/lo.2013.58.6.2046Renz J.R., Forster S. Are similar worms different? A comparative tracer study on bioturbation in the three sibling species Marenzelleria arctia, M. viridis, and M. neglecta from the Baltic Sea. Limnology and Oceanography. 2013, 58, 6, 2046–2058. doi:10.4319/lo.2013.58.6.2046Karlson K., Hulth S., Rosenberg R. Density of Monoporeia affinis and biogeochemistry in Baltic Sea sediments // Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 2007. Vol. 344. P. 123–135. doi:10.1016/j.jembe.2006.11.016Karlson K., Hulth S., Rosenberg R. Density of Monoporeia affinis and biogeochemistry in Baltic Sea sediments. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 2007, 344, 123–135. doi:10.1016/j.jembe.2006.11.016Lehtoranta J., Pitkänen H. Binding of phosphate in sediment accumulation areas of the eastern Gulf of Finland, Baltic Sea // Hydrobiologia. 2003. Vol. 492, N1. P. 55–67. doi:10.1023/A:1024869929510Lehtoranta J., Pitkänen H. Binding of phosphate in sediment accumulation areas of the eastern Gulf of Finland, Baltic Sea. Hydrobiologia. 2003, 492, 1, 55–67. doi:10.1023/A:1024869929510Karlson K., Hulth S., Ringdahl K., Rosenberg R. Experimental recolonisation of Baltic Sea reduced sediments: survival of benthic macrofauna and effects on nutrient cycling // Marine Ecology Progress Series. 2005. Vol. 294. P. 35–49. doi:10.3354/meps294035Karlson K., Hulth S., Ringdahl K., Rosenberg R. Experimental recolonisation of Baltic Sea reduced sediments: survival of benthic macrofauna and effects on nutrient cycling. Marine Ecology Progress Series. 2005, 294, 35–49. doi:10.3354/meps294035Viitasalo-Frösén S., Laine A., Lehtiniemi M. Habitat modification mediated by motile surface stirrers versus semi-motile burrowers: potential for a positive feedback mechanism in a eutrophied ecosystem // Marine Ecology Progress Series. 2009. Vol. 376. P. 21–32. doi:10.3354/meps07788Viitasalo-Frösén S., Laine A., Lehtiniemi M. Habitat modification mediated by motile surface stirrers versus semi-motile burrowers: potential for a positive feedback mechanism in a eutrophied ecosystem. Marine Ecology Progress Series. 2009, 376, 21–32. doi:10.3354/meps07788Жукова Т.В. Роль биоты в выносе биогенных элементов из донных отложений в воду (Обзор) // Гидробиологический журнал. 1997. T. 33, № 6. C. 3–14.Zhukova T.V. Role of biota in flux of nutrients from bottom sediments into water (Review). Gidrobiologicheskiy Zhurnal. 1997, 33, 6, 3–14 (In Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.