Макрозообентос восточной части Финского залива: современное состояние и влияние на биогеохимические процессы

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.

1. Бреховских В.Ф., Казмирук В.Д., Вишневская Г.Н. Биота в процессах массопереноса в водных объектах. М.: Наука, 2008. 315 c.

2. 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‑19-3337-2022

3. Максимов А.А. Межгодовая и многолетняя динамика макрозообентоса на примере вершины Финского залива. СПб.: Нестор-История, 2018. 260 с.

4. 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.

5. 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/s10498-012-9171-6

6. Kauppi 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/meps12171

7. Крек 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/S0030157421040067

8. Ежова 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.

9. 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.

10. 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/jmse11010190

11. Dauvin 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.2018.07.049

12. 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. P. 9–18.

13. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М.: МГУ, 1970. 488 с.

14. 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.

15. Давидан 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.

16. 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/fss197

17. Eilola 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.2011.05.004

18. Carstensen 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/s13280-013-0474-7

19. Norkko 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.x

20. Maximov 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.2015.06.002

21. Еремина 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.

22. 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.

23. 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/meps12824

24. Максимов 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/S0030157413060063

25. Isaev 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.2016.08.005

26. Волощук 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.

27. 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.2013.58.6.2046

28. Karlson 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.2006.11.016

29. Lehtoranta 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:1024869929510

30. Karlson 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/meps294035

31. Viitasalo-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/meps07788

32. Жукова Т.В. Роль биоты в выносе биогенных элементов из донных отложений в воду (Обзор) // Гидробиологический журнал. 1997. T. 33, № 6. C. 3–14.