Появление бескислородных зон на глубине озера – опасное явление. Оно грозит вторичным, практически неконтролируемым, загрязнением воды, которое может привести к деградации водоема, по сути, превратив его в болото. Спрогнозировать появление критических зон помогают наблюдения за весенним развитием фитопланктона и активностью бактерий. Для отбора их проб гидробиологи Института водных проблем Севера КарНЦ РАН совершили десятидневную экспедицию в Онежское озеро.

Научно-исследовательское судно «Эколог» в экспедиции по Онежскому озеру в июне 2023 г.

С 1 по 10 июня сотрудники Института водных проблем Севера проводили экспедицию в Онежском озере на научно-исследовательском судне «Эколог». Ее основной целью было изучить показатели состояния планктонных сообществ Онежского озера. Как пояснила　Наталия Калинкина, руководитель лаборатории гидробиологии ИВПС КарНЦ РАН, возглавлявшая экспедицию, важно было взять пробы именно в самом начале лета, когда вода в озере еще не успела прогреться.

Дело в том, что главная особенность глубоководных озер – это пространственно-временная неоднородность. Она проявляется весной и осенью, когда в водной толще формируются две резко различающихся по температуре зоны – теплоактивной и теплоинертной области. Граница между ними подвижная – это вертикальная зона термического бара, в котором температура воды составляет 4 °С от поверхности до дна.

Руководитель лаборатории гидробиологии ИВПС КарНЦ РАН Наталия Калинкина, младший научный сотрудник Елена Макарова и старший научный сотрудник Андрей Георгиев за отбором проб.

Весной раньше всего прогреваются прибрежные районы, и именно там начинается «цветение воды» – развитие фитопланктона, пик которого приходится на середину мая–начало июня. В глубоководных районах по мере прохождения термобара эти процессы отмечаются спустя 1,5‒2 месяца. Это естественный ход вещей, однако он меняется, если в ситуацию вмешивается человек.

Весна – критический период для ухудшения экологической ситуации в загрязняемых районах озера. В это время в теплоактивной области в составе фитопланктона интенсивно развиваются диатомовые водоросли. Их клетки имеют тяжелые оболочки из кремния, поэтому они быстро оседают на дно. В обычных условиях их наличие не вызывает беспокойства, но в районах с антропогенной нагрузкой регистрируются особенно высокие показатели такого фитопланктона. Его развитие стимулирует поступление в воду биогенных веществ, например азота или фосфора.

Инженер-исследователь лаборатории гидробиологии Ксения Исакова за отбором проб макрозообентоса; руководитель лаборатории географии и гидрологии Алексей Толстиков проводит измерения температурного профиля с использованием зонда Cast-Away.

В то же время, термический бар, отделяя теплоактивную область от центральных глубоководных районов озера, способствует накоплению загрязняющих веществ. В весенний период поступающие от источников загрязнения вещества буквально запираются и концентрируются в прибрежных участках. Накопление фосфора стимулирует размножение диатомовых водорослей. Они активно развиваются, отмирают, оседают и накапливаются в огромных количествах на дне. Там их разложение происходит с участием бактерий, которые интенсивно расходуют кислород. В результате, в нижних слоях воды весной могут сформироваться зоны с дефицитом кислорода. Их появление чревато вторичным и практически неконтролируемым загрязнением озера, когда фосфор начнет подниматься со дна и поступать обратно в воду. Именно поэтому так важно проводить исследования весной. В это время есть возможность отследить пространственное распределение фитопланктона, тесно связанное с температурными условиями, и выявить закономерности формирования зон с дефицитом кислорода.

В прошлом году подобные исследования проводились в Петрозаводской губе и центральной части Онежского озера, в этом оно охватило Южное, Центральное и Малое Онего, а также Кондопожскую губу, которая испытывает влияние сточных вод Кондопожского ЦБК и отходов форелевых ферм. На 26 станциях исследователи отобрали более 400 проб для изучения температурных условий, распределения концентраций хлорофилла а, интенсивности фотосинтеза фитопланктона, показателей развития бактериопланктона, водных грибов, содержания в воде кислорода и органического вещества.

Предметное изучение водных грибов – новое для института направление. Им занимается младший научный сотрудник лаборатории гидробиологии ИВПС КарНЦ РАН Елена Макарова. В ходе экспедиции на судне она делала посевы проб воды на присутствие водных грибов, в первую очередь, плесени, и продолжила эти работы в лаборатории.

Плесневые грибы на чашках Петри.

– Несмотря на то, что озеро еще не прогрелось, споры водных грибов уже активны. Мы помещаем их на питательную среду, где они начинают активно развиваться. Грибы – деструкторы органического вещества, они участвуют в его разложении, поэтому для озера это помощники. Человеку же, конечно, нужно кипятить воду перед употреблением. Споры грибов – космополиты, присутствуют в почве, в воздухе, в воде. Бояться этих плесневых водных грибов не надо, но в сыром виде воду все-таки лучше не пить, – посоветовала Елена Макарова.

В рамках начального этапа ученые намерены изучить общую численность колоний водных грибов, в будущем планируется их идентификация.

Помимо этого, специалисты выполнили отбор 19 проб глубоководного макрозообентоса для изучения причин многолетнего снижения количества реликтовых ракообразных.

Проба макрозообентоса, в кадре – глубоководные реликтовые ракообразные Monoporeia affinis, основной кормовой объект сигов в Онежском озере.

Сейчас все пробы проходят заключительную обработку в лабораториях Института водных проблем Севера КарНЦ РАН.

Говоря об особенностях этого года, доктор биологических наук Наталия Калинкина отметила, что холодное начало сезона дало о себе знать:

– Холодная пора в конце мая и начале июня проявилась в медленном прохождении термобара. В результате в наиболее глубоких – центральной и южной – частях Онежского озера наблюдали обширные акватории кристально чистых вод с минимальной цветностью и количеством хлорофилла. Это говорит о том, что озеро сохраняет свои первозданные, чрезвычайно ценные чистые воды. Наша задача – сберечь их. Есть проблемные районы: например, в Кондопожской губе сказывается влияние форелевых хозяйств и сточных вод ЦБК. Необходимо и дальше изучать новообразование и оседание органического вещества и процессы в придонных слоях, – резюмировала Наталия Калинкина.

Радуга над Онежским озером, вид с научно-исследовательского судна «Эколог».

Впереди у гидробиологов еще несколько экспедиций в этом сезоне. Результаты исследований найдут свое отражение в научных статьях и аналитических материалах для органов власти.

Фото: Е. Макарова, К. Исакова, М. Дмитриева.
Источник: Карельский научный центр
Российской академии наук.