Биология

Ученые доказали, что опасные цветения воды возникают в стабильной среде

Ученые доказали, что опасные цветения воды возникают в стабильной среде

Kai Schumann/Sea Grant California

Российские ученые исследовали параметры прибрежной морской экосистемы и оценили, как они влияют на интенсивность опасного цветения водорослей, известного как «красный прилив». Авторы впервые доказали, что для возникновения этого явления очень важна стабильность окружающей среды, а не только критически высокие концентрации веществ в воде. Статья опубликована в журнале Estuarine, Coastal and Shelf Science.

Ученые Института цитологии РАН и Зоологического института РАН совместно с немецкими коллегами предположили, что физико-химическая стабильность водной среды может стимулировать вредоносные цветения водорослей. Для проверки гипотезы авторы использовали базу гидробиологических данных, собранных для прибрежных вод южной части Балтийского моря с 1988 по 2016 год. Ученые исследовали видовой состав водорослей, их численность и биомассу, а также температуру, соленость, кислотность и прозрачность воды, содержание хлорофилла а и соединений азота, фосфора и кремния. Особое внимание авторы уделили одноклеточным жгутиконосцам — динофлагеллятам, вызывающим вредоносные цветения — «красные приливы».

«Полученные результаты подтвердили нашу гипотезу, так как самые сильные цветения и максимальное обилие динофлагеллят наблюдались в периоды, следующие за наибольшей стабильностью температуры воды и максимальным постоянством содержания азотистых соединений. При низкой абиотической стабильности цветения динофлагеллят были выражены слабее», — рассказывает соавтор исследования Ирина Телеш.

Массовые вспышки размножения водорослей происходят из-за накопления в системе избыточного количества питательных веществ на фоне глобальных изменений климата. Последние вызывают нарушения процессов первичного синтеза и разложения органических веществ в воде. В результате вредоносных цветений в водоем попадает множество токсичных продуктов жизнедеятельности водорослей, которые ухудшают качество воды. Однако из-за разнообразия организмов у исследователей до сих пор нет полного понимания того, какие сочетания факторов провоцируют вредоносные цветения различных видов водорослей в водоемах разного типа.

Ученые разработали оригинальный метод оценки смещенных данных, который позволил оценить мощность приливов в зависимости от того, насколько сильно колебались значения физико-химических параметров в воде в период до начала цветения. Расчеты показали, что стабильность основных характеристик в прибрежных экосистемах вовсе не редкость, она может наблюдаться в течение 1–5 недель.

Вероятно, что при стабильных условиях среды взаимодействия между организмами способны инициировать хаотическую динамику фитопланктона, стимулируя массовое размножение водорослей. То есть при стабильных внешних условиях система становится более чувствительной к любым внутренним колебаниям. Однако такое воздействие на силу и частоту «красных приливов» еще требует тщательных исследований.