Пищевая экспансия окуня в субарктическом озере Имандра

Коллектив ученых из Зоологического института РАН, Института проблем промышленной экологии Севера Кольского научного центра РАН и Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН в результате комплексного исследования, опубликованного в журнале Fishes, обнаружил механизмы прямой пищевой конкуренции между сигом и окунем в озере Имандра. Специалисты установили, что потепление климата способствует экспансии окуня на север, где его рацион на 48 процентов совпадает с рационом аборигенного сига, а изотопные ниши перекрываются на 36 процентов, что создает угрозу вытеснения холодолюбивых видов и подтверждает процесс бореализации субарктических экосистем.

Глобальное изменение климата трансформирует структуру экосистем в высоких широтах, где повышение температуры воды и сокращение ледового периода создают новые условия для обитателей пресных водоемов. В этой ситуации холодолюбивые виды рыб, такие как сиг и ряпушка, оказываются под угрозой, тогда как более теплолюбивые и неприхотливые виды, включая окуня, расширяют свой ареал на север. Ученые давно подозревали, что эта экспансия ведет не просто к соседству, а к прямому вытеснению аборигенных видов через пищевую конкуренцию, однако до недавнего времени механизмы этого взаимодействия в субарктических условиях оставались изучены недостаточно.

Озеро Имандра, выбранное в качестве объекта исследования, является крупнейшим водоемом Мурманской области и имеет ключевое значение для региона как источник водоснабжения и объект промысла сига, ряпушки, корюшки, налима и других видов рыб. Бассейн Имандры представляет собой наиболее хозяйственно освоенную территорию с расположенными на берегах горнодобывающими и металлургическими предприятиями, что создает дополнительную нагрузку на экосистему. В таких условиях изучение пищевых взаимодействий рыб приобретает не только научное, но и практическое значение, поскольку понимание механизмов конкуренции помогает прогнозировать реакцию рыбных сообществ на совокупное воздействие климатических и антропогенных факторов.

Для получения достоверных данных исследователи применили два взаимодополняющих метода. Анализ содержимого желудка позволил точно определить, какие виды организмов рыба потребляла непосредственно перед отловом. Второй метод — анализ стабильных изотопов углерода и азота в мышечных тканях, исследователи образно называют «химическим дневником питания».

Результаты исследования подтвердили наличие серьезного перекрывания пищевых ниш между сигом и окунем. Анализ содержимого желудка показал, что диета сига и окуня совпадает на 48 процентов. Оба вида являются генералистами, способными использовать широкий спектр кормовых ресурсов, причем значимую часть рациона обоих видов составляют водные насекомые, в частности личинки ручейников. Анализ стабильных изотопов выявил, что изотопные ниши сига и окуня перекрываются на 36 процентов, что служит независимым подтверждением использования видами сходных источников энергии и наличия пищевой конкуренции. Оба вида занимают сходные трофические позиции на уровне около 3,7, что соответствует уровню хищников первого порядка.

Исследование выявило интересные закономерности в изменении питания рыб с возрастом, что влияет на характер конкуренции. У сига наблюдается четкая онтогенетическая динамика: по мере увеличения размеров рыбы в ее рационе возрастает доля моллюсков, тогда как мелкие особи чаще потребляют ракообразных. Это отражается в изотопных подписях: у крупных особей сига значения азота (δ¹⁵N) снижаются, поскольку моллюски имеют более низкие изотопные сигнатуры по сравнению с ракообразными.

Окунь в субарктических условиях демонстрирует специфическое поведение: переход к питанию рыбой у него происходит позже, чем в более южных водоемах, и значительная часть популяции продолжает питаться донными организмами даже при размерах, типичных для хищной стадии. Это усиливает конкуренцию с сигом, который также активно использует бентические ресурсы. Другие виды рыб заняли иные ниши: ряпушка, корюшка и налим в большей степени опираются на пелагические источники пищи, тогда как ерш является узким специалистом по питанию личинками хирономид.

Полученные данные помогают объяснить причины снижения численности сиговых в субарктических озерах. Пищевая пластичность окуня в сочетании с потеплением климата создает условия, благоприятные для роста его популяции, и усиливает конкурентное давление на холодолюбивые виды, такие как сиг. Авторы работы отмечают, что окунь и ерш не являются чужеродными видами для этих водоемов, но их распространение на север из-за благоприятных климатических условий позволяет классифицировать их как «локальных захватчиков».

Процесс замены арктических видов видами с более бореальным распространением называется бореализацией, и исследование помогает лучше понять его механизм. Ученые указывают, что их работа охватывала преимущественно взрослых особей, и дальнейшие изыскания целесообразно направить на изучение трофических взаимодействий на ранних стадиях развития рыб, поскольку конкуренция за планктонные ресурсы может быть особенно интенсивной именно в ювенильный период, что критически влияет на выживаемость поколений.

Таким образом, проведенная работа позволила установить, что успешная экспансия окуня в субарктические водоемы обусловлена не только климатическими изменениями, но и его способностью к эффективной пищевой конкуренции с аборигенными видами. Благодаря сочетанию методов анализа содержимого желудка и стабильных изотопов ученые получили убедительные доказательства значительного перекрывания пищевых ниш и трофических позиций окуня и сига, что создает условия для вытеснения холодолюбивых видов. Эти выводы имеют важное значение для прогнозирования состояния рыбных сообществ в условиях растущего антропогенного воздействия и продолжающегося потепления климата в северных широтах.