Результаты многолетних исследований показывают: изменение климата не влияет на развитие спирогиры в Байкале
Фото Светланы Мишариной

В последнее время о Байкале много говорят, снимают фильмы, меняют законодательство об охране озера. Недавно научной общественности удалось отстоять предложенные повышенные нормативы сбросов вредных веществ в Байкал. Но проблемы еще остаются. О многих мы подробно рассказывали в статье о болезнях Байкала. Сегодня ученый СО РАН, гидробиолог, доктор биологических наук, заведующий лабораторией биологии водных беспозвоночных Лимнологического института Олег Анатольевич Тимошкин представил новые данные о состоянии Байкала. Далее публикация пойдет от лица ученого.

Обратиться к вам меня побудили два недавних события. Первое – общероссийская трансляция документального фильма «Новый ковчег» одним из ведущих российских ТВ каналов (Первый канал). Второе – звонок из Москвы от представителей Швейцарского ТВ, которые планируют поездку на Байкал с уже определенным заданием – создать фильм о том, как глобальные изменения климата влияют на экосистему озера Байкал. Я посчитал это немного странным – весь предшествующий опыт общения с масс-медиа обычно начинался с вопросов к ученым – что они думают по поводу той или иной проблемы…

Эти два события произошли почти одновременно, что с определенной долей вероятности может свидетельствовать об их взаимосвязи. Я не люблю гадать и прогнозировать, но смею предположить, что в последующие несколько лет идея о значительном влиянии глобальных изменений климата на экосистему Байкала будет активно муссироваться и широко продвигаться некоторыми масс-медиа, политиками и даже (!!!) учеными. Также не исключено, что она активно будет подаваться как основной движущий фактор негативных экологических процессов, которые мы наблюдаем в прибрежной зоне примерно с 2010 года. Как бы мне хотелось ошибаться в этих своих прогнозах!

Экологический кризис в прибрежной зоне озера Байкал мной был уже достаточно подробно охарактеризован в научно-популярной статье, опубликованной в декабре 2019 года, в которой я перечислил 11 негативных экологических процессов, которые ученые диагностируют в прибрежной зоне озера Байкал. Статья представляет собой некое популярное изложение основных выводов на тему «А что же на самом деле происходит с прибрежной экосистемой Озера?». Она предназначена для широкого круга общественности, активно интересующихся судьбой Озера, новыми научными данными по экологии Байкала. Ни для кого не секрет, что большинство обывателей получает свои знания из «интернет-шумихи», либо ТВ, в которых редкая объективная научно-популярная информация приведена вперемешку с домыслами и сенсациями. Непрофессионалу весьма непросто составить свое объективное представление об экологии озера, основанное на реальных научных фактах: ведь весомые научные статьи ученые стараются опубликовать на английском языке, журналы часто не являются общедоступными, даже русский научный текст читается и понимается с трудом. Еще одна причина для возникновения некоторой «мутности» в интересующем нас вопросе: даже профессионалы, вернее – остепененные научными званиями ученые, профессора – нередко высказывают весьма противоречивые мнения о происходящем на Байкале.

Судя по количеству прочтений, репостов, тот первый опыт опубликования популяризованной научной информации о Байкале на сайте «Иркутск Сегодня» был явно полезен и позитивен. После просмотра упомянутого выше фильма мне стало ясно, что назрела срочная необходимость создать еще один «популярный перевод» уже изданных научных статей для широкой публики на весьма злободневную тему: есть ли какая-нибудь взаимосвязь между массовым развитием чужеродных для Байкала нитчатых водорослей рода спирогира и глобальными изменениями климата?

Несмотря на сильное нежелание давать какую-либо оценку самому фильму, я просто вынужден сделать краткий комментарий, поскольку его демонстрация осуществлялась в масштабе всей страны. И многие россияне оказались просто дезинформированными по поводу экологических событий, происходящих на Байкале и вокруг него.

Основные выводы по фильму: материал, положенный в основу фильма, явно не проходил серьезного научного редактирования (1); материал по экологии озер Байкала и даже Котокельского подан односторонне, со многими ошибками и неточностями (2); выбор материала был явно ангажирован: предпочтение давалось тем интервью, которые так или иначе выдвигали тему о «потеплении воды» на передний план (3).

Чтобы не быть голословным, приведу несколько аргументов. К настоящему времени в очень известных научных журналах опубликовано не менее 10 статей, в которых доказывается, что сброс неочищенных стоков в Байкал – основная причина развития спирогиры в Озере (см. ниже). Именно эта точка зрения на данный момент времени превалирует в серьезных научных кругах, и мы поговорим об этом подробнее чуть ниже. Кажется весьма странным, что и авторы фильма, и ученые, которые давали интервью для фильма, не проронили о ней ни слова. Почему, уважаемые коллеги-профессора?

И еще – в 2017 году по просьбе “Первого канала” (для этого же фильма), я дал два интервью по полтора – два часа каждое, в котором подробно излагал научные факты об антропогенном воздействии на экосистему Байкала, озвучил основные проблемы экологии прибрежной зоны озера. Но создатели фильма выбрали из двух часов ролик продолжительностью около 40 секунд, в котором я проговариваю общую, ничего не значащую фразу о том, что нас, экологов, можно сравнить с врачами, которые ставят диагноз заболевшему человеку. ВСЁ! Ни слова об антропогене, ни слова о сбрасываемых в Байкал неочищенных стоках, ни слова о их негативном воздействии на прибрежные сообщества и качество прибрежных вод! При этом голос диктора в начале фильма уверенно озвучивает весьма благородную цель, ради которой он и создавался: «Что на самом деле происходит с великим озером и как нам его не потерять?»

Уже этих немногих фактов достаточно, чтобы усомниться в научной объективности и качестве подаваемой информации в фильме «Новый ковчег».

На протяжении последних 10 лет, с момента массового появления спирогиры в Байкале, мне очень хочется прочесть хотя бы одну серьезную научную статью, которая доказывала бы взаимосвязь между этим событием и глобальными изменениями климата. Но таких статей не было и нет. Так и хочется добавить – они никогда и не появятся…Но не будем забегать вперед…

Одной из ошибок, допущенных создателями фильма, является утверждение, что спирогиры характерны для болот. На самом деле, в водоемах мира обитает, по разным оценкам, от 300 до 600 видов этого рода. Причем, они встречаются в разных типах водоемов, например, озерах, реках – в том числе, быстротекущих, с низкой минерализацией и холодной водой.

Ниже приведен скриншот титульной страницы научной статьи, опубликованной в 2018 году в ведущем мировом журнале лимнологического (=«озероведческого») профиля “Journal of Great Lakes Research” (рис. 1), в которой приведены очень важные доказательства и выводы о причинах появления огромных зарослей спирогиры в прибрежной зоне Озера. Эта статья будет служить в качестве основы для публикации на сайте «Иркутск Сегодня». По мере необходимости, я буду использовать здесь выводы, сделанные коллегами нашей команды в других опубликованных научных статьях, а также экологические сведения, полученные нами за период 2017–2020 гг. в ходе регулярных байкальских экспедиций.
Иногда буду просто вынужден вносить коррективы и исправлять оплошности, допущенные создателями фильма.

Результаты многолетних исследований показывают: не изменение климата влияет на ее развитие
Рис. 1. Скриншот научной статьи на английском языке от 2018 г., в которой объясняются и доказываются причины массового развития спирогиры в оз. Байкал.

В “нашей команде” исследованиями Байкала занимается коллектив из более чем 30 ученых, которые несколько десятков лет работают вместе. А в данное время объединены рамками руководимого мною госбюджетного проекта под названием «Крупномасштабные изменения в экологии и биоразнообразии сообществ прибрежной зоны озера Байкал: междисциплинарное исследование, выявление причин, прогноз развития» (2016-2020 гг.). Помимо 3 докторов биологических наук, более 10 кандидатов биологических, географических, химических наук, в состав коллектива входят 12 технических работников. Некоторые специалисты по водорослям, животным работают на Байкале по 30-40-50 лет и могут судить о происходящих в Озере изменениях по своим собственным данным. Важную помощь нам оказывают наши зарубежные коллеги, большие любители Байкала, например, всемирно известные лимнологи из Японии, США, европейских стран, такие как проф. М. Ямамуро (Университет Токио), проф. М. Мур (Уэсли Колледж) и другие.

Весьма важно, что в основу наших научных статей положен очень широкий спектр оригинальных (т.е. – полученных самостоятельно, а не найденных в интернете), в том числе – многолетних – научных данных.

1 БЛОК: Несколько сотен проб донных водорослей (включая спирогиру), отобранных за 2013–2016 гг., в основном вдоль западного, частично – вдоль восточного побережий озера Байкал и вокруг двух островов, Ольхона и Большого Ушканьего, для анализа особенностей распределения и количественных характеристик водорослей вдоль береговой линии всего Озера.
2 БЛОК: Несколько десятков микробиологических проб озерных, «пляжных», грунтовых вод для анализа их качества по санитарно-микробиологическим показателям. Вода анализировалась на наличие или отсутствие обычных обитателей человеческого кишечника: бактерий энтерококков и кишечной палочки. Их присутствие в воде является верным индикатором поступления в Озеро неочищенных стоков, так называемого «фекального загрязнения».
3 БЛОК: Несколько сотен озерных, «пляжных», грунтовых вод для анализа их качества по гидрохимическим показателям: повышенные концентрации таких компонентов, как фосфор, азот (в разных формах) также может свидетельствовать о поступлении в озеро неочищенных стоков.
4 БЛОК (важнейший для рассматриваемой проблемы): значения (самые высокие и низкие показатели) уровня воды озера Байкал в определенный год с 1960 до 2017 гг., а также среднемесячные значения температуры воздуха и поверхности воды (°C) за 1940–2016 гг. Средние температуры рассчитаны по данным, собранным с шести гидрометеорологических станций: г. Иркутск (60 км к северо-западу от южной части озера Байкал) и пять станций на побережье озера, включающих исток реки Ангары, прибрежные населенные пункты: г. Бабушкин, поселки Танхой, Большое Голоустное и Листвянка.

Основные результаты и выводы исследований:

Все приведенные ниже выводы основаны на междисциплинарном анализе строго научных фактов. При выяснении вопроса о причинах появления спирогиры в Озере оказалось, что сведения по экологии спирогиры, а именно – особенностей ее распространения, а также «урожайности» в Озере по сезонам, годам, имеют первостепенную важность.

Все иллюстрации (если не указано иначе) взяты из этой статьи Timoshkin et al., 2018, а слайды – из моих научно-популярных лекций.

Вывод 1: В Озере обнаружено 15 разных видов рода Spirogyra (Volkova et al., 2018). Подавляющее большинство этих видов не прикрепляются ко дну на постоянной основе и образуют свободно плавающие скопления, «облака». Но только один из них, так называемый Spirogyra morphotype 1, может в огромных количествах развиваться на каменистых грунтах мелководной зоны, прочно прикрепляясь к камням так называемыми ризоидами (орган наподобие корня). Далее по тексту мы ее называем просто Spirogyra (точное видовое название этой водоросли пока неизвестно; рис. 2; 3). Именно этот вид спирогир в массе развивается напротив прибрежных поселков, коренным образом меняя состав и количественные показатели прибрежных сообществ, а также вытесняя местные (как правило – эндемичные) виды обитателей Байкала (Timoshkin, 2016; Timoshkin et al., 2016; Rozhkova et al., 2016-2018).

Результаты многолетних исследований показывают: не изменение климата влияет на ее развитие
Рис. 2. Два способа размножения спирогир (объяснение в тексте).
Результаты многолетних исследований показывают: не изменение климата влияет на ее развитие
Рис. 3. Типичный внешний вид каменистого мелководья с массовым цветением Spirogyra morphotype 1 (верхние снимки; размер рамки на левом верхнем фото – 50 Х 50 см), гл. около 1.5 м, и микрофотографии молодых нитей этой водоросли под световым микроскопом (нижние снимки). Правый нижний снимок – коньюгирующие (=сцепленные друг с другом короткими «ножками») нити с зигоспрорами. Строение, форма и размер этих овальных образований – важнейшие диагностические признаки видов рода спирогир. Здесь и далее: площадь рамки (верхнее правое фото) стандартная, четверть квадратного метра, используется для подсчета площади проективного покрытия дна водорослями. Фотографии сделаны мной в районе бухте Большие Коты, в 2015-2016 гг. Иллюстрации взаимствованы из статьи Timoshkin et al., 2018.

Вывод 2 (по большей части – литературный): Спирогиры имеют 2 вида размножения – вегетативный (=кусочками, или – фрагментами нитей), и генеративный, т.е. – половой (рис. 2; 3). На нижней правой фотографии рис. 2 и рис. 3 запечатлен достаточно редкий процесс конъюгации (=сцепления) двух нитей Spirogyra morphotype 1. Его суть заключается в следующем: вегетативные клетки двух нитей одного вида, сближаясь друг с другом, образуют короткие «ножки-каналы», направленные навстречу друг другу. По типу стыковки космического корабля эти ножки-каналы соединяются. Очевидно, процесс конъюгации нитей спирогир многократно сложнее космического – ведь здесь одновременно «стыкуются» между собой несколько ножек-каналов, а не один, как в случае космического корабля! К тому же, спирогиры вовсе не отличаются интенсивной мозговой деятельностью – ведь это – низшие растения, и нервной системы у них не было никогда. Как мы видим на фотографии (рис. 2, 3), в данном случае одновременно «состыковались», как минимум, 9 и 6 ножек соответственно! Через «каналы стыковки» происходит перетекание содержимого одной клетки в другую. В результате слияния содержимого 2-х клеток образуются так называемые зигоспоры. Их размер невелик: всего лишь несколько десятков микрометров. Теоретически, для этих микроскопических стадий расселения, в Озере не существует никаких видимых барьеров. По аналогии с особенностями расселения любого вируса в городской среде, спирогирные зигоспоры могут быть расселены с помощью ветро-волновой активности и течений по всему Озеру. Только вот прорастают они не везде. А только там, где для них создаются необходимые условия жизни (см. ниже).

Вывод 3: Нами выяснено, что массовое развитие Spirogyra В БОЛЬШИНСТВЕ СЛУЧАЕВ четко приурочено к береговой зоне, окаймляющей прибрежные поселки, районы интенсивной рекреационной деятельности И НЕ ВЫХОДИТ ЗА ЕЕ ПРЕДЕЛЫ. Эта картина характерна для таких поселков, как Листвянка, Большие Коты, Большое Голоустное (рис. 9), Сахюрте, городов Бабушкин, Байкальск; с небольшими особенностями – и для пос. Хужир; а также – для бухт Ая, Фролиха, Аяя. Специальными исследованиями установлено, что участки каменистого мелководья, расположенные как севернее, так и южнее упомянутых поселков, круглогодично покрыты обычными байкальскими водорослями, но – не спирогирой. За все 8 лет наших исследований западного побережья Байкала эта закономерность ни разу не нарушалась.

Вывод 4: Нами была выяснена еще одна важнейшая особенность экологии водоросли, характерная для поселков с небольшим числом жителей и сравнительно небольшим количеством туристов: например, Большие Коты, Бол. Голоустное. Возле них мы обнаружили четкую сезонность в появлении и массовом развитии водоросли. А именно: в период 2012–2016 гг. спирогира, как часы, появлялась в составе растительных сообществ примерно в конце августа, в массе развивалась в сентябре-октябре, затем исчезала до осени следующего года.

И наоборот: в населенных пунктах со значительным количеством людей – местных жителей и посетителей (таких как Листвянка, г. Байкальск и др.) спирогира массово произрастала круглогодично, достигая значительных глубин – 10-20- и даже 30 м.

Примеры распространения спирогиры на Байкале

Пример 1: На рис. 4 приведена карта острова Ольхон и особенности распределения Spirogyra осенью 2014–2016 гг. Сразу же отметим, что по нашим данным оно кардинально не изменилось вплоть до 2019 г.
На всем побережье острова нами было выбрано 10 станций, на которых ученые отбирали пробы водорослей для обнаружения массовых скоплений спирогиры. Выяснилось, что это явление все 8 лет происходит только осенью, и только напротив прибрежных населенных пунктов, а также в бухтах с массовым отстоем судов. На восточном побережье острова массового цветения спирогиры нами не наблюдалось ни разу.

ВОПРОСЫ ДЛЯ СТОРОННИКОВ КЛИМАТИЧЕСКОЙ ГИПОТЕЗЫ (1): как вы можете объяснить эти многолетние особенности распределения и массового развития спирогиры (сезонность и «пятнистость») в прибрежной зоне озера? Есть ли у вас какие-либо серьезные научные данные о кардинальных климатических изменениях, которые могли бы происходить в пределах береговых пятен масштабом 2-3-4 км напротив упомянутых населенных пунктов? Или вдоль береговой линии острова Ольхон? Желательно, чтобы эти изменения кардинально различались вдоль западного и восточного побережий острова… Или – приуроченные конкретно к поселкам Сахюрте и Хужиру? И другим поселкам, вокруг которых на протяжении ряда лет, исключительно осенью, мы обнаруживаем рясные (=обильные) пятна спирогиры? Какие климатические факторы способны ограничивать массовое развитие и распространение спирогиры административными границами упомянутых в статье поселков? Как можно привлечь климатические факторы для объяснения массового осеннего развития спирогиры вокруг одних поселков и ее круглогодичного цветения вокруг других?

Результаты многолетних исследований показывают: не изменение климата влияет на ее развитие
Рис. 4. Распределение и сырая биомасса Spirogyra на глубине 0.5–1 м вдоль побережья острова Ольхон, 2014–2016 гг. Зеленые цифры обозначают обилие водоросли (в граммах на квадратный метр дна). Красными кружками отмечены места, где Spirogyra была обильна (>100 г/м−2 сырой биомассы); синими кружками отмечены места, где Spirogyra никогда не была встречена в пробах; зеленые кружки отмечают места, где присутствие водоросли в пробах было незначительным (несколько отдельных нитей). Желтыми стрелками отмечены основные направления локальных течений воды (по: Kozhov, 1972), которые помогут объяснить распределение Spirogyra вдоль побережья острова Ольхон. Иллюстрации взаимствованы из статьи Timoshkin et al., 2018.

Пример 2: Летом 2015 года мы проводили регулярные обследования прибрежной зоны в районе одного из прибрежных поселков озера Байкал. Проходя вдоль берега и обсматривая прибрежье, я вдруг увидел ярко-зеленое пятно водорослей, резко выделявшееся на коричневатом фоне каменистого дна (рис. 5 А). Пятно было почти правильной округлой формы, диаметром примерно 2 м (рис. 5 А,В). Естественно, из пятна были взяты пробы растительности, которые сразу же были проанализированы мною под микроскопом. Каково же было мое удивление, когда на препаратах я увидел ярко-зеленые, сочные нити Spirogyra morphotype1! Примечательно, что обрастания соседних участков дна, расположенных буквально в метре слева, справа, снизу и сверху пятна (были проведены соответствующие анализы!) никаких зеленых нитчатых водорослей не содержало (рис. 5 С).

Сразу же возникли вопросы: а почему водоросли в массе развились именно в этом месте? А почему они располагались в виде весьма ограниченной по пространству «подводной клумбы» и не развивались в непосредственной близости от нее? А почему форма этой клумбы оказалась в виде почти правильного круга, а ее диаметр около 2 метров?

ВОПРОСЫ ДЛЯ СТОРОННИКОВ КЛИМАТИЧЕСКОЙ ГИПОТЕЗЫ (2): уважаемые коллеги! Я был бы вам весьма признателен, если бы вы предоставили строго научную аргументацию и ответы на поставленные мною вопросы касательно возникновения подобной «подводной клумбы спирогиры». Какими климатическими изменениями и каких конкретно климатических факторов вы могли бы объяснить обнаруженную нами пятнистость в распределении спирогиры, при этом диаметр пятна составлял всего лишь 2-3 м?

Результаты многолетних исследований показывают: не изменение климата влияет на ее развитие
Рис. 5. Внешний вид «спирогирной клумбы» (А, В), а также – каменистого грунта вокруг нее, свободного от зеленых нитчаток (С). Рамка квадратная, с длиной стороны в 50 см. Иллюстрации взаимствованы из статьи Timoshkin et al., 2018.

Продолжаю изложение фактов. Размышляя о причинах возникновения такого странного спирогирного пятна, мы провели рекогносцировку местности. Оказалось, что пятно развивалось (причем, на протяжении двух лет – 2015 и 2016 гг., примерно в одном и том же месте – участок дна был специально оконтурен особыми камнями) в самом конце «виртуальной трансекты» (=прямой линии, перпендикулярной линии береговой: красный пунктир на рис. 6), расположенной прямо у основания таежного склона, посреди обособленно стоящих зданий, слегка поодаль от самого поселка. Длина трансекты – примерно 120 м. Как выяснилось, в числе этих сооружений находились разного рода хозбытовые здания, в том числе – баня (рис. 6:6), стандартный деревенский туалет «а-ля сортир» (рис. 6:7). Как водится в подавляющем большинстве прибрежных байкальских поселков, здания имели выгребные ямы, не изолированные от окружающей почвы. Это означает, что бытовые стоки рано или поздно просачивались сквозь грунт, частично попадали в грунтовые воды, и, вместе с ними – в прибрежную зону Озера. По устному сообщению одного из местных старожилов, когда-то очень давно, как раз в этой ложбинке, в основании склона, протекал небольшой ручеек, часто пересыхавший летом. За последние 20-25 лет ручеек просто исчез.

Сразу же возникла рабочая гипотеза. Было явно логично предположить, что небольшое количество хоз-бытовых стоков от жизнедеятельности человека просачивались сквозь почву в грунтовые воды, которые затем достигали побережья Байкала и просачивались сквозь грунт в придонные слои воды в том самом месте, где на протяжении 2-х лет наблюдений и развивалась пышная «спирогирная клумба» (рис. 5, а также – зеленый овал на рис. 6). То есть – «спирогирная клумба», по всей видимости, сделала явным для наших глаз район разгрузки загрязненных стоками грунтовых вод в прибрежную зону озера Байкал. А способность прикрепляться к грунту ризоидоподобными органами давала преимущество именно этому виду спирогир – как мы помним, все остальные виды – свободноплавающие.

Поскольку спирогирное пятно на протяжении 2015–2016 гг. располагалось примерно в одном месте (районе разгрузки грунтовых вод, смешанных с бытовыми стоками), нам удалось проделать изящный (по моему личному мнению, конечно) природный эксперимент. Коллеги, принимавшие участие в этом исследовании (их имена даны в числе соавторов статьи, на рис. 1), регулярно, на протяжении двух лет отбирали пробы озерной воды на разные виды анализа: гидрохимический, элементный, микробиологический и другие. Кроме того, по предложению опытного эколога, к.б.н. Куликовой Н.Н., в основании берегового склона нам удалось вкопать 4 пластиковых контейнера (=лизиметра) для отбора проб грунтовых вод. Лизиметр № 3 был вкопан в грунт примерно на глубину 3 метра, в точке пересечения виртуальной трансекты и основания берегового склона (рис. 6). Все лизиметры были предварительно стерилизованы и тщательно изолированы от попадания внешних загрязнений, а также – озерной, либо – дождевой воды. Интересно, что лизиметр № 3 оказался единственным, в который набиралось достаточное для анализов количество воды. Остальные лизиметры всегда были сухими. Анализ грунтовых вод из лизиметра № 3 показал, что концентрации основных биогенов (азота и фосфора) в грунтовых водах были существенно выше, чем их концентрации в воде озерной. Следовательно, бытовые сточные воды от обычных зданий через почву просачивались в грунтовые воды и обогащали их питательными веществами, в сравнительно малых концентрациях. Эти вещества, через небольшую область разгрузки грунтовых вод попадали в мелководную зону Озера.

Малых концентраций избыточных биогенов, поступающих в этот район регулярно, оказалось достаточно для образования «спирогирной клумбы». Но откуда же взялась сама спирогира? Возвращаемся к Выводу №2, согласно которому для стадий расселения спирогир (да и для фрагментов их нитей – тоже) преград в озере не существует (рис. 2). Теоретически, в Байкале они есть уже повсюду. Единственный фактор, ограничивающий их прорастание и массовое развитие – подходящие условия окружающей среды.

По всей видимости, именно эти условия и являются подходящими для прорастания зигоспор Spirogyra morphotype 1 в районах разгрузки грунтовых вод, загрязненных бытовыми стоками. Прорастая из зигоспор и прикрепляясь на камнях в месте разрузки загрязненных грунтовых вод, спирогира сделала это место видимым для нашего невооруженного глаза (рис. 5, 6) и создала идеальные условия для изучения своеобразного природного эксперимента.

Коллеги регулярно обнаруживали повышенные концентрации питательных веществ из загрязненных грунтовых вод в лизиметрических, интерстициальных и придонных пробах воды (перечислены по мере уменьшения концентраций азота, фосфора и кремния).

Но самое удивительное, что было обнаружено в грунтовой воде лизиметра № 3 – это живые кишечные палочки и энтерококки. По подсчетам, сделанным к.б.н. Мальником В.В., средние концентрации E. coli и Enterococcae (1580 и 2140 колоние-образующих единиц в 100 мл−1, соответственно!!!) наблюдали в пробах воды из лизиметра № 3 в августе 2016 г., после трех дней непрерывного дождя. Вывод просто парадоксален: наши с вами энтерококки, а также Escherichia coli, вымываемые ливневыми дождями из туалетов «а ля сортир» (в изобилии встречающихся вдоль всего побережья Священного Моря), способны оставаться жизнеспособными даже после прохождения примерно 120 м под землей из предположительного источника (в нашем случае – туалета, рис. 6: 7) и достигать верхней границы пляжа и основания берегового склона! Выше уже было указано, что любое внешнее фекальное загрязнение лизиметров нами было исключено.

Сходным образом сравнительно высокие концентрации нитратов N(NO−3) и фосфатов P(РО34−) были обнаружены в основании берегового склона в лизиметре № 3 и лунке № 1 (рис. 6; h1), но они постепенно уменьшались по мере продвижения к самому озеру (рис. 6; от lys3 к shl и bs). Следует отметить особо, что концентрация фосфатов в воде лизиметра была в 4–8 раз выше, чем их концентрация в интерстициальной придонной воде озера (рис. 6; bs) и воде уреза воды (рис. 6; shl), соответственно. В этот же период времени концентрация NO−3 в озере была ниже предела чувствительности метода, а в пробах из лизиметра № 3 – в 3–15 раз выше, чем в лунках № 1 и 2 (рис. 6; h1; h2).

Низкие концентрации биогенных элементов в прибрежной зоне озера позволяют предположить, что для массового цветения водоросль Spirogyra morphotype 1 не нуждается в их высоких концентрациях в толще воды, напротив, для этого нужно сравнительно небольшое, но постоянное поступление биогенных элементов с загрязненными грунтовыми, либо – речными водами.

Результаты многолетних исследований показывают: не изменение климата влияет на ее развитие

Итак, в данном случае нам очень повезло: ситуация со «спирогирной клумбой» оказалась просто модельной для выяснения причин массового развития этой чужеродной водоросли в прибрежной зоне Байкала и все расставила по своим местам. После проведения регулярных исследований в 2015–2016 годах, нам стало понятно, что в число важнейших факторов, определяющих масштаб цветения спирогиры напротив небольших населенных пунктов прибрежья озера входит количество хозяйственно-бытовых сооружений с неизолированными сточными ямами, интенсивность человеческой деятельности (выражающейся в количестве человеко-дней за месяц, год), а также – тип пород (почв), слагающих берега. Условно говоря, если в прибрежной зоне располагаются 2–3 сооружения с небольшим количеством посетителей/жителей, а преобладающий грунт – гравий, галька с примесью песка и небольшого количества глины (как в нашем случае, см. рис. 6), то «спирогирная клумба» может быть также небольшого размера, скажем, 2-3 м в диаметре. Если количество таких зданий 30-40 (=поселок), расположенных вдоль береговой линии и неподалеку от зоны уреза, то и размер «клумбы» соответственно увеличивается. Ее форма меняется: многие округлые пятна разгрузки загрязненных стоками грунтовых вод, объединяясь, становятся целыми «поясами разгрузки», масштаб которых зависит от количества сооружений и размеров населенного пункта. В подобных районах прибрежной зоны и создаются подходящие условия для массового прорастания зигоспор Spirogyra morphotype 1, которые a priori, уже должны встречаться в Озере повсеместно, т.е. – вдоль всей его береговой полосы. Вероятно, по такому механизму формируются зоны массового цветения этой водоросли в пос. Бол Коты, Бол Голоустное, Хужир, и др.

В районах интенсивной антропогенной нагрузки (зал. Листвяничный, г. Байкальск и др.) спирогира массово встречается уже круглогодично.

К большому сожалению, полученные данные свидетельствуют о том, что число мест, в которых спирогира обильна круглогодично, год от года растет.

Один из важных выводов статьи: Spirogyra morphotype 1 (рис. 2, 3) является четким и весьма чувствительным индикатором загрязнения Озера хоз-бытовыми стоками. Нами доказано, что именно этот вид спирогир (один из 15, найденных в Байкале Волковой с соавторами – ob. cit.) наиболее широко распространен вдоль всего побережья Озера и, как правило, доминирует при массовом осеннем цветении нитчаток вокруг прибрежных поселений. Экспериментальные данные показывают, что на его распространение не оказывают существенного влияния фактор температуры воды и, в некоторой степени, даже глубины: в местах интенсивной антропогенной нагрузки Spirogyra morphotype 1 способна вегетировать круглогодично, легко преодолевая глубинный барьер в 10-20-30 метров (например, залив Листвяничный, напротив Байкальска, напротив устья Тыи и др.). В местах сезонного скопления людей и районах интенсивной рекреационной деятельности в летний период, этот вид спирогир, как правило, массово развивается в конце лета-осенью (=пик поступления «рекреационных биогенов» в мелководную зону), затем (как и туристы с Байкала ), в зимне-весенний период выпадает из состава растительных сообществ.

Пример 3 (выписка из моего полевого дневника от сентября 2018 г., с небольшими вставками).
Ситуация в бухте Большие Коты является единственным положительным примером, когда состояние дна изменялось в лучшую сторону (рис. 8–9).

На протяжении 2011–2016 годов каменистое дно прибрежной зоны бухты в пределах поселка (от стационара ЛИН СО РАН на юге до гостиницы «Маяк» на севере) к сентябрю было практически сплошь (до 100% площади проективного покрытия дна) покрыто зарослями спирогиры морфотипа 1 (рис. 8, две верхних фотографии). В сентябре 2017 г. эта картина, сохранявшаяся на протяжении 6 последних лет, начала меняться. Напротив студенческой столовой, где развитие спирогиры всегда было наиболее массовым, водоросль практически исчезла (рис. 8, третья фотография сверху)! Состав фитосообществ почти вернулся к первоначальному, байкальскому. Но на «окраинах» бухты, а именно – напротив стационара ЛИН СО РАН и гостиницы «Маяк», цветение водоросли осенью оставалось обильным.

В 2018 году ситуация со спирогирой в бухте кардинально изменилась в лучшую сторону. Все мои попытки обнаружить массовые заросли спирогиры в бухте Большие Коты не увенчались успехом! На всех 5-ти стандартных минитрансектах, расположенных вдоль береговой зоны бухты, вплоть до сентября месяца, камни были лишены обильных зеленых обрастаний (рис. 8, нижнее фото), а таксономический состав и обилие фитобентоса были такими же, как до начала экокризиса, т.е. – типично байкальским.

Результаты многолетних исследований показывают: не изменение климата влияет на ее развитие

Результаты многолетних исследований показывают: изменение климата не влияет на развитие спирогиры в Байкале

Результаты многолетних исследований показывают: изменение климата не влияет на развитие спирогиры в Байкале

Результаты многолетних исследований показывают: не изменение климата влияет на ее развитие
Рис. 8. Фотографии каменистого дна, сделанные в одном и том же месте (напротив студенческой столовой в пос. Бол. Коты), с возможной погрешностью не более 3-5 м по горизонтали, на одной и той же глубине (около 1.5 м), в один и тот же месяц (сентябрь), но с промежутком в 2 года. Две верхних фотографии – от 2016 (примерное начало ограничения использования населением фосфат-содержащих порошков), третья фотография сверху: 2017 г., когда спирогира исчезла напротив студенческой столовой, и нижняя фотография – от 2018 гг. (через 2 года после разъяснительной работы среди местного населения и лекций).
Результаты многолетних исследований показывают: не изменение климата влияет на ее развитие
Рис. 9. Карта-схема распределения спирогиры вдоль побережья Листвянка–Бол. Коты–Бол. Голоустное. После доминирования в фитоценозах на протяжении 2011-2016 гг., водоросль полностью исчезла к 2018 г., но только – в бухте Бол. Коты. В мелководной зоне зал. Листвяничный, а также – напротив Бол. Голоустного никаких изменений не произошло: в первом случае спирогира продолжала доминировать круглогодично, во втором – в массе развивалась в конце лета–осенью.

В 2015–2016 годах сотрудники Лаборатории биологии водных беспозвоночных ЛИН СО РАН провели следующие мероприятия: 1) чтение лекций об экологической ситуации в прибрежной зоне озера Байкала вообще и в бухте Бол. Коты – в частности; 2) подготовка и распространение буклета “НЕТ ФОСФАТНЫМ ПОРОШКАМ НА БАЙКАЛЕ” (рис. 10).

Лекции прочитали студентам Иркутского педуниверситета, а также студентам биолого-почвенного и географического факультетов Иркутского госуниверситета, проходящим летнюю практику на базе биостанции в Бол. Котах. Кроме того, эти лекции были также прочитаны в нескольких библиотеках и других публичных площадках г. Иркутска. Буклет на протяжении двух-трех летних сезонов распространялся среди жителей пос. Большие Коты, хозяев местных гостиниц, туристов, а также студентов-практикантов. По сообщению декана биолого-почвенного факультета, проф. Матвеева А.Н., для нужд студентов, проходящих практику в на биостанции пос. Бол. Коты, с 2015 г. закупаются исключительно бесфосфатные стиральные порошки и хозяйственное мыло (ведомости по закупке я видел собственными глазами). По устному сообщению к.б.н. Бедулиной Д. (НИИ биологии при ИГУ), на территории биостанции, принадлежащей Институту, примерно с 2015 г. применялись исключительно бесфосфатные стиральные порошки и моющие средства, в качестве спонсорской помощи предоставляемые фирмой SPLAT. Подобные же моющие средства (как основа) с 2016 г. стали приобретаться для ученых, работающих на стационаре Лимнологического института СО РАН.

Результаты многолетних исследований показывают: не изменение климата влияет на ее развитие
Рис. 10. Буклет “НЕТ ФОСФАТНЫМ ПОРОШКАМ НА БАЙКАЛЕ”, который в 2016–2018 гг. распространяли сотрудники лаборатории биологии водных беспозвоночных ЛИН СО РАН среди жителей и туристов пос. Большие Коты. Составлен О.В. Медвежонковой. Издан с помощью общественной организации «Наш Байкал».

Важный вопрос: каковы причины, которые могли привести к практически полному исчезновению этой чужеродной для Байкала водоросли в бухте Большие Коты? По результатам экспедиции сентября 2018 года (а также всем другим, собранным на протяжении 2012-2020 годов) достоверно можно утверждать, что ни глобальное потепление климата, ни колебание уровня, ни какие-либо другие абиотические факторы не могут являться важной причиной позитивных изменений (=исчезновения спирогиры) в бухте. Если бы перечисленные абиотические факторы действительно оказывали решающее влияние на сообщества водорослей, то они воздействовали бы одинаково на всем протяжении прибрежной зоны между Листвянкой и Большим Голоустным: ведь расстояние между ними всего лишь 44 км (рис. 9). Известно, что эти прибрежные поселки расположены всего лишь в 15–20 км к югу и северу от Больших Котов. Но в том-то и секрет, что в 2017–2018 гг. ситуация со спирогирой кардинально изменилась только в бухте Большие Коты. В сентябре 2018 г., как и во все предыдущие годы (вплоть до 2020 г.!) массовое развитие спирогиры «морфотипа 1» было характерно как для окрестностей Листвянки, так и пос. Бол. Голоустное. И этот процесс идет по нарастающей.

К сожалению, осенью 2019 года массовые заросли спирогиры «морфотип 1» вернулись в Большие Коты вновь. Но это уже другая история.

Единственный научно обоснованный вывод, который можно сделать из всей вышеперечисленной информации, звучит следующим образом:

Spirogyra “morphotype 1” является чувствительным индикатором загрязнения прибрежной зоны бытовыми сточными водами (Timoshkin, 2018; Timoshkin et al., 2018). Данные семилетних натурных наблюдений в бухте Большие Коты свидетельствуют о косвенной взаимосвязи между массовым развитием водоросли и применением фосфатсодержащих стиральных порошков и моющих средств. Результаты еще одной статьи нашего коллектива (Ozersky et al., 2018), также опубликованной в одном из ведущих мировых журналов лимнологического профиля, свидетельствуют о том, что мелководные водорослевые сообщества прибрежной зоны озера Байкал одновременно лимитируются и фосфором, и азотом. Следовательно, природоохранным ведомствам и Минприроды РФ необходимо срочно разработать мероприятия по ограничению и полному запрету на применение подобных моющих средств, по крайней мере, в центральной экологической зоне озера. Положительный опыт по экологическому просвещению населения прибрежных поселков и их посетителей посредством лекций, выпуска трактатов и др. следует как можно скорее распространить и на другие районы Байкальской природной территории.

Появляющиеся в научной и популярной прессе пока единичные сообщения о том, что основной причиной массового развития спирогиры в Байкале является вовсе не фосфор, а азот, вряд ли можно назвать своевременными. По моему мнению, они лишь вносят смятение в умы ответственных чиновников, и отодвигают решение этого важнейшего для Байкала вопроса. Во-первых, нами везде указывается, что виновник этого процесса – неочищенные стоки, в которых многократно превышены концентрации и азота, и фосфора; оба этих биогенных элемента лимитируют развитие водорослей. Во-вторых, неужели нам нужно и дальше разводить псевдонаучные дискуссии, продолжать сбрасывать сотни тонн фосфора в Байкал, и тупо пытаться учиться на своих собственных, «российских ошибках», когда во всем мире признано, что избыток фосфора крайне вреден для водных экосистем? Иначе почему большинство развитых стран, которые умеют считать деньги, запретили производство и употребление таких моющих средств, и их водоемы постепенно восстанавливаются?! Неужели мы будем ждать еще более глубоких (и, возможно, уже необратимых) негативных изменений в уникальной экосистеме по сравнению с теми, которые в Байкале уже произошли?!

Последний вопрос: насколько сильно глобальные изменения климата могут сказываться на массовом развитии Spirogyra morphotype 1?

Из всего разнообразия климатических факторов, обсуждаемых в масс-медиа, «повышение температуры воды» является наиболее популярным. Позволю себе кратко пересказать основные выводы из нашей статьи на эту тему, и, для наглядности, приведу лишь один важнейший график (рис. 11).

Рост температуры воды озера, связанный с современным изменением климата, отмечается в верхних слоях пелагической зоны озера Байкал многими группами ученых (Hampton et al., 2008; Katz et al., 2011; Shimaraev and Domysheva, 2013; Shimaraev et al., 2002; Sizova et al., 2013; Troitskaya et al., 2003), а некоторыми исследователями установлена положительная связь между повышением поверхностной температуры воды в мае-октябре и биомассой байкальского фито- и зоопланктона (Afanasyeva and Shimaraev, 2006; Shimaraev et al., 1994). Однако, эти корреляции установлены для долгосрочных закономерностей изменения температуры поверхностных вод озера на протяжении нескольких десятков лет (с 1940 по 2017 гг.) и только для планктонных организмов, в то время как для выяснения возможной взаимосвязи между массовым цветением донной Spirogyra и температурой больше всего подходит временной интервал последних 10–13 лет, и температуры придонной, а не поверхностной.

Когда я попросил моих коллег, к.г.н. Троицкую Е.С. и проф. Шимараева М.Н. проанализировать эти закономерности не для всего Байкала, а для западного и восточного побережий по-отдельности (1), а также – не для 60-70 лет наблюдений, а за последние 15-20 лет (время начала экокризиса в мелководной зоне, в том числе – массовое развитие спирогиры), то они пришли к весьма интересным выводам.
Удивительно, но тренд температуры поверхностной воды в южной котловине вблизи областей массового развития Spirogyra (залив Лиственничный, бухта Большие Коты, поселок Большое Голоустное) оказался отрицательным на всех трех метеорологических станциях вдоль западного побережья с 2000 по 2016 (−0.2 до −0.3 °C за 10 лет) (рис. 11). И наоборот, температурные тренды поверхностных вод на станциях восточного побережья положительны (0.6 до 1 °C за 10 лет). Такие различия температурных трендов прибрежных вод у разных берегов озера могут быть обусловлены локальными абиотическими факторами, например: геоморфологией и степенью выраженности мелководной зоны, близостью дельты реки Селенга (восточное побережье), особенностями вертикального переноса вод и т.п.

Таким образом, наши исследования показали, что четкой связи между температурными тенденциями поверхностной воды и районами массового развития Spirogyra в Байкале не существует.

Результаты многолетних исследований показывают: не изменение климата влияет на ее развитие
Рис. 11. Средние температуры поверхностной воды в мае-сентябре (тонкие линии), их тренды (пунктирные линии) и 5-летние сглаженные значения (толстые линии) для станций в литоральной зоне (0–3 м от береговой линии) на западном побережье Южного Байкала: поселок Большое Голоустное (1), поселок Листвянка (2) и ГМС устье реки Ангары (3) с начала измерений до 2016 г. (A) и с 2000 по 2016 гг. (B). Красным овалом отмечен год, в который начался кризис в прибрежной зоне.

То есть в таких местах массового развития спирогиры вдоль западного побережья, как залив Листвяничный, окрестности поселка Большое Голоустное, температурный тренд за последние 16 лет был слегка отрицательным. Но водоросль все равно развивалась в массе! Я очень надеюсь, что дальнейшие дискуссии по поводу влияния пресловутого потепления климата на массовое развитие спирогиры в Байкале, говоря очень мягко, будут считаться излишними.

В заключение позволю себе все же дать несколько дополнительных комментариев о фильме “Новый Ковчег”:

Об «относительной высоте и качестве» научного редактирования фильма говорят и следующие факты.

Голос диктора (передаю своими словами): ученые провели климатические исследования на глубине 30 м (?!) в августе 2015 г. и обнаружили, что температура воды там прогрелась до +14 градусов С. И далее – как очевидный для создателей фильма вывод: если температура воды поднялась, то по какой причине? И чем это грозит Байкалу?

По устному сообщению к.г.н. Троицкой Е.С. (одного из ведущих специалистов в области изучения динамики температуры воды Байкала), такие явления действительно наблюдаются. По данным буйковых станций (1999-2020 гг.) это возможно в августе-сентябре в отдельные дни. Чем теплее лето, тем больше таких дней. Но в среднем в сентябре на этой глубине температура поднимается до 8-9 градусов. Как мы видим, подобные явления известны для Байкала с конца 90-х гг. прошлого века, т.е. – задолго до того, как начался кризис в прибрежной зоне Озера. И это – нормальное явление, которое Байкалу не грозит ничем.

Не могу обойти стороной и тот факт, как создатели фильма интерпретировали трагические события 2008-2009 гг. с человеческими жертвами, произошедшие на озере Котокель. В качестве «веской» научной аргументации приведено интервью, взятое на фоне полуразрушенных зданий некогда процветающих турбаз, с бедной пожилой женщиной – бывшей работницей этой турбазы. Она утверждает, что, согласно ее собственному опыту, в озере повысилась температура воды. Если весной пощупать рукой воду у заберегов возле кромки льда, то она кажется гораздо теплее, чем прежде. Наверное, какие-либо комментарии здесь излишни. Бедная женщина… Или – бедные создатели фильма?

А вот полное игнорирование результатов междисциплинарных исследований, проведенных на Котокеле под руководством моего старшего коллеги и друга, известнейшего гидробиолога Бурятии, проф., д.б.н. Н.М. Пронина (к сожалению, он уже в вечности) – яркий пример по меньшей мере непочтительности и неуважения к трудам предшественников и научно обоснованному мнению ученых. Создатели фильма не могли не знать, что результаты комплексного исследования экосистемы Котокеля вообще, и вспышки «Гаффской болезни», в частности, были опубликованы в виде отдельной, солидной монографии «Озеро Котокельское: Природные условия, биота, экология» в 2013 году. Она доступна в итернете. Последние главы монографии, и ее заключение просто пестрят данными о сильнейшем антропогенном загрязнении как притоков, так и экосистемы самого озера, которое в конце 2000-х годов превратилось в гипертрофное (=сильно насыщенное биогенами, сильно загрязненное) озеро, которое более нельзя использовать в рекреационных целях. Приведу только одну цитату: «Одной из причин катастрофического состояния рыбных запасов озера Котокельское было резкое возрастание рекреационной нагрузки на водоем. До начала 1990-х на берегах озера действовало до 40 туристических баз и других рекреационных объектов… Величины фосфорных нагрузок были близки к предельным, а в 1991 году вышли за пределы допустимых…» (стр. 296).

И вновь, как говорится, комментарии излишни…

В заключение хочу поблагодарить всех моих коллег – соработников, при помощи которых были получены научные данные, прояснившие причины массового развития чужеродной для Байкала спирогиры. Их имена перечислены на титуле статьи (рис. 1). Я также искренне благодарен Анастасии Украинской за неизменный интерес к проблемам экологии Байкала и предоставленную возможность опубликовать этот материал на сайте «Иркутск Сегодня».

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Afanasyeva, E.L., Shimaraev, M.N., 2006. Long-term zooplankton variations in the pelagial of Lake Baikal under global warming. In: Alimov, A.F., Bul’on, V.V. (Eds.), Aquatic Ecology at the Dawn of the XXI Century. KMK Scientific Press Ltd., Moscow, pp. 253–265.
Hampton, S.E., Izmest’eva, L.R., Moore, M.V., Katz, S.L., Dennis, B., Silow, E.A., 2008. Sixty years of environmental change in the world’s largest freshwater lake—Lake Baikal, Siberia. Glob. Chang. Biol. 14, 1947–1958.
Katz, S.L., Hampton, S.E., Izmest’eva, L.R., Moore, M.V., 2011. Influence of long-distance climate teleconnection on seasonality of water temperature in the world’s largest lake —Lake Baikal, Siberia. PLoS ONE https://doi.org/10.1371/journal.pone.0014688.
Shimaraev, M.N., Domysheva, V.M., 2013. Trends in hydrological and hydrochemical processes in Lake Baikal under conditions of modern climate change. In: Goldman, C.R., et al. (Eds.), Climatic Change and Global Warming of Inland Waters. John Wiley and Sons Ltd., Chichester, pp. 43–66.
Shimaraev, M.N., Verbolov, V.I., Granin, N.G., Sherstyankin, P.P., 1994. Physical Limnology of Lake Baikal: A Review 2. Okayama University Press, Irkutsk–Okayama, p. 81.
Shimaraev, M.N., Kuimova, L.N., Sinyukovich, V.N., Tsekhanovskii, V.V., 2002. Manifestation of global climatic changes in Lake Baikal during the 20th century. Dokl. Earth Sci. 383A, 288–291.
Sizova, L.N., Kuimova, L.N., Shimaraev, M.N., 2013. Air circulation influence on ice-thermal processes in Baikal in 1950–2010. Geogr. Nat. Resour. 2,74–83.
Timoshkin O.A., Moore M.V., Kulikova N.N., Tomberg I.V., Malnik V.V., Shimaraev M.N., Troitskaya E.S., Shirokaya A.A., Sinyukovich V.N., Zaitseva E.P., Domysheva V.M., Yamamuro M., Poberezhnaya A.E., Timoshkina E.M., 2018. Groundwater contamination by sewage causes benthic algal outbreaks in the littoral zone of Lake Baikal (East Siberia) // Journal of Great Lakes Research, 2018, 44, pp. 230–244.

Похожие новости