ДОЛГОВРЕМЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ И ЦВЕТЕНИЕ ВРЕДОНОСНЫХ ВОДОРОСЛЕЙ В АРКТИЧЕСКОМ ОЗЕРЕ ИМАНДРА

Озеро Имандра, один из крупнейших заполярных водоемов, расположен в индустриальном регионе — Мурманской области. С 2000-х годов в нем наблюдается регулярное цветение водорослей, в том числе вредоносных. Показаны значимые изменения химических показателей воды за 1985—2017 гг. Изменилось соотношение основных ионов, повысились значения рН и щелочность. Снизились показатели минерализации воды, общего содержания P и N, их минеральных форм. Уменьшились концентрации Zn, Cu, Ni и SO42–. Тренды снижения содержания в водах макроэлементов противоречат традиционным представлениям о роли минеральных форм фосфора и азота в развитии цветения вод. Это свидетельствует о более сложных механизмах цветения этого арктического водоема, которые и обсуждаются в статье.

1. Schindler D. W., Smol J. P. Cumulative effects of climate warming and other human activities on freshwaters of Arctic and subarctic North America. AMBIO: a J. of the Human Environment, 2006, vol. 35, no. 4, pp. 160—168. Available at: https://doi.org/10.1579/0044-7447(2006)35[160:CEOCWA]2.0.CO;2.

2. O’Reilly C. M. et al. Rapid and highly variable warming of lake surface waters around the globe. Geophys. Res. Lett., 2015, 42, 10, рр. 773—781. DOI: 10.1002/2015GL066235.

3. Кашулин Н. А., Скуфьина Т. П., Даувальтер В. А., Котельников В. А. Устойчивое водопользование в Арктике. Новые подходы и решения // Арктика: экология и экономика. — 2018. — № 4. — С. 15—29. — DOI: 10.25283/2223-4594-2018-4-15-29. (In Russian).

4. Kashulin N. A. et al. Selected aspects of the current state of freshwater resources in the Murmansk Region, Russia. J. of Environmental Science and Health, Pt. A, 2017, vol. 52, no. 9, рр. 921—929. Available at: https://doi.org/10.1080/10934529.2017.1318633.

5. Моисеенко Т. И., Даувальтер В. А., Лукин А. А. и др. Антропогенные модификации экосистемы озера Имандра. — М.: Наука, 2002.

6. Moiseenko T. I. Evolution of Ecosystems under an Anthropogenic Load: From Disorganization to Self-Organization. Geochemistry Intern., 2020, vol. 58, no. 10, рр. 1083—1091. Available at: https://doi.org/10.1134/S0016702920100110. (In Russian).

7. Денисов Д. Б., Кашулин Н. А. Цианопрокариоты в составе планктона озера Имандра (Кольский полуостров) // Труды КНЦ РАН. — 2016. — № 7—4 (41). — С. 40—57.

8. Кашулин Н. А., Беккелунд А. К., Даувальтер В. А. HAB’s в арктических озерах — новые вызовы // Мониторинг состояния и загрязнения окружающей среды. Экосистемы и климат Арк­тической зоны. — М., 2020. — С. 303—306.

9. Кашулин Н. А. Трансформация рыбной части сообществ водоемов Мурманской области // Труды КНЦ РАН. — 2012. — № 3 (10). — С. 205—245.

10. Зубова Е. М., Кашулин Н. А., Терентьев П. М. Современные биологические характеристики сига Coregonus lavaretus, европейской ряпушки С. albula и европейской корюшки Osmerus eperlanus озера Имандра // Вестн. Перм. ун-та. Сер. Биология. — 2020. — № 3. — С. 210—226.

11. Facey J. A., Apte S. S., Mitrovic S. M. A Review of the Effect of Trace Metals on Freshwater Cyanobacterial Growth and Toxin Production. Toxins, 2019, 11, p. 643. Available at: https://doi.org/10.3390/toxins11110643.

12. Bowling L. Occurrence and possible causes of a severe cyanobacterial bloom in Lake Cargelligo, New South Wales. Mar. Freshw. Res., 1994, 45, pp. 737—745. Available at: https://doi.org/10.1071/MF9940737.

13. Molot L. A. et al. A novel model for cyanobacteria bloom formation: The critical role of anoxia and ferrous iron. Freshw. Biol., 2014, 59, pp. 1323—1340. Available at: https://doi.org/10.1111/fwb.12334.

14. Anderson D. M. et al. Harmful algal blooms and eutrophication: Nutrient sources, composition, and consequences. Estuaries, 2002, 25, pp. 704—726. Available at: https://doi.org/10.1007/BF02804901.

15. Beaver J. R. et al. Environmental factors influencing the quantitative distribution of microcystin and common potentially toxigenic cyanobacteria in US lakes and reservoirs. Harmful Algae, 2018, 78, pp. 118—128. Available at: https://doi.org/10.1016/j.hal.2018.08.004.

16. Marshall G. J. et al. Climate change in the Kola Peninsula, Arctic Russia, during the last 50 years from meteorological observations. J. of Climate, 2016, 29 (18), pp. 6823—6840. Available at: https://doi.org/10.1175/JCLI-D-16-0179.1.

17. Денисов Д. Б., Кашулин Н. А. Современное состояние водорослевых сообществ планктона в зоне влияния Кольской АЭС (оз. Имандра) // Труды КНЦ РАН. — 2013. — № 3 (16). — С. 70—96.

18. Кашулин Н. А. и др. Особенности летнего пространственного распределения фосфора, азота и хлорофилла а в крупном эвтрофируемом арк­тическом озере Имандра (Мурманская область) в связи с массовым развитием фотосинтезирующих микроорганизмов // Биосфера. — 2020. — Т. 12, № 3. — С. 63—92. — DOI: 10.24855/biosfera.v12i3.547.

19. Кашулин Н. А., Беккелунд А., Даувальтер В. А., Петрова О. В. Апатитовое горно-обогатительное производство и эвтрофирование арктического озера Имандра // Арктика: экология и экономика. — 2019. — № 3 (35). — С. 16—34. — DOI: 10.25283/2223-4594-2019-3-16-34.

20. Schindler D. W. Evolution of phosphorus limitation in lakes. Science, 1977, 195 (4275), pp. 260—262.

21. Harpole W. S. et al. Nutrient co‐limitation of primary producer communities. Ecology letters, 2011, 14 (9), pp. 852—862. Available at: https://doi.org/10.1111/j.1461-0248.2011.01651.x.

22. Donald D. B. et al. Comparative effects of urea, ammonium, and nitrate on phytoplankton abundance, community composition, and toxicity in hypereutrophic freshwaters. Limnology and Oceanography, 2011, vol. 56, no. 6, рр. 2161—2175. Available at: https://doi.org/10.4319/lo.2011.56.6.2161.

23. Finlay K. et al. Experimental evidence that pollution with urea can degrade water quality in phosphorus‐rich lakes of the Northern Great Plains. Limnology and Oceanography, 2010, vol. 55, no. 3, рр. 1213—1230. Available at: https://doi.org/10.4319/lo.2010.55.3.1213.

24. Beversdorf L. J. et al. Long-term monitoring reveals carbon–nitrogen metabolism key to microcystin production in eutrophic lakes. Frontiers in microbiology, 2015, vol. 6, p. 456. Available at: https://doi.org/10.3389/fmicb.2015.00456.

25. Harris T. D. et al. Combined effects of nitrogen to phosphorus and nitrate to ammonia ratios on cyanobacterial metabolite concentrations in eutrophic Midwestern USA reservoirs. Inland Waters, 2016, vol. 6. no. 2, рр. 199—210. DOI: 10.5268/IW-6.2.938.

26. Beversdorf L. J. et al. Variable cyanobacterial toxin and metabolite profiles across six eutrophic lakes of differing physiochemical characteristics. Toxins, 2017, vol. 9, no. 2, р. 62. Available at: https://doi.org/10.3390/toxins9020062.

27. Glibert P. M., Legrand C. The diverse nutrient strategies of harmful algae: focus on osmotrophy. Ecology of harmful algae. Berlin; Heidelberg, Springer, 2006, pp. 163—175. DOI: 10.1007/978-3-540-32210-8_13.

28. Heisler J. et al. Eutrophication and harmful algal blooms: a scientific consensus. Harmful algae, 2008, vol. 8, no. 1, рр. 3—13. Available at: https://doi.org/10.1016/j.hal.2008.08.006.

29. Matisoff G. et al. Internal loading of phosphorus in western Lake Erie. J. of Great Lakes Research, 2016, vol. 42, no. 4, рр. 775—788. Available at: https://doi.org/10.1016/j.jglr.2016.04.004.

30. Orihel D. M. et al. The “nutrient pump”: Iron‐poor sediments fuel low nitrogen‐to‐phosphorus ratios and cyanobacterial blooms in polymictic lakes. Limnology and Oceanography, 2015, vol. 60, no. 3, рр. 856—871. Available at: https://doi.org/10.1002/lno.10076.

31. Hellweger F. L. et al. Agent‐based modeling of the complex life cycle of a cyanobacterium (Anabaena) in a shallow reservoir. Limnology and Oceanography, 2008, vol. 53, no. 4, рр. 1227—1241. Available at: https://doi.org/10.4319/lo.2008.53.4.1227.

32. Burkholder J. A. M., Glibert P. M., Skelton H. M. Mixotrophy, a major mode of nutrition for harmful algal species in eutrophic waters. Harmful algae, 2008, vol. 8, no. 1, рр. 77—93. Available at: https://doi.org/10.1016/j.hal.2008.08.010.

33. Flynn K. J., Mitra A., Glibert P. M., Burkholder J. A. M. Mixotrophy in harmful algal blooms: by whom, on whom, when, why, and what next. Global Ecology and Oceanography of Harmful Algal Blooms. [S. l.], Springer, Cham, 2018, рр. 113—132. Available at: https://doi.org/10.1007/978-3-319-70069-4_7.

34. Glibert P. M., Burkholder J. A. M. Harmful algal blooms and eutrophication: “strategies” for nutrient uptake and growth outside the Redfield comfort zone. Chinese J. of Oceanology and Limnology, 2011, vol. 29, no. 4, рр. 724—738. DOI: 10.1007/s00343-011-0502-z.

35. Nygaard K., Tobiesen A. Bacterivory in algae: a survival strategy during nutrient limitation. Limnology and Oceanography, 1993, vol. 38, no. 2, рр. 273—279. Available at: https://doi.org/10.4319/lo.1993.38.2.0273.

36. Jeong H. J. et al. Feeding by phototrophic red-tide dinoflagellates: five species newly revealed and six species previously known to be mixotrophic. Aquatic microbial ecology, 2005, vol. 40, no. 2, рр. 133—150. DOI: 10.3354/ame040133.

37. LaRoche J., Breitbarth E. Importance of the diazotrophs as a source of new nitrogen in the ocean. J. of Sea Research, 2005, vol. 53, iss. 1—2, pp. 67—91. Available at: https://doi.org/10.1016/j.seares.2004.05.005.

38. Glibert P. M., O’Neil J. M. Dissolved organic nitrogen release and amino acid oxidase activity by Trichodesmium spp. Bull. de l’Inst. Oceanographique Monaco numero special, 1999, рр. 265—272.

39. Lenes J. M., Heil C. A. A historical analysis of the potential nutrient supply from the N2 fixing marine cyanobacterium Trichodesmium spp. to Karenia brevis blooms in the eastern Gulf of Mexico. J. of plankton research, 2010, vol. 32, no. 10, рр. 1421—1431. Available at: https://doi.org/10.1093/plankt/fbq061.

40. Mulholland M. R. et al. Dinitrogen fixation and release of ammonium and dissolved organic nitrogen by Trichodesmium IMS101. Aquatic Microbial Ecology, 2004, vol. 37, no. 1, рр. 85—94. DOI: 10.3354/ame037085.

41. Facey J. A. et al. A Review of the Effect of Trace Metals on Freshwater Cyanobacterial Growth and Toxin Production. Toxins, 2019, 11, p. 643. Available at: https://doi.org/10.3390/toxins11110643.

42. Sunda W. G. Trace metals and harmful algal blooms. Ecology of Harmful Algae. Berlin; Heidelberg, Springer, 2006, pp. 203—214. Available at: https://doi.org/10.1007/978-3-540-32210-8_16.

43. Perales-Vela H. V., Gonzáles-Moreno S., Montes-Horcasitas C., Cañizares-Villanueva R. O. Growth, photosynthetic and respiratory responses to sub-lethal copper concentrations in Scenedesmus incrassatulus (Chlorophyceae). Chemosphere, 2007, vol. 67, no. 11, рр. 2274—2281. Available at: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2006.11.036.

44. Lehman J. T. et al. Copper inhibition of phytoplankton in Saginaw Bay, Lake Huron. Can. J. Fish. Aquat. Sci., 2004, 61, pp. 1871—1880. Available at: https://doi.org/10.1139/f04-129.

45. Wu H. et al. Species-dependent variation in sensitivity of Microcystis species to copper sulfate: implication in algal toxicity of copper and controls of blooms. Scientific Reports, 2017, 7, no. 40393. Available at: https://doi.org/10.1038/srep40393.

46. Granéli E. Ecology of harmful algae. Ed. J. T. Turner. Berlin, Springer, 2006, p. 406. (Vol. 189). Available at: https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/978-3-540-32210-8.pdf.