Прирост органических и минеральных запасов веществ в водных объектах (водоемах), с которым связано эвтрофирование, происходит под воздействием и природных, и антропогенных факторов. Природные факторы делятся на: биотические и абиотические. Биотические факторы – это те, которые связаны с отношениями между различными организмами, а также межвидовыми отношениями. Органические вещества поступают в водоемы за счет азотфиксации и фотосинтеза. Вследствие этих процессов можно наблюдать поступление в водные объекты (водоемы) атмосферного углекислого газа и азота. В мире – на суше и океане – общегодовая продукция фотосинтеза определяется в пределах 80 миллиардов тонн. Этот показатель примерно в 14 раз больше количества ежегодно добываемого топлива на нашей планете. Макрофиты и фитопланктон, связывающие в процессе фотосинтеза значительно большее количество углерода, обеспечивают увеличение запасов органических соединений в экосистемах водоемов и втягивают в кругооборот биогенные элементы, которые находятся в донных отложениях. Вместе с фотосинтетическими процессами большую роль в увеличении биогенных веществ в водных объектах (водоемах) занимает азотфиксация, протекающая за счет жизненного процесса сине-зеленых водорослей и бактерий. Исходя из этого, можно заключить, что развитие природного эвтрофирования обусловлено рядом факторов, таких как поверхностный сток, поступление аллохтонных веществ которые попадают в водоемы в виде животных и растительных частиц, атмосферных осадков, азотциксации и фотосинтеза, береговой диструкции. Из-за этого происходит насыщение органическими и минеральными веществами. Однако, если эти факторы подпитываются антропогенным воздействием, то темпы эвтрофирования увеличиваются в десятки раз.

Помимо этого существуют и абиотические факторы эвтрофикации водоемов, когда неживая природа воздействует на жизнедеятельность организмов. Довольно большое количество органического и биогенного вещества попадает в водоемы во время повышения уровня воды, это и опад древостоя, и кустарниковые, находящиеся в прибрежных зонах. Цветково-травянистая растительность, когда минерализуется при отмирании, возвращает всю свою органическую массу обратно в верхнюю часть почвы (откуда и происходит сток в водоемы) при этом обогащая ее фосфором, азотом, кальцием и другими веществами. Растительность разлагается в почве с различной скоростью, на эту скорость влияют многие факторы, такие как: биологический и химический состав, температура, кислородное насыщение, водородный показатель и многие другие.

В большей степени насыщенность воды органическими и минеральными веществами зависит от поверхностных грунтов. Водоемы, в которые поступает вода с подзолистых грунтов, не богатые питательными веществами и с малым содержанием гумуса называются дистрофными. Воды, поступающие с грунтов, насыщенных питательными веществами (например, грунтов, которые были подвержены обработке в ходе сельско-хозяйственной деятельности) поддаются процессу эвтрофикации в разы быстрее.

Также следует выделить один из главных факторов эвтрофикации – поступление органических и минеральных веществ из атмосферы. За последние несколько десятков лет атмосферные осадки приобрели очень значительные масштабы. По предельно допустимым концентрациям, на сегодняшний день, выброс загрязнителей в атмосферу, достаточен для того, чтобы загрязнить атмосферный слой высотой до 3 километров, при этом в атмосферу испаряется приблизительно 350 тысяч тонн растворителей, употребляемых человеком в своей деятельности.

За последние 50 лет даже вдали от крупных промышленных городов уровень загрязнения увеличился в несколько раз. Как уже было упомянуто, одну из главных ролей в плане обогащения воды биогенными веществами занимают атмосферные осадки. Ключевыми элементами при эвтрофировании являются соединения фосфора и азота в виде фосфатов и нитратов. При исследовании атмосферных осадков было выявлено, что дожди над океаном содержат меньше фосфора, чем над континентами, что говорит о том, что над сушей содержание фосфора в атмосфере превышает его содержание над океаническим. В ходе исследований выявлено, что в атмосферной влаге, которая просочилась сквозь кроны деревьев, фосфора больше приблизительно в 5 раз, чем в обычной дождевой воде на открытом месте.

Антропогенные факторы, в свою очередь, воздействуют на эвтрофикацию водоемов путем изменения ряда важных показателей с помощью прямого и косвенного воздействия. Так, при антропогенном воздействии снижается pH пресных вод и увеличивается содержание в них сульфатов и нитратов в результате загрязнения серной и азотной кислотами из атмосферы. Выбросы кислотных оксидов в атмосферу приводят к подкислению дождевой воды. Просачиваясь в нижние слои почвы, она лучше растворяет карбонатные породы. Это вызывает увеличение содержания в подземных и речных водах ионов кальция, магния и других, т.е. увеличивается жесткость воды. Повышается содержание в природных водах фосфатов, нитратов, нитритов и аммонийного азота за счет сельскохозяйственных предприятий. Возрастает содержание в природных водах ионов тяжелых металлов, прежде всего кадмия, ртути, мышьяка и цинка. Растет содержание в водах органических соединений, прежде всего биологически стойких, в том числе синтетических ПАВ, иногда фиксируются канцерогенные и мутагенные вещества. Катастрофически снижается содержание кислорода в природных водах, прежде всего в результате повышения его расхода на окислительные процессы, связанные с «цветением» водоемов, а также вследствие загрязнения поверхности вод нефтепродуктами. Значительную негативную роль играет антропогенное загрязнение. Главным признаком такого загрязнения является то, что происходит концентрирование токсичных веществ. В качестве источника загрязнения вод выступают практически все сферы деятельности человека – транспорт, промышленность, коммунальное хозяйство, сельскохозяйственная деятельность. В загрязнении вод большую роль занимает промышленная деятельность: предприятия энергетики, производства химических веществ, нефтепереработка, деревообрабатывающие предприятия. Также одним из важнейших источников загрязнения является сток биогенных и органических веществ из сельскохозяйственных угодий. Удобрения, которые используются в сельскохозяйственной деятельности вымываются с поверхностным и внутрипочвенным стоком, и при сбросе дренажных вод в орошаемых районах. Сельскохозяйственная деятельность по причине применения разного рода удобрений и пестицидов оказывает заметное влияние на эвтрофикацию водоёмов, находящихся вблизи пашен и других, именно там с большой интенсивностью происходит процесс зарастания и заиления. Так же процент внесенных в водоемы биоактивных веществ зависит от геологических условий региона, проращиваемых культурах, типов почв, но в первую очередь от количества удобрений и их вида.

По природе факторов можно выделить три типа загрязнения водоемов: физическое, химическое, биологическое. Физическое загрязнение происходит за счет выброса в водную среду твердых отходов, зачастую это городской мусор и отходы, возникающие при вырубке леса и выносе древесины водами. К тому же физическое загрязнение происходит при добыче полезных ископаемых, производстве цветных металлов (осуществляемого непосредственно в руслах рек). Известно, что и тепловое загрязнение происходит в следствии того, что действующие ТЭС и АЭС сбрасывают в реки воды, используемые для охлаждения станций.

Химическое загрязнение представляет собой попадание в водные объекты веществ неорганического происхождения и тяжелых металлов, которые используются в сельскохозяйственной деятельности и промышленности (азот, фосфор, аммиак и др.). Более того, к химическому загрязнению относятся продукты органической химии (фенолы, углерод, синтетически поверхностные вещества (детергенты), гербициды, пестициды).

Биологическое загрязнение связано с деятельностью живых организмов. В водную среду биологические загрязнители попадают через стоки химических и пищевых предприятий, коммунальные хозяйства городов, через поверхностный сток в сельскохозяйственных районах.

Таким образом, процесс эвтрофикации водоемов подвержен воздейсвтию ряда факторов: биотических, абиотических, антропогенных действующих в различных ситуациях как физическое, химическое или биологическое загрязнение. Ввиду большого количества корреляционных связей между антроопгенными и естественными системами вызывает опасения все возрастающая антропогенная нагрузка, которая не только усиливает действие антропогенного фактора в процессе эвтрофикации водоемов, но и воздействует на весь остальной комплекс факторов. Управление и регулирование хозяйственной деятельности вблизи водных объектов позволит влиять на процесс эвтрофирования через комплекс факторов эвтрофикации.

Республика Саха (Якутия) расположена на северо-востоке Евразии, имеет выход к двум морям Северного Ледовитого океана: Лаптевых и Восточно-Сибирскому. Большая часть территории Якутии (80%) лежит севернее 60° северной широты и почти 40% находится за Полярным кругом.  Характерной особенностью территории Якутии является наличие мощной толщи многолетней мерзлоты. Возраст многолетней мерзлоты в Якутии оценивается от 300 тыс. до 1 млн. лет.

Территория Якутии расположена в трех климатических поясах: арктическом, субарктическом и умеренном (рис.).

Рисунок – В верхней части карты, отмеченной синим цветом, территория арктического пояса, в средней части (розовая) – субарктического пояса, нижней (зеленая) – умеренного пояса

В арктическом поясе расположены бассейн р. Анабар, дельта р. Лена и часть ее нижнего течения, нижние течения рек Яны, Индигирки и Колымы. Климат арктический, летом максимальная температура достигает до +10°С, а зимой опускается до -50°С.

Субарктический пояс Якутии распространяется до 55-58° с.ш. Средняя температура января -46°С, минимальная -67,7°С, средняя июльская +15°С, максимальная +34,6°С.

Вся остальная территория Якутии расположена в умеренном климатическом поясе с резко-континентальным климатом, в летнее время температура поднимается до +38,4°С, а в зимнее время опускается до -52,1°С.

Исследованные водные объекты арктического, субарктического и умеренного поясов Якутии различаются по происхождению (термокарстовые, старичные, тукулановые), морфометрии (глубина и площадь), климатическим факторам, скорости движения воды (лимнические и лотические), антропогенному воздействию.

Цель работы – обобщение полученной в ходе полевых исследований и существующей информации по кормовой базе и ихтиофауне водоемов разных климатический поясов Якутии.

Объекты и методы исследований

Исследования ихтиофауны и кормовой базы рыб проводились на речных экосистемах Якутии в 2015-2022 гг. Материал обработан по общепринятым в ихтиологии и гидробиологии методикам (Чугунова, 1959; Правдин, 1966; Методические…, 1982; Особенности…, 1987; Определитель…, 2010, 2016). На основании анализа литературных (Кириллов, 1955, 1962, 1972; Пирожников, 1955; Карантонис и др., 1956; Пирожников, Шульга, 1957; Серкина, 1969; Комаренко, 1969; Кириллова, 1974; Черешнев, Кириллов, 2007; Кириллов и др., 2007, 2009, 2010, 2016; Собакина, Шахтарин, 2009; Кириллов, 2013; Николаева, Салова, 2015; Кузьмина, 2018 а, б, в, г; Кузьмина, Кириллов, 2018; Кузьмина, 2018 а, б, в, г; Кузьмина, Кириллов, 2018; Ноговицин и др., 2018; Кириллов, Бурмистров, 2019; Кузьмина, Горохова, 2020) и собственных данных обобщаются сведения по водным биологическим ресурсам по разным климатическим поясам Якутии.

Результаты и обсуждение.

Арктический климатический пояс. В составе зоопланктона исследованных водных объектов выявлено 127 видов. Состав донной фауны водных объектов арктического пояса состоял из 55 таксонов, субарктического пояса из 23 таксонов, умеренного пояса из 79 таксонов. Высокое биоразнообразие зоопланктона характерно для проточных водных объектов (реки, старичные озера). По численности превалируют коловратки. Средние численность и биомасса организмов составляют 1703,0 экз./м³ и 17,80 мг/м³.

Состав донной фауны состоял из 55 таксонов, принадлежащих 11 группам бентоса – олигохеты (1), пиявки (2), моллюски (14), жуки (5), водные клещи (1), членистоногие (3), личинки двукрылых (4), хирономид (12), поденок (2), веснянок (1) и ручейников (8). В целом, в бентофауне водных объектов арктического пояса доминирующее положение по биомассе занимают моллюски и бокоплавы, составляющие более 30 и 40% соответственно. Средние численность и биомасса организмов составляют 394,6 экз./м² и 26,01 г/м².

Современный таксономический состав рыбообразных и рыб включает 27 таксонов из 20 родов, 13 семейств и 9 отрядов, среди них в видовом аспекте преобладают рыбы сигового комплекса. Озера населяют пелядь, арктический голец и девятииглая колюшка. Фауна рыб озер, имеющих периодическую связь с рекой, представлена сибирской ряпушкой, муксуном, чиром, сигом-пыжьяном, хариусом и щукой. Наиболее крупные семейства представлены сиговыми Coregonidae — 2 рода и 8 видов, и лососёвыми Salmonidae — соответственно 4 рода и 5 видов. Наибольшим количеством видов (7) представлен род Coregonus.

Субарктический климатический пояс. В фаунистическом составе зоопланктона обнаружено 66 видов, из которых 15 видов составляли коловратки (Rotatoria), 36 видов ветвистоусые ракообразные (Cladocera), 14 видов веслоногие ракообразные (Copepoda) и 1 вид листоногих ракообразных (Phyllopoda). По численности превалируют коловратки. Средние численность и биомасса организмов составляют 4378,0 экз./м³ и 134,8 мг/м³.

Состав донной фауны состоял из 24 таксонов, принадлежащих 10 группам бентоса – олигохеты (1), пиявки (2), моллюски (3), жуки (2), членистоногие (1), личинки двукрылых (4), стрекоз (2), хирономид (4), поденок (2), веснянок (1) и ручейников (1). В целом, в формировании бентофауны водных объектов субарктического пояса определяющую роль играет характер биотопа. В илистых грунтах преобладание олигохет и личинок хирономид, в песчаных и каменистых грунтах смена доминант происходит в сторону организмов, более чувствительных к содержанию кислорода, таких как гаммарусы, личинки поденок, веснянок и других амфибиотических насекомых. Биомасса моллюсков не превышает 10%. По числу видов, численности и биомассе лидируют хирономиды. Средние численность и биомасса организмов составляют 488,7 экз./м² и 1,59 г/м².

Таксономический состав рыбообразных и рыб включает 31 таксон из 22 родов, 12 семейств и 8 отрядов, среди них превалируют рыбы семейств Coregonidae (9 видов) и Cyprinidae (6 видов).

Умеренный климатический пояс. В фаунистическом составе зоопланктона выявлено 103 вида, из которых 47 видов составляли коловратки (Rotatoria), 29 видов ветвистоусые ракообразные (Cladocera), 26 видов веслоногие ракообразные (Copepoda) и 1 вид листоногих ракообразных (Phyllopoda). В количественном отношении в водных объектах умеренного пояса наиболее массово встречались Keratella quadrata, K. cochlearis, Kellicottia longispina и Filinia terminalis. Наблюдается два пика максимального развития – в начале лета (до 40 тыс.экз./м³) и осенью (до 150 тыс. экз./м³). Среди хищных видов коловраток доминирует Asplanchna priodonta, пик роста ее численности приходится на начало лета (максимум 40 тыс. экз./м³). Кладоцеры массово были представлены Bosmina longirostris, B. longispina, Daphnia longispina, Chydorus sphaericus. Пик развития фильтраторов приходится на конец лета – начало осени (до 20 тыс. экз./м³ по численности). По численности превалируют коловратки. Средние численность и биомасса организмов составляют 18000,0 экз./м³ и 1672,5 мг/м³.

Состав донной фауны состоял из 79 таксонов, принадлежащих 12 группам бентоса – олигохеты (4), пиявки (6), моллюски (26), жуки (5), водные клещи (1), членистоногие (3), личинки двукрылых (5), стрекоз (4), хирономид (13), поденок (7), веснянок (1) и ручейников (4). Таким образом, формирование бентофауны исследованных водных объектов зависит от гидрологических параметров (прогрев воды, глубина, движение воды) и характера биотопа. Максимальные рост и развитие организмов в реке – на осенний. В речной системе с более медленным прогревом воды наблюдается постепенное увеличение продукции с весны к осени. Биомасса моллюсков не превышает 15%. Доминирующее положение по числу видов, численности и биомассе занимают хирономиды. Средние численность и биомасса организмов составляют 654,3 экз./м² и 194,76 г/м².

Фауна рыб представлена 37 видами (с подвидами), относящихся к 2 классам, 8 отрядам, 12 семействам и 24 родам и составляет 78,72% от общего видового состава рыб в реке. В рядах ранжирования отрядов лидерами являются Cypriniformes (3 семейства, 7 родов и 13 видов)
и Salmoniformes (3 семейства, 10 родов и 15 видов), а по числу видов – семейство Cyprinidae (11 видов, 29,73%). Основной пресс на рыбное население оказывает любительское рыболовство, населением для собственных нужд в бассейне среднего течения Лены, где проживает более 90% населения, вылавливается свыше 2,5 тыс. т. рыбы, из них около 90 составляет добыча карася, налима, щуки, окуня, тугуна и плотвы.

Выводы.

Территория Якутии расположена в трех климатических поясах: арктическом, субарктическом и умеренном.

Численность и биомасса организмов планктона и бентоса увеличиваются от арктического климатического пояса к умеренному.

Во всех климатических поясах по числу видов занимают хирономиды, по численности лидирующее положение занимают коловратки.

В арктическом поясе доминирующее положение по биомассе занимают моллюски и бокоплавы, составляющие более 30 и 40% соответственно.

В субарктическом и умеренном поясах основу биомассы обеспечивают хирономиды.

Число видов рыб возрастает от арктического к умеренному климатическому поясу.

В арктическом поясе наиболее крупное семейство представлено сиговыми Coregonidae, в субарктическом – превалируют рыбы семейств Coregonidae и Cyprinidae, в умеренном – семейство Cyprinidae.

Водоемы арктической зоны играют важную роль в формировании фауны туводных, полупроходных и проходных рыб. Ихтиофауна водной биоты включает 27 видов с подвидами, из них свыше 70% в промышленном рыболовстве составляют рыбы семейства Coregonidae: нельма, омуль, муксун, чир, ряпушка и сиг-пыжьян.