Биота Азовского моря. Фитопланктон
В результате трофических взаимодействий различных особей в экосистеме Азовского моря, как и в любой другой, создается определенная трофическая структура. Ее можно выразить в виде экологической пирамиды (рис. 7.1), основанием которой является первый трофический уровень (уровень продуцентов), за которым идут последующие этажи (уровни консументов) и, наконец, вершина – человек.
Микроскопические планктонные водоросли (фитопланктон) обитают во всем Азовском море, включая Таганрогский залив, лиманы и мельчайшие лужи. Именно эти автотрофные организмы являются основой жизни в море: улавливая солнечный свет, они превращают воду, углекислый газ и биогенные элементы, содержащиеся в воде, в новое живое вещество. Микроводоросли могут очень быстро расти и размножаться, некоторые из них способны удваивать свою биомассу всего за один день! Их количество в одном кубометре морской воды может составлять миллионы клеток. Но, поскольку клетки очень малы, от нескольких микрон до долей миллиметра, огромному числу фитопланктона соответствует совсем ничтожный вес (1 миллион клеток фитопланктона весит всего примерно полграмма).
В состав фитопланктона Азовского моря входят более 700 сотен видов и разновидностей микроскопических водорослей из разных систематических групп. Соотношение различных групп в одном и том же районе моря может сильно изменяться в зависимости от сезона года (( Ковалёва, 2008б)) (рис. 7.2).
В холодный период года (с осени по весну) и в открытой части моря, и в Таганрогском заливе преобладают диатомовые водоросли. Эти уникальные микроводоросли отличаются от прочих тем, что их клетка покрыта кремниевым панцирем. Причем для того, чтобы вес клетки был минимальным и она оставалась в поверхностном слое воды, кремневый панцирь диатомовых имеет много перфораций. Некоторые виды диатомовых предпочитают собираться в колонии, для чего у них есть огромный арсенал различных соединительных шипиков, выростов и тяжей. Так поступает и очень широко распространенный вид Скелетонема костатум (Skeletonema costatum) (рис. 7.3).
Другие виды (как, например, виды рода Косцинодискус (Coscinodiscus)) имеют широкую сплющенную форму, что позволяет им при небольшом весе иметь большую площадь клетки (рис. 7.4). Эта особенность дает возможность клетке активно фотосинтезировать в хорошо освещенных верхних слоях и не оседать на дно.
Летом облик фитопланктона Азовского моря несколько меняется. В открытой части моря появляются «посетители» из Чёрного моря (( Ковалёва, 2010)), которые проникают с течениями. В основном это крупные виды динофитовых водорослей (рис. 7.5). Низкая соленость вод Таганрогского залива лимитирует развитие морских и солоноватоводных динофлагеллят и диатомовых водорослей. В то же время высокое содержание биогенных элементов в водах залива исключительно благоприятно влияет на развитие зеленых и синезеленых водорослей (рис. 7.6), в том числе и токсичных ((Матишов, Ковалёва, 2010 )).
Потенциально токсичные водоросли летом захватывают всю акваторию Таганрогского залива, достигая высокой численности (от 300 до 500 млн клеток/м3 ) и биомассы (от десятков до сотен г/м3 ). Наибольшие их скопления отмечаются в прибрежной зоне (до изобат 2–3 м), на мелководных, хорошо прогреваемых участках акватории, в районах крупных населенных пунктов, где концентрация биогенных элементов (таких как азот и фосфор) высокая (Матишов, Ковалёва, 2010 ). Интенсивное перемешивание вод оказывает на водоросли неблагоприятное воздействие.
Пик развития синезеленых водорослей в Таганрогском заливе приходится на июль-август ( Ковалёва, 2008б). Направление распространения синезеленых водорослей – от восточной части залива к западной (рис. 7.7).
Из синезеленых водорослей, регулярно развивающихся на акватории Таганрогского залива, достоверно доказано наличие токсинов у пяти видов (Anabaena flos-aquae, Anabaena knipowitschii Usachev, Aphanizomenon flos-aquae, Microcystis aeruginosa, Nodularia spumigena Mertens) и, вероятно, у Microcystis pulverea (рис. 7.8) ( Ковалёва, 2008б);(Матишов, Ковалёва, 2010 )).
Особенно хорошо исследована химия и биологическое действие микроцистина, яда, который выделен из Microcystis. Установлено, что помимо гепатотоксичности это вещество вызывает изменения в двигательной активности рыб, что негативно сказывается на их кормовом и репродуктивном поведении. Количественное развитие M. aeruginosa в Таганрогском заливе может достигать экстремальных значений, так, например, в отдельные годы биомасса этого вида составляла 400 г/м3 (( Матишов и др., 2006в)). Учитывая регулярное и массовое развитие Microcystis, вся акватория Таганрогского залива относится к районам возможного экологического бедствия (Матишов, Ковалёва, 2010 ).
Aphanizomenon flos-aquae, вызывающий ежегодные «цветения воды» с июля по октябрь на всей акватории Таганрогского залива, вырабатывает неосакситоксин. Существуют свидетельства того, что Anabaena flos-aquae также синтезирует ядовитое вещество, аналогичное неосакситоксину (Potentially harmful microalgae ... 2001). Эти вещества относятся к группе так называемых паралитических ядов моллюсков. Паралитический яд слабо токсичен для беспозвоночных и может накапливаться в тканях моллюсков, которыми питаются рыбы-бентофаги ((Рябушко, 2003 )).
Для фитопланктона Азовского моря часто указывается присутствие видоввселенцев (аллохтонных видов), особенно в южном районе моря, находящемся под непосредственным влиянием водообмена с Чёрным морем. Особенно опасны инвазии токсичных планктонных микроводорослей (динофитовых – Alexandrium tamarense, A. ostenfeldii, Dinophysis acuminata Clap. et Lachm. (рис. 7.9), диатомовых – Pseudonitzschia delicatissima (Hasle) Hasle, P. pungens (Grun.) Hasle, рафидофитовых – Heterosigma akashiwo и др.) (( Ковалёва, 2002)).
Токсичные черноморские динофитовые и диатомовые водоросли, попав в благоприятные (по условиям биогенного питания) воды Азовского моря, достигают большой численности и вызывают «цветение» воды (в случае развития динофлагеллят называемое «красные приливы»). Морские рафидофитовые водоросли встречаются в планктоне Азовского моря единично (вероятно, из-за низкой солености), поэтому не представляют особой опасности.