С 26 марта по 6 апреля 2024 г. сотрудниками Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН Н.А. Демиденко и Института микробиологии им. С.Н. Виноградского ФИЦ Биотехнологии РАН А.С. Саввичевым и В.В. Беленковой проведены экспедиционные исследования в искусственных меромиктических водоемах (в которых практически отсутствует циркуляция воды между слоями различной минерализации) губы Канда Кандалакшского залива Белого моря и губы Кислой Мотовского залива Баренцева моря, бассейна Кислогубской приливной электростанции (в рамках Госзадания № FMWE–2024–0020 и при поддержке проекта РНФ № 23-24-00208).
Участники экспедиции Саввичев А.С. и Демиденко Н.А. готовят батометр к отбору
пробы воды в кутовой части губы Канды Кандалакшского залива Белого моря.
Целью исследования меромиктических водоемов губы Канда и отсеченной акватории губы Кислой было получение данных о гидрологическом и гидрохимическом состоянии, составе микробных сообществ придонной воды, интенсивности микробных процессов циклов углерода и серы в акваториях залива на разной стадии изоляции и сравнению состава сообществ с микробными сообществами открытой части Белого и Баренцева морей.
Гидрологические, гидрохимические и микробиологические исследования, проведенные зимой 2024 г. в морских изолированных бассейнах, актуальны в связи с возрастающим влиянием хозяйственной деятельности человека, в первую очередь на прибрежные экосистемы. Морское гидротехническое строительство – сооружение защитных дамб и плотин, эстакад и насыпей для прокладки дорог, создание рабочих бассейнов приливных электростанций (ПЭС) и т.п. – связано во многих случаях с необходимостью отсечения морских заливов, эстуариев, полузакрытых участков прибрежных акваторий и сопровождается уменьшением их естественного водообмена с морем.
В меромиктических водоемах с повышенной стратификацией, водообмен которых с открытым морем затруднен мелководным порогом или иной преградой, в результате деятельности бактерий–сульфатредукторов в донном осадке и в воде котловины может накапливаться сероводород. Осадок заражен обычно сильнее, чем вода, имеет на поверхности черный налет. Черный цвет по всей его толще указывает на постоянство заражения. При критической величине снижения водообмена в отделенных бассейнах могут происходить необратимые повреждения экосистем и потеря биологических ресурсов – макрофитов, моллюсков, рыб. Примером крайнего проявления такой изоляции водоема может служить оз. Могильное на о. Кильдин в Баренцевом море, которое отделено от моря естественной фильтрующей перемычкой.
Искусственно отсеченные водоемы с полностью или частично уменьшенным водообменом образовались в неглубоких прибрежных лагунах ковшового типа вдоль искусственной дамбы, построенной в 1856 г., и соединяющей о. Большой Соловецкий с о. Большая Муксалма, Филипповские садки, построенные в середине XVI в. на о. Большом Соловецком, озера Большие Хрусломины и Банное на побережье Кандалакшского залива на о. Олений в губе Ковда, отделенные от моря искусственной дамбой в 1897 г. для целей опреснения и использования паровыми машинами лесозавода, в губе Канда в вершине Кандалакшского залива Белого моря с 1916 г. после строительства железнодорожной дамбы и с середины 60-х годов XX в. после строительства автомобильной трассы, в губе Кислой Баренцева моря (Западный Мурман) после строительства в 1965–1968 гг. Кислогубской приливной электростанции.
Регулярный мониторинг с 2015 г. водоемов губы Канда показывает, в каком направлении трансформируются условия существования микробных, планктонных и бентосных организмов, а также в целом вся экосистема морского меромиктического залива.
Проведенные исследования в летние периоды 1992–1994 гг. сотрудниками ММБИ и МГУ имени М.В. Ломоносова в отсеченном бассейне Кислогубской ПЭС показали изменения гидрологических характеристик водоема с момента строительства Кислогубской ПЭС: уменьшилась амплитуда приливов и их цикличность, сильно опреснен поверхностный слой воды, прекращен водообмен между поверхностными и глубинными водами, сформировалась устойчивая стратификация, изменился ледовый режим до полного покрытия льдом. Обитаемая осушная зона сократилась при этом в несколько раз, в верхней части литорали выживают виды, обитающие в грунте, или выдерживающие длительное осушение. Признаки сероводородного заражения вод и донных осадков отмечались в средней части бассейна и в его вершине глубже 15–20 м.
Схема губы Канда и Кандалакшского залива
с основными исследуемыми водоемами в 2015–2024 гг.
Местоположение Кислогубской ПЭС в Баренцевом море (I),
карта глубин в изобатах (II),
профиль губы Кислой (III) от горла до кутовой части, пунктир – створ плотины.
В период исследований в апреле 2024 г. сотрудниками ИО РАН и ИНМИ РАН гидрологической структуры и микробных процессов в двух котловинах губы Кислой бассейна Кислогубской ПЭС установлено, что придонный сероводородный слой отсутствовал. Признаки сероводородного заражения отмечались в верхнем слое донных осадков – гидротроилите, имеющего черный цвет, и связанный с деятельностью сульфидогенного микробного сообщества. Так как в последние годы остановлена плановая работа турбин Кислогубской ПЭС, то через отрытые водоводы проходит постоянный приток морских вод. Адвекция холодных вод, насыщенных кислородом, достаточна для вентиляции придонных слоев губы Кислой и полного окисления сероводорода, который образуется в результате жизнедеятельности бактерий–сульфатредукторов.
Верхний бьеф Кислогубской приливной электростанции.
Практическая значимость исследования микробных сообществ и микробных процессов в водоемах, отделенных от основного морского бассейна, связана с необходимостью прогноза негативных последствий сероводородного заражения в искусственно замкнутых морских акваториях, появившихся в результате вмешательства человека, а также с нарастающей актуальностью прогноза реакции морских экосистем на появление придонной аноксийной зоны – тренда, наблюдаемого по всему Мировому океану.
