Блогнот. Максим Тимофеев: Nature Climate Change и «Точка»

Наверное, одним из главных достижений моей работы на посту директора НИИ биологии «ИГУ» является сохранение и продвижение самого старого научного проекта института: проекта долговременного экологического мониторинга озера Байкал - «Точка №1».

«Точка» - действительно рекордное мониторинговое исследование с 75-летней историей. При этом проект, который мог быть визитной карточкой не только института и университета, но и всей байкальской науки, больше десятилетия испытывал значительные трудности с финансированием, а в отдельные периоды находился на грани остановки.

Наша стратегия по спасению мониторинга заключалась в максимальном распространении сведений о нём среди научного сообщества, фондов, медиа-ресурсов.

Так, благодаря небольшой заметке, опубликованной нами в топовой научном журнале Nature (Timofeyev et al., Nature, 2016), о проекте узнали не только ведущие мировые ученые, но и нашелся спонсор в лице фонда «Озеро Байкал», который уже пятый год помогает поддерживать мониторинг.

Важнейшей из задач нашей работы было продвижение и вхождение проекта в крупные международные коллаборации и научные сети. И вот, начиная с 2017 года, материалы с «Точки» ежегодно публикуются в глобальном отчете по климату «State of the Climate», издаваемом американским метеорологическим обществом и включающим климатические данные 300 лабораторий из 65 стран мира. С недавнего времени мы установили рабочее взаимодействие с глобальной сетью экологических наблюдений озер - GLEON (Global Lake Ecological Observation Network) проектом, который объединяет больше 60 мониторинговых станций в 62 странах на 6 континентах. Результатом этой коллаборации стала серия статей по влиянию планетарных климатических процессов на озерные экосистемы и определению места озера Байкал в этих процессах.

И наконец, вишенкой на торте, хотя в данном случае вишенка стоит десятка тортов: с коллегами из GLEON мы опубликовали статью «Изменения климата ведут к широкому распространению сдвигов в озёрных термальных местообитаниях» в главном климатическом журнале планеты Nature Climate Change (“Climate change drives widespread shifts in lake thermal habitat”, Kraemer et al., 2021).

О чем эта статья? О климате и о его влиянии на озера, большие и маленькие:

Авторы статьи 37 исследователей, представляющих 44 научных учреждения из 17-ти стран мира применили для анализа последствий изменений климата для водных экосистем новый параметр - «изменение термального местообитания».

В работе использовано более 32 миллиона измерений температур в 139 озёрах (составляющих около 70% объёма всех пресных вод поверхности суши) для того, чтобы количественно оценить изменения термального местообитания и установить – насколько неблагоприятны эти изменения (например – мешают работе экосистемы в целом, развитию организмов, трофическим взаимоотношениям) между двумя временными периодами – отдалённым, взятым за базовый (1978-1995) и более близким нам (1996-2013).

В ходе исследования обнаружено 6,2% изменений термального местообитания между временными периодами. Причем изменения могут возрастать до 19,4%, если местообитания ограничены по сезонности или глубине.

При этом наблюдаются неожиданные температурные парадоксы: так, казалось бы, чем мельче водоем, тем больше на него должны влиять климатические факторы. Однако оказалось, что последствия изменения термального местообитания для мелководных озёр значительно меньше и слабее, чем для глубоководных и древних озер. Более того в озерах с большими глубинами описаны разнонаправленные температурные сдвиги: если поверхностные воды, аккумулируя тепло, нагреваются, то глубинные воды, напротив, могут охлаждаться. Происходит это за счет усиления температурной стратификации и ограничения процессов вертикального перемешивания разных слоев.

Вызывает опасения тот факт, что наиболее высокие уровни изменений термальных местообитаний характерны как раз для озер, для которых свойственны и большое биоразнообразие и значительная степень эндемизма – таких как японское озеро Бива, африканские озера Танганьика и Виктория, и наш Байкал. В работе показано, что именно для этих четырёх озёр наибольшие риски исчезновения отдельных видов и угрозы масштабной разбалансировки функционирования экосистем.

Ситуация для Байкала осложняется тем, что эндемики, составляющие основу его экосистемы, в большинстве своем виды - высокочувствительные к изменению температуры, приспособившиеся существовать в определенном и часто достаточно узком температурном диапазоне.

В Байкале суточные изменения температуры и освещенности регистрируются только в верхних 50–100 метрах поверхностной воды, сезонные изменения температуры отслеживаются до глубины 250-300 метров, а вся основная толща воды вплоть до полутора километров, до максимальных глубин озера круглый год предоставляет своим обитателям практически постоянные и неизменные условия жизни со стабильной температурой. Однако большие глубины Байкала не являются убежищем для всех его обитателей. Ведь наибольшее разнообразие эндемичных видов в Байкале населяет именно литоральную и сублиторальную зоны (зоны небольших глубин), наиболее подверженные влиянию климатических сдвигов.

Еще большие вопросы возникают и по самим глубоководным обитателям Байкала. Исследователям хорошо известно, что значительная часть уникальной и единственной в мире пресноводной глубоководной фауны озера это эндемики-стенотермы, то есть виды, способные обитать только в очень узком диапазоне температур. При этом уже известно, что как повышение, так и понижение температур для этих видов крайне неблагоприятны, даже если речь идет сдвигах в доли градусов.

Учитывая отсутствие каких-либо аналогов и крайне слабую изученность глубоководной фауны Байкала, крайне трудно спрогнозировать то, как обитатели этих зон будут реагировать на малейшие отклонения в температуре среды их обитания.

Проведенные работы ставят множество новых вопросов перед исследователями. Однако совершенно очевидно, что Байкал находится в зоне особого климатического риска и если мы хотим сохранить исключительное биоразнообразие нашего уникального озёра, то любые природоохранные мероприятия должны учитывать факторы глобальных климатических сдвигов.