Плотины дестабилизируют речные пищевые сети: уроки Гранд-Каньона

Новое трёхлетнее исследование реки Колорадо в каньонах Глен и Гранд-Каньон, опубликованное в Ecological Monographs, показывает, что пищевые сети рыб в реках крайне чувствительны к нарушениям окружающей среды, что усложняет управление рыбными ресурсами в изменённых человеком реках.

Влияние плотины Глен-Каньон

Плотина Глен-Каньон, построенная в 1963 году, коренным образом изменила экологию реки. Непосредственно ниже плотины холодная вода с низким содержанием осадков создала условия, благоприятные для инвазивных видов, что привело к снижению биоразнообразия и нестабильности пищевых сетей.

Ключевые различия в пищевых сетях

• Возле плотины: Пищевые сети доминируют инвазивные новозеландские улитки и неродная радужная форель. Наблюдается большой разрыв в пищевой цепи: лишь малый процент доступных беспозвоночных потребляется рыбой.
• Ниже по течению: Пищевые сети включают больше видов коренных рыб (включая находящегося под федеральной защитой горбатого чуба), а меньшее количество беспозвоночных эффективнее поедается рыбой.

Экспериментальное паводковое событие

В марте 2008 года Министерство внутренних дел смоделировало доплотинные условия паводка. Реакция пищевых сетей сильно различалась:

• Устойчивость ниже по течению: Стабильность пищевых сетей возрастала с расстоянием от плотины. Участки вблизи притоков оказались наиболее устойчивыми — паводок не вызвал серьёзных изменений в их структуре или продуктивности видов.
• Реструктуризация у плотины: Упрощённые и энергетически неэффективные пищевые сети возле плотины претерпели серьёзную перестройку. Численность новозеландских улиток резко сократилась, а изменения в сообществах водорослей привели к росту популяций комаров-звонцов и мошек — излюбленной пищи форели. В результате численность неродной радужной форели почти утроилась.

Последствия и выводы

Радужная форель, заселённая ниже плотины в 1960-х годах, поддерживает ценный рекреационный промысел. Однако рост её плотности может приводить к конкуренции с аборигенными видами за ресурсы и хищничеству на молоди. Исследование демонстрирует, что крупные модификации, такие как плотины, оказывают долгосрочное влияние на поток энергии в пищевых сетях, снижая их стабильность и устойчивость экосистем. Четыре крупных вида коренных рыб уже исчезли из участка реки в Гранд-Каньоне, а некогда важные беспозвоночные (например, подёнки и ручейники) теперь практически отсутствуют. Понимание того, как паводки влияют на численность форели, предоставляет ценную информацию для управления речными ресурсами. В будущем необходимы прогнозы о распространении нарушений в экосистемах для разработки превентивных стратегий.

Исследование проведено в рамках Программы адаптивного управления плотиной Глен-Каньон при участии более 10 учёных из Института экосистемных исследований Кэри, Университета штата Монтана, Университета штата Айдахо, Университета Вайоминга, Геологической службы США (USGS) и Университета Лойолы в Чикаго. За три года было собрано и обработано более 3600 проб рациона животных и 4200 проб популяций беспозвоночных.