Исследование добавляет мидий в восстановление залива

Восстановление популяции устриц и их способности фильтровать большие объемы воды широко рассматривается как ключевой способ улучшить здоровье Чесапикского залива. Новое исследование делает эти расчеты еще более привлекательными, показывая, что мидии, которые обычно колонизируют неровности восстановленных устричных рифов, могут более чем вдвое увеличить их общую фильтрационную способность.

Исследование, проведенное учеными из Университета Мэриленда, Смитсоновского центра экологических исследований и Виргинского института морских наук, опубликовано на обложке последнего выпуска журнала Restoration Ecology.

"Многие усилия по восстановлению прибрежных местообитаний сосредоточены на посадке всего одного вида, например, устриц, мангровых зарослей или морской травы", — говорит ведущий автор исследования Керин Гедан из Университета Мэриленда. — "Однако наше исследование показывает, что положительный эффект разнообразных экосистем может быть гораздо больше. В случае устричных рифов, обычно ассоциированные виды, такие как мидии, могут умножить преимущества восстановления для качества воды, фильтруя больше и другие части планктона".

"Оценки экосистемных услуг, предоставляемых проектом восстановления, используются для обоснования, определения приоритетов и оценки таких проектов", — добавляет ученый из Виргинского института морских наук Лиза Келлог. — "Количественно оценив значительную роль, которую мидии могут играть в фильтрации в среде обитания устричных рифов, наша работа показывает, что 'окупаемость инвестиций' в восстановление устричных рифов потенциально намного выше, чем принято считать".

Фильтрация планктона помогает улучшить качество воды, потому что эти крошечные дрейфующие организмы процветают за счет избытка азота и других питательных веществ, которые люди попадают в залив и его притоки через сельское хозяйство, сточные воды и сжигание ископаемого топлива.

"Фильтрация планктона из воды — это первый шаг к удалению питательных веществ", — говорит Келлог. — "Хотя некоторые из них вернутся в толщу воды, значительная часть будет удалена из системы". Удаление планктона также имеет более прямые преимущества. Оставшись без контроля, планктон может образовывать плотные цветения, которые затеняют другие водные растения, такие как морская трава, и могут приводить к образованию бескислородных "мертвых зон", когда они умирают, опускаются на дно и разлагаются.

Исследовательская группа, в которую также входила Дениз Брайтбург из Смитсоновского центра экологических исследований, основывала свои выводы на сочетании лабораторных экспериментов и компьютерного моделирования. В лаборатории они добавляли фитопланктон разных размерных классов в резервуары с восточными устрицами (Crassostrea virginica) или крючковатыми мидиями (Ischadium recurvum), а затем измеряли скорость фильтрации животных при разных температурах. Затем они включили эти измеренные скорости в простую модель и использовали ее для моделирования общей фильтрации в трех различных сценариях восстановления в Харрис-Крик, штат Мэриленд, одном из крупнейших на восточном побережье мест восстановления устричных рифов.

Основным вкладом Келлог в статью стали данные об относительном обилии устриц, мидий и других организмов, населяющих восстановленные устричные рифы, собранные во время ее работы в качестве постдокторанта в лаборатории Хорн-Пойнт в Мэриленде. Эти данные, которые показали, что биомасса мидий на восстановленном рифе может быть равна или превышать биомассу устриц, были использованы в качестве базовых для проекций модели.

Результаты этого моделирования были очевидны. "В среднем, добавление фильтрации крючковатыми мидиями в нашу модель увеличило фильтрационную способность рифа более чем в два раза", — говорит Гедан.

"Крючковатые мидии также были в два раза эффективнее устриц в фильтрации пикопланктона", — говорит Брайтбург. Пикопланктон — это самая маленькая категория морского планктона, размером примерно от 1,5 до 3 микрон (человеческий эритроцит имеет размер около 5 микрон). Пикопланктон особенно обилен в Чесапикском заливе летом, причем более раннее исследование из реки Йорк показало, что в теплое время года он может составлять почти 15% "биомассы" фитопланктона.

"Некоторые предполагали, что восстановление устричных рифов будет менее эффективным, чем ожидалось, в контроле над популяциями фитопланктона из-за неспособности устриц фильтровать пикопланктон", — говорит Келлог. — "Наши открытия, связанные с мидиями, уменьшают это беспокойство".

"Способность мидий фильтровать пикопланктон указывает на то, что они занимают особую экологическую нишу", — добавляет Гедан. — "Учитывая фильтрацию как устрицами, так и мидиями, крупномасштабные проекты восстановления, подобные тем, что реализуются в Чесапикском заливе, могут значительно контролировать фитопланктон, особенно в летние месяцы, когда животные фильтруют больше всего".

Суть, по словам Гедан, заключается в том, что "оценки экосистемных услуг, предоставляемых только устрицами на устричном рифе, могут сильно недооценивать общий вклад рифов. Поскольку устричные рифы также содержат множество других видов-фильтраторов, они, вероятно, принесут качеству воды гораздо больше пользы, чем предполагают предыдущие усилия по моделированию".

Келлог теперь продолжает эту линию исследований, изучая, как еще один распространенный обитатель устричных рифов — организм под названием оболочник (туниката) — также может способствовать улучшению качества воды. Оболочники, мясистые животные, также известные как морские асцидии, фильтруют планктон и другие частицы из воды аналогично устрицам и мидиям.