Планктон — основа водных экосистем: функции, виды и влияние загрязнения окружающей среды, вызванного деятельностью человека

Из СМИ мы знаем, что большинство внутренних водоёмов Санкт‑Петербурга и многие областные озёра, а также участки побережья Финского залива в летний период бывают закрыты для купания — из‑за их загрязнения.

Многие водоёмы летом закрыты для купания из за загрязнения

Многие связывают это с жизнедеятельностью планктонных организмов, населяющих воду.

Попробуем разобраться в этом вопросе. Для начала определим, что в морской биологии принято понимать под термином планктон. Затем разберём виды планктона, его роль в экосистемах и влияние на планктон разных типов загрязнения — теплового, химического и микропластикового. В конце предложим конкретные шаги, которые может предпринять каждый, чтобы снизить нагрузку на водные экосистемы.

Планктон — не причина загрязнения, а его индикатор. Закрытие водоёмов для купания в большей степени связано с антропогенным загрязнением, которое нарушает баланс планктонных сообществ.

Разнородная группа организмов, которые свободно дрейфуют в толще воды и не способны противостоять течению

Глоссарий терминов:

· Фитопланктон — микроскопические водоросли и фотосинтезирующие бактерии.

· Зоопланктон — мелкие животные, дрейфующие в толще воды.

· Бактериопланктон — бактерии и археи, обитающие в воде.

· Меропланктон — личинки донных организмов, временно входящие в состав планктона.

· Реминерализация — процесс превращения органических веществ в неорганические соединения.

Что такое планктон?

Планктон (от греч. πλανκτόν — «блуждающий») — это разнородная группа организмов, которые свободно дрейфуют в толще воды и не способны противостоять течению. Они находятся во взвешенном состоянии, парят в воде благодаря своей малой массе и плотности воды.

Планктон включает как растительные, так и животные формы, а также бактерии.

Планктонные организмы встречаются на любой глубине, но наиболее богаты ими приповерхностные, хорошо освещённые слои воды, где они образуют «кормовые угодья» для более крупных животных.

Растительные фотосинтезирующие планктонные организмы нуждаются в солнечном свете и населяют поверхностные воды, в основном до глубины 50–100 м. Бактерии и зоопланктон населяют всю толщу вод до максимальных глубин.

Интересный факт: Общий объём биомассы планктона в Мировом океане оценивается в миллиарды тонн, а его продуктивность сопоставима с продуктивностью всех наземных лесов

Классификация планктона

По таксономическому составу и типу питания выделяют:

1. Фитопланктон

Это совокупность микроскопических водорослей и фотосинтезирующих бактерий, обитающих в верхних, освещённых слоях океана. Он является основным продуцентом органического вещества в водной среде, превращая солнечную энергию в биомассу через фотосинтез.

Основные группы:

• диатомовые водоросли
• динофлагелляты
• кокколитофориды
• цианобактерии.

Функции в системе океан‑атмосфера:

• продуцирование кислорода: фитопланктон обеспечивает до 50% кислорода атмосферы
• поглощение CO2​: в процессе фотосинтеза связывает углекислый газ, влияя на климат
• основа пищевых цепей: служит пищей для зоопланктона и других морских организмов.

«Фитопланктон — это основа жизни в океане. Без него не было бы ни рыбы, ни китов, ни кислорода, которым мы дышим», — отмечает д. б. н., профессор СПбГУ Алексей Смирнов.

Фитопланктон — «лёгкие океана», критически важные для поддержания жизни на Земле.

Фитопланктон

2. Зоопланктон

Гетеротрофные организмы, обитающие в толще воды: простейшие, ракообразные (копеподы, криль), личинки моллюсков, кишечнополостные и др. Зоопланктон питается фитопланктоном и другими мелкими организмами.

Основные представители:

• копеподы — мелкие ракообразные, основа зоопланктона
• криль — крупные ракообразные, пища для китов
• личинки моллюсков и рыб — меропланктон
• медузы — крупные представители макропланктона.

Функции:

• передача энергии: связывает первичных продуцентов (фитопланктон) с высшими трофическими уровнями (рыбы, киты)
• участие в биогеохимических циклах: способствует реминерализации органики
• индикатор состояния среды: изменения в составе зоопланктона отражают экологические изменения.

Локальный пример (Финский залив):

В Финском заливе распространены копеподы Acartia и Temora, которые служат пищей для салаки и корюшки.

Зоопланктон — ключевой элемент пищевых цепей, от которого зависит благополучие рыбных запасов.

Зоопланктон

3. Бактериопланктон: роль и значение

Бактериопланктон — это бактерии и археи, обитающие в толще воды. Они играют ключевую роль в разложении органического вещества, реминерализации биогенных элементов (азота, фосфора), поддерживая круговорот веществ в океане. Число видов бактерий примерно в сто раз больше, чем число видов фито- и зоопланктона.

Функции:

• разложение органики: бактерии превращают мёртвую биомассу в неорганические соединения
• участие в углеродном цикле: фиксируют и выделяют CO2
• поддержание чистоты воды: предотвращают накопление органики.

Основные виды:

• цианобактерии (Synechococcus, Prochlorococcus) — фотосинтезирующие бактерии
• гетеротрофные бактерии — разлагают органику
• археи — участвуют в уникальных биохимических процессах.

Бактериопланктон — невидимый «санитар» океана, обеспечивающий его самоочищение.

цианобактерии

Роль планктона в экосистемах

Планктон служит основой трофических (пищевых) сетей большинства водных экосистем. Фитопланктон, используя энергию солнечного света, синтезирует органическое вещество, являясь пищей для зоопланктона.

Мелкие планктоноядные ракообразные и личинки, в свою очередь, потребляются более крупными организмами — рыбами, китообразными, головоногими моллюсками.

Фитопланктон вносит значительный вклад в глобальный кислородный баланс. По оценкам учёных, не менее 50% кислорода, производимого на Земле, генерируется в океане, и основная доля этого производства приходится на фитопланктон.

В процессе фотосинтеза планктонные водоросли поглощают углекислый газ, играя важную роль в регуляции климата.

Зоопланктон потребляет формируемое в водоёмах и приносимое извне органическое вещество, отвечает за самоочищение водоёмов и водотоков, составляет основу питания большинства видов рыб.

Исследования зоопланктонных организмов помогают определить загрязнённость водоёмов и экологические особенности определённой области.

Некоторые виды планктона служат индикаторами степени загрязнённости водоёмов. Ряд видов являются объектами промысла (креветки, мизиды, криль).

Особую опасность представляют токсичные водоросли. Некоторые вещества, вырабатываемые ими, с пищей попадают в организм планктонных и бентосных животных (моллюски, креветки, рыбы) и накапливаются.

При употреблении таких морепродуктов у людей наблюдаются пищевые отравления или нервно‑паралитические расстройства.

Пример токсичного цветения в СПб:

В 2022 году в акватории Финского залива было зафиксировано массовое развитие динофлагеллят Alexandrium, вырабатывающих сакситоксин.

Это привело к временному запрету на сбор мидий и других моллюсков в прибрежной зоне.

Вклад фитопланктона в производство кислорода

Весь кислород Земли: 100%

Распределение:

* Фитопланктон океана: 50%

* Наземные леса: 28%

* Другие источники: 22%

Планктон — фундамент водных экосистем, от которого зависят климат, биоразнообразие и здоровье человека.

Влияние загрязнения на планктон

Загрязнение водоёмов оказывает серьёзное влияние на жизнедеятельность планктона, нарушая его структуру, функции и биоразнообразие. Среди видов загрязнения особенно опасны тепловое, химическое и микропластиковое.

Тепловое загрязнение

Тепловое загрязнение возникает при сбросе подогретых вод из систем охлаждения промышленных объектов (ТЭЦ, АЭС), расположенных на морских побережьях или сбрасывающих в океан воду, используемую для охлаждения реакторов.

Последствия для планктона:

• снижение видового богатства и плотности популяций: в зонах сброса отработанных вод наблюдается обеднение зоопланктона по сравнению с незагрязнёнными участками;
• смещение периодов присутствия видов: сезонные ритмы развития холодноводных и тепловодных видов нарушаются;
• кратковременные вспышки численности отдельных видов, которые значительно превышают естественные показатели;
• повышение смертности тепловодных видов зимой: в условиях повышенной температуры зимой смертность таких организмов возрастает в два раза по сравнению с летом;
• накопление травмированных организмов в придонных слоях.

Локальный пример (СПб и Ленобласть):

На реке Нева вблизи ТЭЦ наблюдаются аномально высокие температуры воды летом и отсутствие типичного зимнего охлаждения.

Это приводит к доминированию теплолюбивых видов копепод и снижению численности холодноводных видов

Тепловое загрязнение нарушает естественный баланс планктонных сообществ, снижая их устойчивость.

Химическое загрязнение

Химические загрязнители (тяжёлые металлы, пестициды, промышленные химикаты, компоненты сточных вод) негативно влияют на планктон:

• снижение видового разнообразия и изменение структуры сообществ: например, при поступлении хозяйственно‑бытовых сточных вод в водоёмах субарктики увеличивается общая биомасса фитопланктона, но снижается его видовое разнообразие. При этом возрастает роль криптофитовых, динофитовых и зелёных водорослей
• токсическое действие на клетки и ткани: химические вещества могут подавлять рост, размножение и фотосинтетическую активность планктона
• нарушение биохимических процессов: некоторые загрязнители способны вызывать окислительный стресс, что приводит к деградации белков, липидов и нуклеиновых кислот.

Конкретные примеры воздействия:

• тяжёлые металлы (ртуть, свинец, кадмий) накапливаются в тканях планктона и передаются по пищевой цепи
• пестициды (ДДТ и др.) подавляют репродуктивную функцию зоопланктона
• фосфаты и нитраты из удобрений вызывают эвтрофикацию — бурное цветение водорослей.

«Концентрация тяжёлых металлов в планктоне Финского залива за последние 20 лет выросла на 30–40%. Это тревожный сигнал, требующий немедленных мер», — отмечает д. х. н., ведущий научный сотрудник Института озероведения РАН Елена Воронина.

Локальный пример:

В Ладожском озере и Финском заливе зафиксированы превышения ПДК (предельно допустимая концентрация загрязняющих веществ) по фосфатам и нитратам, что приводит к цветению цианобактерий.

Химическое загрязнение меняет структуру планктонных сообществ и может вызывать опасные цветения водорослей.

Влияние микропластика

Микропластик — частицы пластика размером менее 5 мм, которые образуются при разрушении крупных пластиковых изделий или поступают в окружающую среду в виде первичных микрочастиц (например, из косметики, текстиля). Его воздействие на планктон многогранно.

Механизмы воздействия и последствия:

1. Физическое повреждение. Микропластик может блокировать пищеварительный тракт, повреждать внутренние органы, приводить к воспалениям и инфекциям. У копеподов (веслоногих ракообразных) частицы пластика накапливались между придатками и в кишечнике, иногда оставаясь там до 7 дней.
2. Химическое отравление. Микропластик адсорбирует на своей поверхности токсичные вещества — ПХБ, тяжёлые металлы, пестициды, бисфенол А и другие. При попадании в организм эти вещества высвобождаются, вызывая интоксикацию, нарушения метаболизма, эндокринные расстройства.
3. Влияние на поведение и питание. Планктон может принимать микропластик за пищу, что снижает мотивацию питаться естественными источниками корма. Это приводит к сокращению запасов энергии и проблемам с воспроизводством. У некоторых видов копеподов контакт с пластиковыми частицами вызывал «прыжки», что сокращало время на питание и снижало скорость очистки воды на 60%.
4. Накопление в тканях. Микропластик может накапливаться в телах планктона, в том числе в яйцах, что потенциально влияет на несколько поколений.
5. Изменение микробных сообществ. Микропластик может влиять на состав микробных сообществ, что сказывается на продуктивности и устойчивости экосистем. У фитопланктона наблюдается снижение фотосинтетической активности и продуктивности до 50% при контакте с микрочастицами пластика.

Данные по Финскому заливу (2023 г.):

• средняя концентрация микропластика: 15000 частиц/л
• основные типы: полиэтилен (45%), полипропилен (30%), полистирол (15%)
• наибольшие концентрации — вблизи портов и густонаселённых районов.

Микропластик представляет серьёзную угрозу для планктона и всей водной экосистемы, требуя срочных мер по сокращению его поступления в водоёмы.

Последствия для экосистем

Нарушение жизнедеятельности планктона из‑за загрязнения, в том числе микропластиком, влечёт каскадные эффекты:

• снижение биоразнообразия и продуктивности водоёмов;
• нарушение пищевых цепей — недостаток планктона сказывается на всех зависимых от него видах (рыбы, морские млекопитающие)
• изменение биохимических циклов (например, снижение фотосинтеза фитопланктона уменьшает поглощение углекислого газа и производство кислорода)
• накопление токсичных веществ в трофических цепях, что угрожает высшим хищникам и человеку
• ухудшение качества воды и снижение способности водоёмов к самоочищению
• сокращение популяций промысловых видов, зависящих от планктона (криль, креветки и др.).

Микропластик угрожает планктону: физическое повреждение и химическое отравление

Каскадный эффект загрязнения в Финском заливе

1. Избыток фосфора → цветение цианобактерий → гибель части зоопланктона.

2. Снижение численности зоопланктона → уменьшение кормовой базы для салаки и корюшки.

3. Сокращение популяций рыб → снижение численности тюленей и птиц‑ихтиофагов.

4. Накопление токсинов в рыбе → риск для здоровья человека при употреблении морепродуктов.

Загрязнение водоёмов нарушает всю экосистему, а планктон служит её «индикатором здоровья».

Связь загрязнения водоёмов СПб и Ленобласти с планктоном

В Санкт‑Петербурге и области загрязнение водоёмов часто приводит к цветению воды — бурному росту фитопланктона, особенно цианобактерий. Это явление связано с:

• избытком питательных веществ (азот, фосфор) из сточных вод и удобрений
• тёплыми водами от промышленных сбросов
• низкой скоростью течения в ряде водоёмов.

Цветение цианобактерий опасно тем, что:

• некоторые виды выделяют токсины, вредные для людей и животных
• разложение отмершего планктона потребляет кислород, вызывая заморы рыбы
• вода приобретает неприятный запах и цвет, делая её непригодной для купания и питья.

Именно поэтому многие водоёмы СПб летом закрыты для купания — это мера предосторожности, связанная не с самим планктоном, а с его аномальным ростом из‑за загрязнения.

Данные по СПб и Ленобласти (2023 г.):

• 40% водоёмов региона имеют признаки эвтрофикации (Эвтрофикация - избыточное обогащение водоёмов питательными веществами, вызывающее бурное цветение водорослей)
• в 25% проб воды обнаружено превышение ПДК по фосфатам
• 15% пляжей Финского залива закрыты для купания из‑за цветения водорослей
• концентрация микропластика в Неве: 20000 частиц/л (выше среднемирового показателя).

Состояние планктона — надёжный индикатор загрязнения водоёмов. Его изменения предупреждают о проблемах, требующих решения.

Что можем сделать мы прямо сейчас?

В каждой статье я рассказываю и еще раз призываю:

Каждый из нас может внести вклад в снижение уровня загрязнения мирового океана и местных водоёмов. Вот несколько конкретных шагов:

1. Откажитесь от одноразового пластика. Используйте многоразовые сумки, бутылки, контейнеры — это снизит загрязнение океана изделиями из одноразового пластика.
2. Экономьте ресурсы. Сокращение потребления воды, электроэнергии и газа снижает нагрузку на экосистемы и объём сточных вод.
3. Правильно утилизируйте отходы. Сдавайте пластик, стекло, бумагу и батарейки в пункты приёма. Не смывайте лекарства и химикаты в канализацию.
4. Выбирайте экологичную косметику и бытовую химию. Откажитесь от средств, содержащих микропластик (скрабы, гели), и агрессивных химикатов.
5. Поддерживайте экологические инициативы. Участвуйте в субботниках, акциях по очистке берегов, пишите обращения в местные органы власти или экологические организации с просьбой усилить защиту водных ресурсов.
6. Распространяйте информацию. Расскажите друзьям и близким о проблеме загрязнения водоёмов и роли планктона — осведомлённость помогает действовать.
7. Выбирайте продукты ответственного промысла. При покупке морепродуктов обращайте внимание на сертификаты устойчивого рыболовства.
8. Участвуйте в мониторинге. Присоединитесь к волонтёрским программам по сбору данных о состоянии водоёмов (например, «Водные волонтёры»).
9. Сократите использование удобрений. Если у вас есть сад или огород, используйте натуральные удобрения вместо химических — это уменьшит сток фосфатов и нитратов в водоёмы.
10. Установите фильтры для воды. Современные системы фильтрации могут задерживать микропластик и другие загрязнители, снижая их попадание в сточные воды

Заключение

Планктон — невидимый фундамент водных экосистем, от которого зависят:

• качество воды и способность водоёмов к самоочищению;
• продуктивность рыболовства;
• глобальный кислородный баланс и климат;
• здоровье человека через безопасность морепродуктов.

Антропогенное загрязнение (тепловое, химическое, микропластик) серьёзно угрожает планктону, вызывая каскадные эффекты во всей экосистеме.

Особенно остро эта проблема стоит для водоёмов Санкт‑Петербурга и Ленинградской области, где сочетание промышленных сбросов, урбанизации и интенсивного судоходства создаёт повышенную нагрузку на водные биоценозы.

Ключевые выводы:

1. Планктон не является причиной запрета купания — он служит индикатором загрязнения.
2. Цветение водорослей в водоёмах СПб вызвано антропогенным загрязнением (фосфаты, нитраты, тепло).
3. Микропластик, тяжёлые металлы и тепловое загрязнение нарушают структуру и функции планктонных сообществ.
4. Последствия затрагивают всю экосистему — от снижения рыбных запасов до угрозы здоровью человека.
5. Каждый может внести вклад в решение проблемы через осознанное потребление и экологичное поведение.

Перспективы:

Для улучшения ситуации необходимы:

• модернизация очистных сооружений
• ужесточение контроля за промышленными сбросами
• сокращение использования фосфатов в бытовой химии
• развитие систем сбора и переработки пластика
• поддержка научных исследований по мониторингу планктона
• внедрение «зелёных» технологий на предприятиях
• просвещение населения о важности сохранения водных экосистем.

Друзья, расскажите о ваших любимых местах отдыха у воды.

Подписывайтесь на мой канал, будем вместе защищать наш Океан.