Факторы, в наибольшей степени определяющие динамику озерных экосистем при переменной нагрузке биогенными элементами: анализ данных многолетнего мониторинга Нарочанских озер

Abstract

Со второй половины 70-х годов ХХ в. экосистемы озер Баторино, Мястро и Нарочь прошли этапы антропогенного эвтрофирования, целенаправленного деэвтрофирования и бентификации, вызванной вселением моллюска-фильтратора Dreissena polymorpha Pallas. Данные непрерывного мониторинга восьми основных характеристик экосистем этих озер в течение вегетационных сезонов 1978-2015 гг. были проанализированы математико-статистическими методами главных компонент (PCA) и сингулярных спектров (SSA). Анализ показал, что сложная многолетняя динамика совокупности выбранных характеристик экосистем озер Баторино и Мястро в этот период времени на 92 и 90 % соответственно описывалась тремя, а экосистемы оз. Нарочь - на 94 % пятью главными компонентами. Предложена биологическая интерпретация этих главных компонент, т. е. выдвинута гипотеза о том, какие факторы в наибольшей степени влияли на динамику экосистем в эти годы. Первый главный фактор, определивший динамику выбранных параметров экосистем озер Баторино, Мястро и Нарочь на 63, 65 и 43 % соответственно, интерпретирован как устойчивость озерной экосистемы к переменной биогенной нагрузке, находящаяся в обратной зависимости от степени трофности водоема. Второй главный фактор, вклад которого в динамику параметров экосистем Нарочанских озер (в том же порядке) составил 21, 15 и 22 %, интерпретирован как активность солнечного излучения. Интерпретация третьего главного фактора зависит от свойств конкретной экосистемы. Для экосистем, не испытывающих недостатка в биогенных элементах (озера Баторино и Мястро, вклад фактора в динамику экосистемы составил 8 и 10 %), его можно интерпретировать как передачу созданного первичного органического вещества потребителям следующего трофического уровня, связанную со структурой пищевой цепи в экосистеме. Для экосистемы, в которой процесс образования первичной продукции лимитируется доступным количеством биогенных элементов (оз. Нарочь, 13 % вклада третьего главного фактора в динамику экосистемы), именно это доступное количество биогенов и является третьим главным фактором, влияющим на ее многолетнюю динамику. С процессом образования первичной продукции связан и четвертый главный фактор, на 9 % определявший динамику экосистемы оз. Нарочь. И только пятый главный фактор, определявший динамику экосистемы оз. Нарочь в рассматриваемый период времени на 7 %, контролирует передачу первичной продукции потребителям первого трофического уровня. Таким образом, проведенное статистическое исследование не только подтвердило эмпирически установленные закономерности функционирования озерных экосистем, но и впервые позволило получить количественные оценки значимости каждого главного фактора для развития экосистемы в конкретных обстоятельствах, зависящие от степени трофности водоема.