Неконтролируемое расселение из Янцзы и Сунгари

В пресноводных водоемах российских регионов зафиксировано широкое распространение китайских беззубок Sinanodonta lauta и Sinanodonta woodiana. Чужеродные моллюски, попав в Беловское водохранилище из рек Китая, мигрировали в другие рыбохозяйства РФ, в частности, они обнаружены на участках реки Обь, Енисей и в низовьях Волги. Высокие конкурентные преимущества китайских беззубок способствуют росту инвазивных популяций и вытеснению аборигенных видов крупных двустворчатых моллюсков, что может вызвать неблагоприятные изменения в пресноводных экосистемах, включая Волго-Донской бассейн

Китайские беззубки Sinanodonta lauta и Sinanodonta woodiana – это крупные пресноводные двустворчатые моллюски, естественный ареал которых располагается в Восточной Азии. Глохидии (личинки) моллюсков развиваются на рыбе, которая и переносит их между реками, озёрами, водохранилищами  и рыбоводными хозяйствами. Попадая в теплые водоёмы, эти инвазивные моллюски успешно адаптируются даже далеко за пределами  своих исходных мест обитания. Инвазия уже отмечена  в российских пресноводных водоемах, где моллюски  быстро растут и легко осваиваются, вытесняя аборигенную аквакультуру. Китайские моллюски не просто конкурируют с местными пресноводными двустворчатыми за еду, но могут менять пресноводную среду крупных рек и озер,  и даже быть  причиной внедрения новых паразитов и болезней.

Сотрудники ФГБУН ФИЦКИА УрО РАН (г. Архангельск) в экспедициях по речным бассейнам Нижней Волги и рек Западной и Восточной Сибири собрали и изучили  образцы пресноводных двустворчатых моллюсков Sinanodonta lauta и Sinanodonta woodiana. Представленные результаты свидетельствуют о начале инвазии  китайских беззубок, которые заняли свою экологическую нишу в пресноводных водоемах России. Сценарий возникновения и экспансии азиатских моллюсков недавно представлен в научном журнале BioInvasions Records (2020) Volume 9.  

Участники экспедиций по изучению инвазивных популяций и соавторы исследования, сотрудники лаборатории молекулярной экологии и биогеографии Института биогеографии и генетических ресурсов Федерального исследовательского центра комплексного изучения Арктики им. акад. Н.П. Лаверова УрО РАН (г. Архангельск) –  ведущий научный сотрудник, кандидат технических  наук Александр Васильевич Кондаков и ведущий научный сотрудник, кандидат биологических наук Илья Николаевич Вихрев – рассказали, каковы характерные отличия и морфологические признаки китайских беззубок и возможные причины их успешного расселения на отдельных локальных участках пресноводных водоемов, а также какое влияние может оказать интенсивное размножение чужеродных моллюсков на другие виды и численность  рыб.

В трёх российских речных бассейнах (Нижняя Волга, Европейская часть России, Беловское водохранилище в бассейне реки Оби, Западная Сибирь и река  Енисей, Восточная Сибирь) обнаружены жизнеспособные инвазивные популяции  китайских беззубок, которые прежде  здесь не были зарегистрированы.

Подобные случаи вторжения азиатских моллюсков на территорию нашей страны  ранее не были зафиксированы в малакологических исследованиях. Поскольку, как отмечает Александр Кондаков, «для одного из этих двух видов (S. lauta) Приморский край России является естественным ареалом обитания. А вот второй вид вообще для территории России описан не был. Инвазия данных моллюсков в Енисей в районе сброса охладительных вод ТЭЦ в Красноярске была обнаружена нами в 2016 году. Это была первая находка инвазии этих беззубок на территории России вне их естественных ареалов обитания. Говорить о последствиях от их вселения пока однозначно рано, так как прошел еще незначительный промежуток времени, и экосистема, в которую они вселились, еще не успела измениться. Но изменения будут точно происходить и с большой долей вероятности от этого пострадают нативные популяции двустворчатых моллюсков».

Исследования инвазий китайских беззубок специалистами ФГБУН ФИЦКИА УрО РАН начались во многом со случайной находки этих двух видов моллюсков в теплой протоке реки Енисей города Красноярска. Что послужило поводом для экспедиций ученых, уточнил Илья Вихрев: «Мы узнали из местных СМИ, что найдены такие крупные необычные моллюски и поехали проверить эту информацию.  Оказалось, что это первый факт присутствия инвазий китайских беззубок на территории РФ. После этого мы стали целенаправленно искать подобную информацию, она отражается в социальных сетях и СМИ. Это необычное для наших широт животное и привлекает внимание рыбаков и отдыхающих своим размером. Таким образом была обнаружена популяция в Беловском водохранилище. Беловская ГРЭС подпитывает теплыми водами водохранилище и температура воды там выше, чем  в окрестных водоемах, которые такой подпитки не имеют. Затем появилась информация о беззубках в низовьях Волги.  Это сам по  себе достаточно теплый регион. Именно поэтому,  в свете дальнейшего распространения инвазии, наибольшее беспокойство вызывает Астраханская область. Также мы обследовали популяции за пределами РФ – в бассейне озера Балхаш (Казахстан)».

Среди каких обитателей дна пресноводных водоёмов наблюдается преобладание чужеродных беззубок?

По словам ученого, они не исследовали весь спектр моллюсков и все донные организмы: «Особенность китайских беззубок в том, что они являются экологическим аналогом, т.е. занимают ту же экологическую нишу, что и наши местные моллюски из рода Anodonta.  Они также  предпочитают медленно текущие водоемы с мягкими заиленными грунтами, богатыми органикой. Попав в наши водоемы, они занимают ту же нишу и живут  вместе с моллюсками рода Anodonta и рода Unio».

Каким образом китайская беззубка попала/была завезена на территорию России и где ее виды были зарегистрированы?

«Китайские беззубки, по нашему мнению, попали в Россию транзитом через Казахстан. В 1960-х они были завезены в Казахстан с мальками рыб из Китая, где они успешно образовали устойчивые популяции, откуда они затем также с молодью рыб попали в пресные водоемы рыбных хозяйств России. Один из видов Sinanodonta woodiana был описан из реки Янцзы, где он достаточно массово представлен. Второй вид Sinanodonta lauta расселен в Приморском крае и на территории Китая, граничащей с Россией, в Южной Корее и на Японских островах, но в Казахстан он попал, скорее всего, из бассейна реки Сунгари», – прояснил Александр Кондаков.

По замечанию исследователя, один из этих видов Sinanodonta woodiana был обнаружен во многих европейских странах: Франция, Италия, Венгрия, Сербия, Польша, Чехия, Германия, Украина. Неподверженными, на данный момент, этой инвазии на европейском континенте оказались только некоторые северные страны.

Каковы основные пути распространения инвазии по водоемам России? Что способствовало размножению/адаптации китайской беззубки?

«Эти два инвазивных вида изначально пресноводные моллюски, поэтому им не надо адаптироваться к пресной воде. А вот к условиям окружающей среды, куда входит и температура, и минеральный состав воды, и микроводоросли, и еще небольшое количество компонентов, им действительно приходится адаптироваться. Как раз по этой причине находка этих инвазивных видов в Волге и представляет существенный интерес, так как в России в естественных условиях они были обнаружены впервые. До этого мы их находили только в искусственно подогретых водоемах, которые обладают условиями обитания, близкими по своим характеристикам к естественным для этих видов», – поясняет Александр Кондаков.

Популяции с наибольшей плотностью особей данных чужеродных видов из тех водоемов, которые были обследованы сотрудниками ФГБУН ФИЦКИА УрО РАН, зафиксированы в канале-охладителе Беловской ГРЭС (Кемеровская область). 

«Высокие концентрации моллюсков, как раз и были обнаружены в искусственно подогретых водоемах. В канале Беловской ГРЭС их плотность местами превышает 100 штук на квадратный метр. А вот в Волге плотность из обследованных водоемов самая низкая, что можно объяснить, как более низкой температурой, так и относительно недавним вселением. Инвазия осуществляется посредством переноса мальков рыб с одного рыбного хозяйства на другое. Поэтому пути расселения выглядят как направления от одного рыбного хозяйства к другому. В Волге же направление расселения этих видов будет направлено вверх по течению», – сообщил Кондаков.

Говоря о причинах распространения китайских моллюсков, ответ коллеги уточняет Илья Вихрев: «Это связано, в первую очередь, с температурным режимом и как следствие, с обилием питательных веществ в такой подогретой воде. Дело в том, что температура в этом канале не опускается ниже 10^◦С даже зимой. Это очень близко к температурным условиям, там, где располагается естественный ареал в Восточной Азии. В этом канале была зафиксирована плотность моллюсков  порядка 120 особей на 1 м². Это очень много. Наименьшая плотность нами зафиксирована на одном из участков нижней Волги. С чем это связано, пока достоверно трудно объяснить.  Может это была слепая протока, куда рыба меньше заходит, либо беззубка еще не успела туда дойти. Вообще, её распространение связано с распространением рыбы, на которой развиваются ее личинки глохидии, и с условиями места обитания, насколько  подходящие  температуры и грунты».

Илья Вихрев занимался непосредственным поиском инвазивных моллюсков  в водоемах и заметил, в чем их явная разница от местных видов (включая морфологические признаки, анатомические особенности, объемные характеристики, возраст): «Первый признак, который бросается в глаза, то, что отличает этот вид от местных – это размеры. Как правило, взрослые особи в 2-3 раза больше в и длину, и в ширину, и в высоту. Несколько отличается форма. Как правило, китайские беззубки более округлые, более округлый нижний брюшной край, а местные беззубки более вытянутые. Раковины у тех, и тех тонкостенные. Внутренняя морфология сходная, включая зубной аппарат (помогающий створкам смыкаться). По анатомии особенных отличий нет. Вообще морфология раковины у двустворчатых моллюсков сильно зависит от места обитания, грунта, течения. Но эти различия сглаживаются в рамках рода. Что касается возраста, принципиальных различий нет, в среднем возраст и тех, и других 10-12 лет. Но китайские беззубки растут гораздо быстрее и достигают больших размеров, а наши аборигенные виды растут медленно. Темп роста китайских беззубок выше».

Ученые подсчитывали годичные кольца на поверхности раковины. Это помогает определить максимальный возраст (год рождения самого старого моллюска), и как следствие, оценить возможное время первоначального вселения видов.

По замечанию Ильи Вихрева, «определение возраста моллюсков похоже на определение возраста у деревьев. У тех и у других есть кольца, и растут они в теплые периоды. Подсчитав кольца, можно определить возраст.  В целом, у китайских беззубок кольца хорошо видны, они быстро растут. Самый большой возраст – 17 лет, он нами зафиксирован в низовье Волги. То есть в  2002 году китайская беззубка уже там появилась. Не позже 2002 года. Раковины довольно тонкие и хрупкие и быстро разрушаются после смерти моллюсков. Вполне возможно, что они оказались там раньше, но до нас не дошли эти останки. Возраст инвазий можно определить по косвенным данным. Допустим, если мы знаем время завоза рыб, на которых могли быть привезены глохидии. В данный момент о возрасте инвазий можно только строить предположения».

Что показали результаты данных молекулярного и филогеографического анализа обследования китайской беззубки? Что отличает инвазивных моллюсков от местных видов?

Александр Кондаков, занимающийся генетическими исследованиями, дал следующую характеристику: «Анализируя полученные нуклеотидные последовательности гена первой субъединицы цитохромоксидазы (COI), с уверенностью можно сказать, что образцы Sinanodonta woodiana из Волги абсолютно идентичны моллюскам из Китая, где находится их естественный ареал. То же самое можно сказать про инвазию данного вида в Енисей в районе сброса охладительных вод ТЭЦ в Красноярске, в Беловское водохранилище, в реку Или в Казахстане, а также практически во всех странах центральной и южной Европы.

Со вторым видом (Sinanodonta lauta) все немного сложнее, так как образцов с абсолютно идентичной последовательностью COI в области естественного ареала обитания данного вида найти не удалось. Обнаруженные нами моллюски в Приморском крае, куда была организована экспедиция, показали наличие в последовательностях дальневосточных беззубок 2 нуклеотидные замены. Это указывает на то, что инвазия данного вида действительно началась с территорий, близких к нашему Приморскому краю, позднее из литературных данных было установлено, что вселение мальков в Казахстан было осуществлено из реки Сунгари, которая протекает по территории Китая. В свою очередь, все образцы инвазивных популяций данного вида между собой по последовательностям COI полностью совпадают, что указывает на их недавнее искусственное расселение. С точки зрения генетики, нативные и инвазивные беззубки – это разные виды, которые относятся к разным трибам. Более того, генетическая дистанция между нативными и инвазивными моллюсками по гену COI в 1,5 раза больше, чем между человеком и шимпанзе. То есть, с точки зрения эволюции эти виды разошлись очень давно».

В чем главные доминирующие свойства/характеристики китайской беззубки?

Ученый выделил ряд существенных преимуществ: «Во-первых, они в меньшей степени ассимилируют загрязнения из среды (то есть при загрязнении окружающей среды нативные виды будут испытывать стресс и впоследствии могут погибнуть), тогда как инвазивные виды будут чувствовать себя достаточно комфортно (в этом случае мы говорим про «умеренные» загрязнения, а не серьезные аварии, при серьезных загрязнениях могут погибнуть все виды).  Во-вторых, они в меньшей степени подвержены стрессу от изменения температуры окружающей среды (в свете резких изменений температуры воды в средней полосе России, это становится немаловажным фактором). В-третьих, китайская беззубка раньше достигает половой зрелости (есть данные, что Sinanodonta уже на втором году жизни может воспроизводить потомство, тогда как нативным видам для этого необходимо от 4 и более лет)».

По мнению Кондакова, не стоит говорить о том, что местные виды моллюсков в подавляемом положении: «скорее они просто проигрывают конкуренцию китайским беззубкам».

Илья Вихрев конкретизирует отличительные свойства инвазивных моллюсков: «Китайская беззубка способна к инвазии – освоению принципиально новых для нее территорий, на которых ее никогда не было. Это  говорит о том, что она имеет ряд преимуществ перед аборигенными видами, благодаря чему  она способна захватывать новые водоемы и экосистемы. Так, у нее есть комплекс преимуществ, которые она использует: она успешно соперничает с аборигенными видами за пространство и пищевые ресурсы, вытесняя их своей биомассой, своей численностью, за счет того, что она быстрее воспроизводится. А быстрее воспроизводится за счет нескольких аспектов: она успешно конкурирует за рыб-хозяев, на которых развиваются глохидии моллюсков. И у аборигенных моллюсков, и у инвазивных личинка выходит из жабр родительской особи. Стоком воды попадает на рыбу и прикрепляется к плавникам и поверхности тела рыбы. Глохидий  некоторое время питается за счет рыбы и превращается из личинки в ювенильного моллюска.  Китайские беззубки начинают это раньше, чем местные. А для рыбы это внешнее вторжение, и в последующем она вырабатывает иммунный ответ, который затрудняет питание и прикрепление личинок. Прикрепляясь раньше, чем глохидии аборигенных моллюсков, личинки китайских беззубок этого иммунного ответа избегают. Позже глохидии местных беззубок или перловицы сталкиваются с иммунным ответом и успех их воспроизводства ниже. Развитие их ингибируется и в итоге они погибают.

Также по сравнению с местными моллюсками китайские беззубки используют более широкий спектр рыб-хозяев. Кроме того, китайские беззубки достаточно толерантны к условия среды и могут заселять и  проточные, и стоячие водоемы, исключая горные речки. Отмечено, что китайская беззубка смогла акклиматизироваться на севере Польши и Германии, в водоемах, которые зимой покрываются льдом. Китайская беззубка меньше подвержена заражению паразитами, чем аборигенные моллюски. Еще один факт: воздействие другого инвазивного моллюска дрейссены. Она прикрепляется биссусными нитями к твердому субстрату, в том числе, к раковинам других моллюсков, тем самым затрудняя их дыхание  и  поступление питательных веществ. Китайские беззубки гораздо реже выступает в качестве такого субстрата».

Экспедиционные работы по отбору образцов и молекулярно-генетические исследования этих видов в Волге и Оби велись при поддержке проекта Министерства науки и высшего образования Российской Федерации номер RFMEFI61619X0114. Руководит проектом член-корреспондент РАН, директор Федерального исследовательского центра комплексного изучения Арктики им. акад. Н.П. Лаверова УрО РАН (г. Архангельск), руководитель лаборатории молекулярной экологии и филогенетики Северного (Арктического) федерального университета (г. Архангельск) Иван Николаевич Болотов.

Это продолжающееся исследование инвазии данных видов, которые до этого были обнаружены учеными в реках Енисей, Или (Казахстан) и Амударья (Узбекистан). В работе непосредственное участие принимало восемь человек, включая руководителя проекта Ивана Болотова: сотрудники ФИЦКИА УрО РАН -  кандидат технических наук Александр Кондаков, аспирант Алена Томилова, кандидат биологических наук Екатерина Коноплева (молекулярно-генетические и филогеографические исследования); кандидат биологических наук Юлия Беспалая, кандидат биологических наук Илья Вихрев (морфологические исследования); кандидат географических  наук Михаил Гофаров (подготовил красивые карты) и заведующий  лабораторией макроэкологии и биогеографии беспозвоночных Санкт-Петербургского государственного университета (г. Санкт-Петербург), доктор биологических наук, доцент Максим Викторович Винарский. В полевых работах принимали участие четыре человека: Кондаков А.В., Коноплева Е.С.,  Вихрев  И.В. и  Болотов И.Н.

На сегодняшний день со стороны специалистов пока нет определенного решения по поводу того, как сохранить пресноводные экосистемы России от доминирующего влияния инвазивных популяций.  Тем не менее, какие меры нужно предпринять, чтобы предотвратить вымирание местных видов моллюсков и сокращение рыб в пресноводных водоемах?

Как считает Александр Кондаков, «в данный момент необходим мониторинг состояния экосистем с инвазивными видами. Отслеживание численности нативных видов моллюсков и анализ мальков рыб на степень интенсивности поражения глохидиями. В настоящее время повлиять на расселение инвазивных видов практически невозможно. Крайней мерой по борьбе с инвазией моллюсков при значительных изменениях пресноводных экосистем может стать изъятие их из водоемов».

Есть ли какой-либо биологический способ сократить популяцию китайской беззубки? В естественных условиях кто-то доминирует над ними, они для кого-то являются источником питания?

«Никаких биологических мер по сокращению популяций двустворчатых моллюсков никто и никогда не разрабатывал. В естественных условиях обитания этих моллюсков активно используют в еду местные жители, даже специально заселяют их в рыбные пруды для выращивания, а затем собирают и готовят в пищу. В северных широтах двустворчатыми моллюсками часто питается ондатра, возможно при появлении этих видов в ареале ее обитания, она сможет также их есть».

По мнению Ильи Вихрева, «у нас пока нет сведений о том, как изменились системы Волги или Беловского водохранилища после попадания туда китайской беззубки. Единственное, что мы видим, что на некоторых участках она уже преобладает над местными видами по количеству.  Но у нас перед глазами есть пример стран Европы, где инвазия началась в 50-е годы, хорошо изучена и задокументирована: там китайская беззубка в отдельных водоемах полностью вытесняет местные виды и нарушает экологический баланс. В первую очередь, это сказывается в целом на биоразнообразии, которое становится беднее.  Это плохо само по себе. Поскольку  у нас в  северных широтах, в том числе умеренных, не так много видов по сравнению с южными регионами. Поэтому потеря любого вида – это катастрофа.  Кроме того, китайская беззубка за счет своей большей массы является пристанищем разного рода паразитов, которые могут влиять на рыб и людей, если они будут их есть. Но прежде всего, это трансформация экосистем, обеднение биоразнообразия. Суть в том, что если инвазия началась, то её вспять не повернуть.  То есть удалить китайских беззубок невозможно.  Есть один пример: в США очень жесткий контроль за импортом любых биологических объектов, перевозки и транспорта водного снаряжения /оборудования между разными речными бассейнами. Там удалось отследить факт попадания китайской беззубки в один из прудов. Там тотальный контроль за экологической безопасностью. У нас такого контроля   нет – обмен рыбопосадочным материалом между рыбоводными хозяйствами идет свободно.

Остановить инвазию невозможно, но ее можно замедлить. Можно остановить, если ввести жесткий контроль за передачей рыбопосадочного материала между рыбоводными хозяйствами, чтобы обследовать молодь рыбы на предмет заражения глохидиями или ввести карантинные методы для вновь поступающих рыб. Следует попытаться очертить границы инвазии. То, что мы знаем сейчас – это три точки на карте России. Очевидно, это неполная картина. Как далеко приникла китайская беззубка, нам неизвестно. Необходимо обследование в первую очередь, азональных водоемов, где есть тепловое загрязнение и температура воды комфортная для китайской беззубки, и где есть рыбоводные хозяйства, с помощью которых завоз мог произойти. Особую обеспокоенность вызывает бассейн Дона: теоретически, китайская беззубка могла приникнуть туда через Волго-Донской канал. Это довольно крупный бассейн и экологические последствия будут непредсказуемыми. Все, что можно сделать сейчас – это наблюдать и, по возможности, замедлить инвазии».

Какова дальнейшая миграция китайской беззубки по территории России в ближайшее время?

«Данные виды беззубок, которые были найдены в Астраханской области, будут расселяться по бассейну Волги, и в ближайшее время они уже будут встречаться в Волгоградской и Саратовской областях. Это что касается на данный момент уже естественного расселения внутри водоема, но есть варианты переноса этих моллюсков в виде личинок на мальках рыб, которых приобретают рыбные хозяйства для выращивания. В этом случае, эти моллюски легко могут быть занесены в Московскую и Нижегородскую области», – предполагает Александр Кондаков.

Итак, китайские беззубки расселяются в российских пресноводных водоемах благодаря ряду преимуществ перед местными видами, в особенности, быстрому темпу роста и воспроизводства. Чтобы оценить  экологический ущерб, специалистам требуется установить масштаб инвазии китайских беззубок, выяснить, каким образом модифицируется пресноводная среда и спрогнозировать возможные негативные последствия инвазии для  пресноводных экосистем на территории России.