Vestnik of the Far East Branch of the Russian Academy of SciencesVestnik of the Far East Branch of the Russian Academy of SciencesВестник Дальневосточного отделения Российской академии наук0869-7698The Russian Academy of Sciences67605610.31857/S0869769824020098ldbvzvBiological SciencesБиологические наукиResearch ArticleSalmon as the basis for the functioning of the ecosystem of the Academy Bay (Okhotsk Sea). Possible threats to its degradationЛосось как основа функционирования экосистемы залива Академии (Охотское море). Возможные угрозы ее деградацииhttps://orcid.org/0000-0002-3500-2861TishchenkoPavel Ya.ТищенкоПавел Яковлевич
Russian Federation

Doctor of Sciences in Chemistry, Chief Researcher

доктор химических наук, главный научный сотрудник

tpavel@poi.dvo.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4639-918XSemkinPavel Yu.СемкинПавел Юрьевич
Russian Federation

Candidate of Sciences in Geography, Senior Researcher

кандидат географических наук, старший научный сотрудник

pahnol@poi.dvo.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2182-5477TishchenkoPyotr P.ТищенкоПетр Павлович
Russian Federation

Candidate of Sciences in Geography, Senior Researcher

кандидат географических наук, старший научный сотрудник

eq15@poi.dvo.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9104-5578LobanovVyacheslav B.ЛобановВячеслав Борисович
Russian Federation

Candidate of Sciences in Geography, Head of the Laboratory

кандидат географических наук, заведующий лабораторией

lobanov@poi.dvo.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4247-0791SergeevAlexander F.СергеевАлександр Федорович
Russian Federation

Senior Researcher

старший научный сотрудник

sergeev@poi.dvo.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5168-5976RoginskayaMariya O.РогинскаяМария Олеговна
Russian Federation

Student

студентка

mari.dymka@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5081-7620AnokhinaRuslana S.АнохинаРуслана Сергеевна
Russian Federation

Student

студентка

rusya.anoxina@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0922-5500BarabanshchikovYuri A.БарабанщиковЮрий Александрович
Russian Federation

Researcher

научный сотрудник

barabanshchikov.ya@poi.dvo.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1740-6029RyuminaAnna A.РюминаАнна Александровна
Russian Federation

Graduate Student

аспирантка

ryumina.aa@poi.dvo.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1831-5209SagalaevSergey S.СагалаевСергей Григорьевич
Russian Federation

Researcher

научный сотрудник

sagalaev@poi.dvo.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7561-7599ShvetsovaMaria G.ШвецоваМария Геннадьевна
Russian Federation

Researcher

научный сотрудник

shvetsova.mg@poi.dvo.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2380-1049ShkirnikovaElena M.ШкирниковаЕлена Михайловна
Russian Federation

Researcher

научный сотрудник

elmi@poi.dvo.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4655-1329UlanovaOlga A.УлановаОльга Анатольевна
Russian Federation

Candidate of Sciences in Biology, Researcher

кандидат биологических наук, научный сотрудник

shitkova@poi.dvo.ruPacific Oceanological Institute, FEB RASТихоокеанский океанологический институт ДВО РАНPacific Oceanological Institute, FEB RASТихоокеанский океанологический институт, ДВО РАНSaint Petersburg State UniversityСанкт-Петербургский государственный университетLomonosov Moscow State UniversityМосковский государственный университет им. М. В. Ломоносова1504202429010628022025Copyright ©; 2024, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2024, Российская академия наук2024Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0869-7698/article/view/676056

In September 2022, high concentrations of total phosphorus and total nitrogen over background 2.5 and 15 μmol/l, respectively, were found by the expedition of POI FEB RAS on r/v “Professor Gagarinskiy” in the apex of the Ulban Bay (southern part of the Academy Bay). These hydrochemical data combined with physiological features of salmon reproduction (nine-month maturation of larvae, rolling of fry, transformation of fry into gregarious pelagic fish, their rapid growth), taking into account of the oligotrophic status of the Academy Bay and the results of observations over bowhead whales, led us to the idea that young salmonid fish are the main food of bowhead whales. The sustainability of the Academy Bay ecosystem strongly depends on the sustainability of pink and chum salmon populations that come to spawn in the rivers of the Academy Bay. Human activity caused by gold and coal mining, salmon fishing and implementation of the idea of creating a tidal power station in the Tugur Bay can lead to degradation of the Academy Bay ecosystem due to destruction of bowhead whale population.

В сентябре 2022 г. в кутовой части Ульбанского залива (южная часть зал. Академии) экспедицией ТОИ ДВО РАН на НИС «Профессор Гагаринский» обнаружены значительно превышающие фон концентрации общего фосфора и общего азота, примерно 2,5 и 15 мкмоль/л соответственно. Эти гидрохимические данные, особенности воспроизводства лосося (девятимесячное созревание личинок, скат мальков, др.), с учетом олиготрофного характера зал. Академии и результатов наблюдений за гренландскими китами привели нас к мысли, что основой рациона гренландских китов в данном районе является молодь лососевых рыб. Данное обстоятельство определяет важность сохранения экосистемы зал. Академия, в основе которой лежит устойчивость популяций горбуши и кеты, приходящих на нерест в реки залива. Человеческая деятельность, а именно добыча золота и коксующегося угля, промысел лосося, строительство приливной станции в Тугурском заливе (в случае реализации этой идеи), способна привести к деградации экосистемы залива и уничтожению поголовья гренландских китов.

the Academy Baybowhead whalessalmoneutrophicationзалив Академиигренландские китылососьэвтрофикацияThis study was partly supported by the Russian Foundation for Basic Research (21-55-53015-a) and Fundamental Programs of POI (121-21500052-9 and 121021700346-7)Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ, 21–55–53015-ГФЕН и госбюджетных тем 121-21500052-9 и 121021700346-7Lotsiya Okhotskogo morya. 2. Severnaya chast’ morya = [Navigation in the Sea of Okhotsk, the Northern Part of the Sea]. Moscow: Directorate of the Chief of the Hydrographic Service of the Soviet Navy; 1960. 200 p. (In Russ.).Лоция Охотского моря. Вып. 2. Северная часть моря. М.: Изд-во УНГС ВМФ СССР, 1960. 200 с.Semkin P. Yu., Tishchenko P. Ya. Pavlova G. Yu., Tishchenko P. P., Sagalaev S. G., Shkirnikova E. M., Shvetsova M. G. The carbonate system of estuaries of the Syran and Ulban rivers (Ul’banskii Bay of the Okhotsk Sea) during spring flood. Water Resources. 2022;49(5):869–879. DOI: 10.31857/S0321059622050145.Semkin P. Yu., Tishchenko P. Ya. Pavlova G. Yu., Tishchenko P. P., Sagalaev S. G., Shkirnikova E. M., Shvetsova M. G. The carbonate system of estuaries of the Syran and Ulban rivers (Ul’banskii Bay of the Okhotsk Sea) during spring flood // Water Resources. 2022. Vol. 49, N5. P. 869–879. DOI: 10.31857/S0321059622050145.Ivankov V. N., Ivankova E. V., Kul’bachniy S. E. Vnutrividovaya ekologicheskaya i temporal’naya differentsatsiya u tikhookeanskikh lososei. Ekologo-temporal’nye rasy i temporal’nye populyatsii kety Oncorhynchus keta = [Intraspecific ecological and temporal differentiation in Pacific salmons. Ecological-temporal races and temporal populations of chum salmon Oncorhynchus keta]. Izvestiya TINRO. 2010;163:91–105. (In Russ.).Иванков В. Н., Иванкова Е. В., Кульбачный С. Е. Внутривидовая экологическая и темпоральная дифференциация у тихоокеанских лососей. Эколого-темпоральные расы и темпоральные популяции кеты Oncorhynchus keta // Изв. ТИНРО. 2010. Т. 163. С. 91–105.Kul’bachniy S. E. Ekologiya i struktura populyatsii kety severo-zapadnoi chasti kontinental’nogo poberezh’ya Okhotskogo morya = [Ecology and structure of pink salmon population in north-western costal Sea of Okhotsk]: Candidate dissertation. Vladivostok; 2010. 148 s. (In Russ.).Кульбачный С. Е. Экология и структура популяций кеты северо-западной части континентального побережья Охотского моря: дис. … канд. биол. наук. Владивосток, 2010. 148 с.Kanzeparova A. N. Osobennosti biologii i sovremennoe sostoyanie zapasov gorbushi (Oncorhynchus gorbuscha) severo-zapadnogo poberezh’ya Okhotskogo morya = [Peculiarities of biology and current state of the pink salmon stock (Oncorhynchus gorbuscha) of the North-West Coast of the Okhotsk Sea]: Candidate dissertation. Vladivostok; 2018. 148 s. (In Russ.).Канзепарова А. Н. Особенности биологии и современное состояние запасов горбуши (Oncorhynchus gorbuscha) северо-западного побережья Охотского моря: дис. … канд. биол. наук. Владивосток, 2018. 148 с.Rogachev K. A., Carmack E. C., Foreman M. G.G. Bowhead whales feed on plankton concentrated by estuarine and tidal currents in Academy Bay, Sea of Okhotsk. Cont. Shelf Res. 2008;28:1811–1826. https://doi.org/10.1016/j.csr.2008.04.014.Rogachev K. A., Carmack E. C., Foreman M. G.G. Bowhead whales feed on plankton concentrated by estuarine and tidal currents in Academy Bay, Sea of Okhotsk // Cont. Shelf Res. 2008. Vol. 28. P. 1811–1826. URL: https://doi.org/10.1016/j.csr.2008.04.014.Melnikov V. V., Fedorets Yu. V. The distribution of zooplankton and bowhead whales, Balaena mysticetus Linnaeus, 1758, in Akademiya Bay, Sea of Okhotsk. Russ. J. Mar. Biol. 2016;42(3):216–221. DOI: 10.1134/S106307401603007X.Melnikov V. V., Fedorets Yu. V. The distribution of zooplankton and bowhead whales, Balaena mysticetus Linnaeus, 1758, in Akademiya Bay, Sea of Okhotsk // Russ. J. Mar. Biol. 2016. Vol. 42, N3. P. 216–221. DOI: 10.1134/S106307401603007X.Shpak O. V., Paramonov A. Yu. Nablyudeniya za grenlandskimi kitami (Balaena mysticetus) v Shantarskom regione Okhotskogo morya; potentsial’nye ugrozy dlya vosstanovleniya chislennosti populyatsii = [Monitoring of bowhead whale (Balaena mysticetus) in the Shantar region of the Sea of Okhotsk: potential threats to population recovery]. Marine Mammals of the Holarctic. 2015;2:334–342. (In Russ.).Шпак О. В., Парамонов А. Ю. Наблюдения за гренландскими китами (Balaena mysticetus) в Шантарском регионе Охотского моря; потенциальные угрозы для восстановления численности популяции // Морские млекопитающие Голарктики. 2015. Т. 2. С. 334–342.Shpak O. V., Paramonov A. Yu. The bowhead whale, Balaena mysticetus Linnaeus, 1758, in the western Sea of Okhotsk (2009–2016): distribution pattern, behavior, and threats. Russ. J. Mar. Biol. 2018;44(3):210–218. DOI: https://doi.org/10.1134/S1063074018030082.Shpak O. V., Paramonov A. Yu. The bowhead whale, Balaena mysticetus Linnaeus, 1758, in the western Sea of Okhotsk (2009–2016): distribution pattern, behavior, and threats // Russ. J. Mar. Biol. 2018. Vol. 44, N3. P. 210–218. DOI: https://doi.org/10.1134/S1063074018030082Volkov A. F. Integral’nye skhemy kolichestvennogo raspredeleniya massovykh vidov zooplanktona dal’nevostochnykh morei i severo-zapadnoi chasti Tikhogo okeana po srednemnogoletnim dannym (1984–2006 gg.) = [Integral schemes of quantitative distribution of abundant species of zooplankton of the Far Eastern seas and the Northwest Pacific Ocean on average long-term data (1984–2006)]. Izvestiya TINRO. 2008;154:135–143. (In Russ.).Волков А. Ф. Интегральные схемы количественного распределения массовых видов зоопланктона дальневосточных морей и северо-западной части Тихого океана по среднемноголетним данным (1984–2006 гг.) // Изв. ТИНРО. 2008. Т. 154. С. 135–143.Steinberg D. K., Landry M. R. Zooplankton and the ocean carbon cycle. Annu. Rev. Mar. Sci. 2017;9:413–444. DOI: 10.1146/annurev-marine-010814-015924.Steinberg D. K., Landry M. R. Zooplankton and the ocean carbon cycle // Annu. Rev. Mar. Sci. 2017. Vol. 9. P. 413–444. DOI: 10.1146/annurev-marine-010814–015924.Reilly S., Hedley S., Borberg J., Hewitt R., Thiele D., Watkins J., Naganobu M. Biomass and energy transfer to baleen whales in the South Atlantic sector of the Southern Ocean. Deep-Sea Research. Pt. II. 2004;51:1397–1409. https://doi.org/10.1016/j.dsr2.2004.06.008.Reilly S., Hedley S., Borberg J., Hewitt R., Thiele D., Watkins J., Naganobu M. Biomass and energy transfer to baleen whales in the South Atlantic sector of the Southern Ocean // Deep-Sea Research. Pt. II. 2004. Vol. 51. P. 1397–1409. https://doi.org/10.1016/j.dsr2.2004.06.008.Tishchenko P. Ya., Lobanov V. B., Shul’kin V.M., Melnikov V. V., Tsoy I. B., Tishchenko P. P., Bannov V. A., Belous O. V., Vasileva L. E., Elovskaya O. A., Sagalaev S. G., Fedorets Yu. V. Comprehensive research of the coastal water area of the Sea of Japan and Sea of Okhotsk under the influence of river runoff (cruise 71 of the R/V Professor Gagarinskii). Oceanology. 2018;58(2):325–327. DOI: 10.7868/S0030157418020193.Tishchenko P. Ya., Lobanov V. B., Shul’kin V.M., Melnikov V. V., Tsoy I. B., Tishchenko P. P., Bannov V. A., Belous O. V., Vasileva L. E., Elovskaya O. A., Sagalaev S. G., Fedorets Yu. V. Comprehensive research of the coastal water area of the Sea of Japan and Sea of Okhotsk under the influence of river runoff (cruise 71 of the R/V Professor Gagarinskii) // Oceanology. 2018. Vol. 58, N2. P. 325–327. DOI: 10.7868/S0030157418020193.Tishchenko P. Ya., Lobanov V. B., Tishchenko P. P., Semkin P. Yu., Sergeev A. F., Anisimova A. A., Barabanshchikov Yu.A., Melnikov V. V., Ryumina A. A., Sagalaev S. G., Ulanova O. A., Shvetsova M. G., Shkirnikova E. M. Hydrochemical study of Academy Bay (Sea of Okhotsk). Oceanology. 2022;62(1):80–92. DOI: 10.31857/S0030157422010166.Tishchenko P. Ya., Lobanov V. B., Tishchenko P. P., Semkin P. Yu., Sergeev A. F., Anisimova A. A., Barabanshchikov Yu.A., Melnikov V. V., Ryumina A. A., Sagalaev S. G., Ulanova O. A., Shvetsova M. G., Shkirnikova E. M. Hydrochemical study of Academy Bay (Sea of Okhotsk) // Oceanology. 2022. Vol. 62, N1. P. 80–92. DOI: 10.31857/S0030157422010166.Semkin P. Yu., Tishchenko P. Ya., Pavlova G. Yu., Sagalaev S. G., Tishchenko P. P., Khodorenko N. D., Shkirnikova E. M., Shvetsova M. G. Effect of river runoff on the hydrochemical characteristics of water in Udskaya Bay and Nikolaya Bay (the Sea of Okhotsk) in summer. Oceanology. 2021;61(3):338–350. DOI: 10.31857/S0321059622050145.Semkin P. Yu., Tishchenko P. Ya., Pavlova G. Yu., Sagalaev S. G., Tishchenko P. P., Khodorenko N. D., Shkirnikova E. M., Shvetsova M. G. Effect of river runoff on the hydrochemical characteristics of water in Udskaya Bay and Nikolaya Bay (the Sea of Okhotsk) in summer // Oceanology. 2021. Vol. 61, N3. P. 338–350. DOI: 10.31857/S0321059622050145.Ivashchenko Yu., Clapham Ph. Bowhead whales Balaena mysticetus in the Okhotsk Sea. Mammal Rev. 2010;40(1):65–89. DOI: 10.1111/j.1365–2907.2009.00152.x.Ivashchenko Yu., Clapham Ph. Bowhead whales Balaena mysticetus in the Okhotsk Sea // Mammal Rev. 2010. Vol. 40, N1. P. 65–89. DOI: 10.1111/j.1365–2907.2009.00152.x.Zolotukhin S. F. Predvaritel’naya otsenka nerestovogo fonda kety i gorbushi Tuguro-Chumikanskogo raiona (Okhotskoe more) = [Preliminary assessment of the spawning stock of chum and pink salmon in the Tuguro-Chumikanskiy district (Okhotsk Sea)]. Chteniya pamyati Vladimira Yakovlevicha Levanidova. 2005;3:622–628. (In Russ.).Золотухин С. Ф. Предварительная оценка нерестового фонда кеты и горбуши Тугуро-Чумиканского района (Охотское море) // Чтения памяти Владимира Яковлевича Леванидова. 2005. Вып. 3. С. 622–628.Shpak O. V., Meschersky I. G., Glazov D. M., Litovka D. I., Kuznetsova D. M., Rozhnov V. V. Structure and assessment of beluga whale, Delphinapterus leucas, populations in the Russian Far East. Mar. Fish. Rev. 2020;81(3–4):72–86. DOI: https://doi.org/10.7755/MFR.81.3-4.3.Шпак О. В., Парамонов А. Ю. Наблюдения за белухами (Delphinapterus leucas), косатками (Orcinus orca), гладкими китами (Balaenidae) в Ульбанском заливе Охотского моря // Морские млекопитающие Голарктики. 2012. Т. 2. C. 395–400.Jonsson B., Jonsson N. Migratory Atlantic salmon as vectors for the transfer of energy and nutrients between freshwater and marine environments. Freshwater Biology. 2003;48:21–27. DOI: https://doi.org/10.1046/j.1365–2427.2003.00964.x.Shpak O. V., Meschersky I. G., Glazov D. M., Litovka D. I., Kuznetsova D. M., Rozhnov V. V. Structure and assessment of beluga whale, Delphinapterus leucas, populations in the Russian Far East // Mar. Fish. Rev. 2020. Vol. 81, N3–4. P. 72–86.Tishchenko P. P., Tishchenko P. Ya., Semkin P. Yu., Shvetsova M. G. Phytoplankton primary production in the coastal water surrounding Shantar Archipelago. Russ. J. Mar. Biol. 2023;49(1):47–55.Jonsson B., Jonsson N. Migratory Atlantic salmon as vectors for the transfer of energy and nutrients between freshwater and marine environments // Freshwater Biology. 2003. Vol. 48. P. 21–27. DOI: https://doi.org/10.1046/j.1365–2427.2003.00964.x.Shpak O. V., Paramonov A. Yu. Nablyudeniya za belukhami (Delphinapterus leucas), kosatkami (Orcinus orca), gladkimi kitami (Balaenidae) v Ul’banskom zalive Okhotskogo morya = [Observations on the white whales (Delphinapterus leucas), killer whales (Orcinus orca), right whales (Balaenidae) in the Ulban Bay of the Sea of Okhotsk]. Marine Mammals of the Holarctic. 2012;2:395–400. (In Russ.).Tishchenko P. P., Tishchenko P. Ya., Semkin P. Yu., Shvetsova M. G. Phytoplankton primary production in the coastal water surrounding Shantar Archipelago // Russ. J. Mar. Biol. 2023. Vol. 49, N1. P. 47–55.Shuntov V. P., Temnykh O. S. Tikhookeanskie lososi v morskikh i okeanicheskikh ekosistemakh = [Pacific salmon in marine and ocean ecosystems]. Vol. 1. Vladivostok: TINRO-Center; 2008. 481 s. (In Russ.).Шунтов В. П., Темных О. С. Тихоокеанские лососи в морских и океанических экосистемах. Т. 1. Владивосток: ТИНРО-Центр, 2008. 481 с.Volobuev V. V., Marchenko S. L. Tikhookeanskie lososi kontinental’nogo poberezh’ya Okhotskogo morya (biologiya, populyatsionnaya struktura, dinamika chislennosti, promysel) = [Pacific salmon of the continental coast of the Okhotsk Sea (biology, population structure, abundance dynamics, fishery)]. Magadan: North-East Sci. Center FEB RAS; 2011. 303 s. (In Russ.).Волобуев В. В., Марченко С. Л. Тихоокеанские лососи континентального побережья Охотского моря (биология, популяционная структура, динамика численности, промысел). Магадан: СВНЦ ДВО РАН, 2011. 303 с.Lowry L., Frost K. J. Foods and feeding of bowhead whales in western and northern Alaska. Sci. Rep. Whales Res. Inst. 1984;(35):1–16.Lowry L., Frost K. J. Foods and feeding of bowhead whales in western and northern Alaska // Sci. Rep. Whales Res. Inst. 1984. N35. P. 1–16.Lowry L. F., Sheffield G., George J. C. Bowhead whale feeding in the Alaskan Beaufort Sea, based on stomach contents analysis. J. Cetacean Res. Manage. 2004;6(3):215–223.Lowry L. F., Sheffield G., George J. C. Bowhead whale feeding in the Alaskan Beaufort Sea, based on stomach contents analysis // J. Cetacean Res. Manage. 2004. Vol. 6, N3. P. 215–223.Tretyakova M. O., Vardavas A. I., Vardavas C. I., Iatrou E. I., Stivaktakis P. D., Burykina T. I., Mezhuev Ya.O., Tsatsakis A. M., Golokhvast K. S. Effects of coal microparticles on marine organisms: A review. Toxicology Reports. 2021;8:1207–1219. DOI: 10.1016/j.toxrep.2021.06.006.Tretyakova M. O., Vardavas A. I., Vardavas C. I., Iatrou E. I., Stivaktakis P. D., Burykina T. I., Mezhuev Y. O., Tsatsakis A. M., Golokhvast K. S. Effects of coal microparticles on marine organisms: A review // Toxicology Reports. 2021. Vol. 8. P. 1207–1219. DOI: 10.1016/j.toxrep.2021.06.006.