Changes in the ice regime of Lake Baikal in spring and its impact on the Baikal seal (Pusa sibirica, Pinnipedia)

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

Lake Baikal freezes annually for a long period of time and the life of the Baikal seal (Pusa sibiricaGmelin, 1788), which inhabits the lake, is essentially connected with ice, so its well-being is determined by the ice regime. The dynamics of the ice regime in 2002–2023 generally corresponds to climatic forecasts about the reduction of the ice period duration, but the processes of ice cover formation and decay were very dynamic. In the cold 2000s the ice cover remained 7–14 days longer, the water area of the southern part of the lake became clear between May 20 and 28. In the relatively “warm” 2010s, 50% of the seasons the ice disappeared before May 10, and 50% of the seasons between May 12–28. In the 2020s, the weather was unstable but generally colder; in 2020 and 2022, Baikal ice cleared early (May 1 and 6), and in 2021 and 2023, later (May 20 and 25) – later (May 20 and 25). Ice clearance of the northern part of Baikal in the “zero” years was predominantly completed in June (75% of seasons); in the 2010s – 70% of seasons ice clearance occurred in May, and in the 2020s ice disappeared in May (2020 and 2022) or in the first decade of June (2021 and 2023). A review of published data related to the ice period of the seal’s life (including paleoclimatic reconstructions) has shown that against the background of global warming the habitat conditions of the species are changing mainly in a negative direction, especially reproduction conditions are deteriorating. The reduced duration of floating ice in some years leads to the appearance of a large number of animals that did not have time to molt on ice, and molting is delayed indefinitely, probably creating physiological preconditions for pathologies. This leads to a change in the time budget of these animals in favor of coastal rookeries, where they continue molting, to the detriment of feeding time. Presumably, warming has provoked the emergence and spread of alopecia syndrome, which was absent in the 1970s–1990s. Critically significant changes for the population of the Baikal seal have not been noted, but some adjustments in behavior during the feeding period have been observed (disruption of migrations, increased role of the coast). It is stated that the Baikal seal has a high ecological plasticity, thanks to which the population will be preserved even in conditions of further warming.

About the authors

E. A. Petrov

Baikal Museum of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: evgen-p@yandex.ru
pos. Listvyanka, Irkutsk region, Russia

A. B. Kupchinsky

Baikal Museum of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: evgen-p@yandex.ru
pos. Listvyanka, Irkutsk region, Russia

References

  1. Байкал: атлас. 1993. М.: Федеральное агентство геодезии и картографии России.
  2. Безрукова Е.В., Богданов Ю.А., Вильяме Д. и др. 1991. Глубокие изменения экосистемы озера Байкал в голоцене // Докл. АН СССР. Т. 319. С. 1226.
  3. Белых О.И., Тихонова И.В., Кузьмин А.В. и др.2020. Токсин-продуцирующие цианобактерии в озере Байкал и водоемах Байкальского региона (обзор) // Теоретические проблемы экологии. № 1. С. 21.
  4. Бизиков В.А., Петерфельд В.А., Черноок В.И. и др.2021. Методические рекомендации по проведению учета приплода байкальской нерпы (Pusa sibirica) с беспилотных летательных аппаратов в Байкальском рыбохозяйственном бассейне. М.: ФГБНУ “ВНИРО”.
  5. Герасимов Ю.В., Соломатин Ю.И., Базаров М.И.и др.2024. Влияние потепления климата на популяционные показатели рыб водоемов верхней Волги // Биология внутр. вод. Т. 17. № 4. С. 58. https://doi.org/10.31857/S0320965224040074
  6. Гурова Л.А., Пастухов В.Д.1974. Питание и пищевые взаимоотношения пелагических рыб и нерпы Байкала. Новосибирск: Наука.
  7. Дмитриева О.А., Семенова А.С., Казакова Е.Ю. 2024. Структура и динамика планктонных сообществ в прибрежной зоне Куршского залива Балтийского моря в 2017–2021 гг. в период цианобактериальных “цветений” воды // Биология внутр. вод. Т. 17. № 1. С. 22. https://doi.org/10.31857/S0320965224010028
  8. Егорова Л.И., Елагин О.К., Иванов М.К. и др.1992. Питание байкальской нерпы: состояние проблемы. 1. Метод и результаты исследования питания в конце 80-х годов // Сиб. биол. журн. № 4. С. 40.
  9. Егорова Л.И., Петров Е.А. 1998. Некоторые эколого-физиологические аспекты питания и роста щенков байкальской нерпы (Pusa sibirica) // Журн. эвол. биохим. и физиол. Т. 34. № 5. С. 591.
  10. Иванов М.К.1982. Кожно-волосяной покров байкальской нерпы // Морфофизиологические и экологические исследования байкальской нерпы. Новосибирск: Наука. С. 20.
  11. Иванов М.К., Петров Е.А., Тимонин А.П.1992. Питание байкальской нерпы: состояние проблемы. 2. Возможности “отолитной” методики // Сиб. биол. журн. № 4. С. 47.
  12. Иванов Т.М.1938. Байкальская нерпа, еe биология и промысел // Изв. Биол.-геогpаф. НИИ пpи Вост.-Сиб. гос. ун-те. Т. 8. Вып. 1–2. С. 1.
  13. Изместьева Л.Р., Павлов Б.К., Шимараева С.В.2001. Современное состояние экосистемы озера Байкал и тенденции его изменения // Тез. докл. VIII съезда гидробиол. об-ва РАН. Т. 1. (Калининград, 16–23 сентября 2001 г.). Калининград: б/и. С. 12.
  14. Кожов М.М.1972. Очерки по байкаловедению. Иркутск: Вост.-Сиб. книж. изд-во.
  15. Кузьмин С.Б.2017. Палеогеографические события Прибайкалья в позднем неоплейстоцене и голоцене // Географ. вестн. Т. 4. № 43. С. 22. https://doi.org/10.17072/2079-7877-2017-4-22-38
  16. Куимова Л.Н., Шерстянкин П.П.2008. Анализ изменчивости характеристик ледового режима озера Байкал и Арктики по материалам наблюдений с 1950 г. // Изменение климата Центральной Азии: социально-экономические и экологические последствия: Матер. Междунар. симп. (24 октября 2008 г., Чита, Россия). Чита: Изд-во ЗабГГПУ. С. 17.
  17. Медведев Н.В.2008. Ластоногие Фенноскандии и глобальное потепление: Мониторинг и прогноз // Морские млекопитающие Голарктики: Сб. науч. тр. по матер. Пятой междунар. конф. Одесса, Украина 14–18 октября 2008 г. С. 355.
  18. Мещерский С.И., Мещерский И.Г., Соловьева М.А., Рожнов В.В.2023. Генетические особенности популяции байкальской нерпы (Pusa sibirica) // Докл. РАН. Науки о жизни. Т. 511. С. 340. https://doi.org/1031857/S2686738923700245
  19. Номенклатура морских льдов. 1974. Условные обозначения для ледовых карт. Л.: Гидрометеоиздат.
  20. Олькова А.С. 2024. Определение последствий изменения климата для водных экосистем методами биотестирования: обзор // Биология внутр. вод. Т. 17. № 3. С. 494. https://doi.org/10.31857/S0320965224030122
  21. Пастухов В.Д. 1961. Об осеннем и раннезимнем распределении нерпы на Байкале // Изв. Сиб. отд. АН СССР. № 2. С. 108.
  22. Пастухов В.Д.1971. О концентрации, распределении и питании нерпы // Лимнология придельтовых пространств Байкала. Л.: Наука. С. 278.
  23. Пастухов В.Д. 1978. Нерпа // Проблемы Байкала. Новосибирск: Наука. С. 251.
  24. Пастухов В.Д.1987. Байкальская нерпа // Путь познания Байкала. Новосибирск: Наука. С. 258.
  25. Пастухов В.Д.1993. Байкальская нерпа: биологические основы рационального использования и охраны ресурсов. Новосибирск: ВО Наука.
  26. Петров Е.А.1997. Распределение байкальской нерпыPusa sibirica // Зоол. журн. Т. 76. № 10. С. 1202.
  27. Петров Е.А., Сиделева В.Г., Стюарт Б.,Мельник Н.Г.1993. Питание байкальской нерпы: состояние проблемы. 5. Нырятельное поведение и экология питания // Сиб. биол. журн. № 6. С. 32.
  28. Петров Е.А., Купчинский А.Б., Фиалков В.А.2021а. К вопросу о значении береговых лежбищ в жизни байкальской нерпы (Pusa sibiricaGm.) в условиях потепления климата // Международный научно-исследовательский журнал. № 3(105). Ч. 2 (март). С. 42. https://doi.org/10.23670/IRJ.2021.105.3.032
  29. Петров Е.А., Купчинский А.Б., Фиалков В.А., Бадардинов А.А.2021б.Значение берега в жизни байкальской нерпы (Pusa sibiricaGmelin, 1788, Pinnipedia). № 3. Функционирование лежбищ байкальской нерпы на о. Тонкий (Ушканьи острова, оз. Байкал) по материалам видео наблюдений // Зоол. журн. Т. 100. № 7. С. 823. https://doi.org/10.31857/S0044513421070102
  30. Петров Е.А., Купчинский А.Б.2022. Вселение байкальской нерпы (Pusa sibiricaGm.) в озеро Байкал и современные угрозы популяции в связи с изменением климата. Сообщение 2. Палеоусловия эволюции байкальской нерпы (Pusa sibiricaGm.) в оз. Байкал и современные угрозы в связи с потеплением климата // Изв. Иркутск. госуниверситета. Серия “Биология. Экология”. Т. 42. С. 37. https://doi.org/10.26516/2073-3372.2022.42.37
  31. Петров Е.А., Купчинский А.Б. 2024. Западное побережье оз. Байкал как место обитания байкальской нерпыPusa sibiricaв летний период // Изв. ТИНРО. Т. 204. № 1. С. 112. https://doi.org/10.26428/1606-9919-2024-204-112-133
  32. Ружич В.В., Псахье С.Г., Черных Е.Н. и др.2016. Ледовый покров озера Байкал как представительная блочная среда для физического моделирования геодинамических процессов в литосфере // Физическая мезомеханика. № 6. С. 41.
  33. Сватош З.Ф. 1926. Байкальский тюлень (Phocabaicalensis) и промысел его. Баргузинский соболиный заповедник. Байкал // Природа и охота / под ред. зоолога Украинской Академии наук Н. Шарлеманя (приложение к журналу “Украинский охотник и рыболов”). Киев: ВУСОР. С. 29.
  34. Сиделев С.И., Корнева Л.Г., Чернова Е.Н., Сахарова Е.Г. 2024. Первые данные о цианотоксинах и генах их биосинтеза в фитопланктоне мезотрофного оз. Плещеево (Россия) в период цветения воды цианобактериейGloeotrichia echinulata // Биология внутр. вод. Т. 17. № 6. С. 1016. https://doi.org/10.31857/S0320965224060145
  35. Смирнова М.М., Ежова Е.Е.2024. Присутствие суммарных микроцистинов в литорали западного побережья Куршского залива Балтийского моря в 2011–2018 гг. (по данным иммунохроматографического анализа) // Биология внутр. вод. Т. 17. № 1. С. 142. https://doi.org/10.31857/S0320965224010123
  36. Соловьeва М.А., Пилипенко Г.Ю., Глазов Д.М.и др.2020. Активность перемещений байкальской нерпы по данным спутникового мечения // Тр. ВНИРО. № 181. С. 92. https://doi.org/10.36038/2307-3497-2020-181-92-101
  37. Сутырина Е.Н.2017. Межгодовая изменчивость и прогноз весенних ледовых явлений на оз. Байкал и водохранилищах Ангарского каскада // Лед и Снег. Т. 57. № 1. С. 108. https://doi.org/10.15356/2076-6734-2017-1-108-116
  38. Шимараев М.Н.2008. О влиянии Северо-Атлантического колебания (NAO) на ледово-термические процессы на Байкале // Докл. Академии наук. Т. 423. № 3.C. 397.
  39. Шимараев М.Н., Гранин Н.Г. Куимова Л.Н.1995. Опыт реконструкций гидрофизических условий в Байкале в позднем плейстоцене и голоцене // Геология и геофизика. Т. 36. № 8. С. 97.
  40. Шимараев М.Н., Куимова Л.Н., Синюкович В.Н. и др.2002. О проявлении на Байкале глобальных изменений климата в ХХ столетии // Докл. Академии наук. Т. 383. № 3. С. 397.
  41. Шимараев М.Н., Мизандронцев И.Б.2003 Об изменениях в экосистеме Байкала в позднем плейстоцене и голоцене // Докл. Академии наук. Т. 388. № 3. С. 395.
  42. Шимараев М.Н., Сизова Л.Н., Троицкая Е.С. и др.2019. Ледово-термический режим озера Байкал в условиях современного потепления (1950–2017 гг.) // Метеорология и гидрология. № 10. С. 67.
  43. Шостакович В.Б. 1908.Лед на озере Байкал. СПб.: Изд-во Глав. гидрограф. Управления.С. 331.
  44. Arnason U., Gullberg A., Janke A. et al.2006. Pinniped Phylogeny and a New Hypothesis for Their Origin and Dispersal // Mol. Phylogenet. Evol. V. 41. P. 345. https://doi.org/10.1016/j.ympev.2006.05.022
  45. Bengtsson O., Lydersen С., Kovacs K.M., Lindström U.2020. Ringed seal (Pusa hispida) diet on the west coast of Spitsbergen, Svalbard, Norway: during a time of ecosystem change // Polar Biol. V. 43. P. 773. https://doi.org/10.1007/s00300-020-02684-5
  46. Bowen L., Miles A.K., Stott J. et al. 2015. Enhanced biologicalprocesses associated with alopecia in polar bears (Ursus maritimus) // Sci. Tot. Environ. V. 529. Р. 114. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2015.05.039
  47. Burek K.A., Gulland F., O’Hara T.M.2008. Effects of climate change on Arctic marine mammal health // Ecol. Applications. V. 18 (sp2). S126–S134.
  48. Dombrovsky L.A.2024. Methodological basis for calculations of solar heating of snow and snow melting in polar summer: a brief review. V. 1. № 4. Academia Engineering. https://doi.org/10.20935/AcadEng7410
  49. Ferguson S.H., Young B.G., Yurkowski D.J. et al. 2017. Demographic, ecological, and physiological responses of ringed seals to an abrupt decline in sea ice availability. PeerJ 5: e2957. https://doi.org/10.7717/peerj.2957
  50. Hampton S.E., Izmest’eva R.L., Moorem V. et al. 2008. Sixty years of environmental change in the world’s largest freshwater lake – Lake Baikal, Siberia // Global Change Biol. V. 14. P 1. https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2008.01616.x
  51. Izmest’eva L.R., Moore M.V., Hampton S.E. et al.2016. Lake-wide physical and biological trends associated with warming in Lake Baikal // J. Great Lakes Res. V. 42. № 1. P. 6. https://doi.org/10.1016/j.jglr.2015.11.006
  52. Kovacs K.M. Aguilar A., Aurioles D.2012.Global threats to pinnipeds // Mar. Mammal Sci. V. 28(2). P. 414. https://doi.org/10.1111/j.1748-7692.2011.00479.x
  53. Kovacs K.M., Lydersen C., Overland J.E.,Moore S.E.2011. Impacts of changing sea-ice conditions on Arctic marine mammals // Mar. Biodiv. V. 41. P. 181. https://doi.org/10.1007/s12526-010-0061-0Https
  54. Kouraev A.V., Semovski1 S.V., Shimaraev M.N. et al.2007. The ice regime of Lake Baikal from historical and satellite data: Relationship to air temperature, dynamical, and other factors // Limnol. Oceanogr.V. 52(3). P. 1268. https://doi.org/10.4319/lo.2007.52.3.1268
  55. Kouraev A.V., Zakharova E.A., Kostianoy A.G. et al.2021. Giant ice rings in Southern Baikal: multi-satellite data helps to study ice cover evolution and eddies under ice // The Cryosphere. № 15. P. 4501. https://doi.org/10.5194/tc-15-4501-2021
  56. Laidre K.L., Stirling I., Lowry L.F. et al.2008. Quantifying the sensitivity of arctic marine mammals to climate-induced habitat change // Ecol. Applications. V. 18. № 2. P. 97. https://doi.org/10.1890/06-0546.1
  57. Laidre K.L., Stern H., Kovacs K.M. et al.2015. Arctic marine mammal population status, sea ice habitat loss, and conservation recommendations for the 21st century // Conserv. Biol. V. 29(3). P. 724. https://doi.org/10.1111/cobi.12474
  58. Lavigne D.M., Schmitz O.J.1990. Global warming and increasing population densities: a prescription for seal plagues // Mar. Pollut. Bull. V. 21. P. 280.
  59. Lydersen Ch., Vaquie-Garcia J., Lydersen E. et al.2017. Novel terrestrial haul-out behaviour by ringed seals (Pusa hispida) in Svalbard, in association with harbour seals (Phoca vitulina) // Polar Res. V. 36. P. 1374124. https://doi.org/10.1080/17518369.2017.1374124
  60. Lynch M., Kirkwood R.,Mitchell A. et al. 2011. Prevalence and significance of an alopecia syndrome in Australian fur seals (Arctocephalus pusillus doriferus) // J. Mammal. V. 92(2). P. 342. https://doi.org/10.1644/10-Mamm-a-203.1
  61. Lynch M., Kirkwood R., Gray R. et al. 2012. Arnould Characterization and causal investigations of an alopecia syndrome in Australian fur seals (Arctocephalus pusillus doriferus) // J. Mammal. V. 93(2). P. 504. https://doi.org/10.1644/11-MAMM-A-279.1
  62. McCabe R.M., Hickey B.M., Kudela R.M. et al.2016. An unprecedented coast-wide toxic algal bloom linked to anomalous ocean conditions // Geophys. Res. Lett. V. 43. P. 10366. https://doi.org/10.1002/2016GL070023
  63. Numachi K., Sasaki H., Petrov E., Grachev A.M.1994.Low genetic variability of mitochondrial DNA genome in Baikal seal,Phoca(Pusa)sibirica // Report on “Studies on the animal community, phylogeny and environments in Lake Baikal”. V. 120. P. 17 (in Japanese with English summary).
  64. Petrov E.A., Kupchinsky A.B., Fialkov V.A.2021. Summer coastal rookeries and perspectives of the Baikal seal (Pusa sibirica) population in the conditions of the global warming // Biosyst. Divers. V. 29. № 4. P. 387. https://doi.org/10.15421/012149
  65. Petrov E.A., Kupchinskii A.B.2023. Extended Molting against the Background of Climate Warming Explains the Emergence of the Baikal Seal (Pusa sibirica, Pinnipedia) onto Coastal Rookeries // Biol. Bull. V. 50. № 8. P. 2050. https://doi.org/10.1134/S1062359023080198
  66. Rode K.D., Wilson R.R., Douglas D.C. et al.2018. Spring fasting behavior in a marine apex predator provides an index of ecosystem productivity // Global Change Biol. V. 24. № 1. P. 410. https://doi.org/10.1111/gcb.13933.
  67. Sasaki H., Numachi K., Grachev M.A.2003.The origin and genetic relationships of the Baikal seal,Phoca sibirica, by restriction analysis of mitochondrial DNA // Zool. Sci. V. 20. P. 1417. https://doi.org/10.2108/zsj.20.1417
  68. Smirnov S., Smirnovsky A., Zdorovennova G. et al.2022. Water temperature evolution driven by solar radiation inan ice-covered lake: a numerical study and observational data // Water. V. 14. № 4078. https://doi.org/10.3390/w14244078
  69. Stewart B., Petrov E., Baranov E. et al.1997. Seasonal movements and dive patterns of juvenile Baikal seals,Phoca sibirica // Mar. Mammal Sci. V. 12. № 4. P. 528.
  70. Vacquié-Garcia J., Lydersen Ch., Lydersen E. et al.2021. Seasonal habitat use of a lagoon by ringed seals Pusa hispida in Svalbard, Norway // Mar. Ecol. Progress Series. V. 675. P. 153. https://doi.org/10.3354/meps13822
  71. Willi Y., Kristensen T.N., Sgrò C.M. et al.2022. Conservation genetics as a management tool: the five best-supported paradigms to assist the management of threatened species // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. V. 119. e2105076119.
  72. Yakupova A., Tomarovsky A., Totikov A. et al.2023. Chromosome-length assembly of the Baikal Seal (Pusa sibirica) genome reveals a historically large population prior to isolation in Lake Baikal // Genes. V. 14(3). Р. 619. https://doi.org/10.3390/genes14030619

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences