Проект по восстановлению Tuolumne River привел к незамедлительному началу нереста Chinook salmon

Специалисты по восстановлению среды обитания в California завершили масштабные инженерные работы на реке Tuolumne River, уложив тысячи тонн гравия, крупные валуны и целые деревья для восстановления деградировавших нерестилищ автохтонных видов рыб. Спустя считанные дни после того, как тяжелая техника покинула русло реки, ученые-ихтиологи зафиксировали, что Chinook salmon осеннего хода активно откладывает и оплодотворяет икру на вновь созданных галечных перекатах, согласно данным мониторинга, представленным исследовательской консалтинговой компанией в области рыболовства FISHBIO и подробно описанным TOI Science Desk. Проект, в рамках которого было восстановлено около 4.78 акра русловой среды обитания, представляет собой целенаправленную попытку компенсировать десятилетия дефицита гравия и деградации русла на одном из главных притоков San Joaquin Valley.

## Key facts

- Бригады выгрузили более 24,000 кубических ярдов сортированного гравия в русло Tuolumne River для восстановления естественных русловых форм. - Площадь зоны восстановления составила 4.78 акра, включая 80 крупных валунов и 49 неповрежденных корневых комлей и поваленных деревьев для создания гидравлических укрытий и мест нагула молоди. - Биологи зафиксировали, как Chinook salmon формирует нерестовые бугры (гнездовые углубления в гравии) на вновь созданных перекатах всего через несколько дней после завершения работы строительной техники. - Река Tuolumne River берет начало в Yosemite National Park и протекает приблизительно 150 миль до слияния с San Joaquin River, служа важнейшей артерией для Central Valley Chinook salmon осеннего хода. - Гидротехнические сооружения выше по течению, прежде всего Don Pedro Dam, исторически блокировали естественное поступление гравия, лишая нижележащие участки субстрата, необходимого лососю для размножения.

## What happened

В течение строительного окна конца лета и начала осени, специально выбранного для минимизации беспокойства мигрирующих гидробионтов, подрядчики по гражданскому строительству и специалисты по восстановлению водных экосистем преобразовали участок нижнего течения Tuolumne River площадью почти пять акров. Русло реки на этом отрезке страдало от длительного врезания и огрубления донных отложений — условий, при которых высокоскоростной поток вымывает мелкий гравий, оставляя неподвижную мостовую из булыжника или обнаженные коренные породы, непригодные для выкапывания нерестовых гнезд.

Чтобы обратить эту деградацию вспять, операторы тяжелой техники завезли и профилировали более 24,000 кубических ярдов окатанного речного гравия и мелкого булыжника на 4.78 акра русла и пойменного края. Осадочный материал был спланирован в динамические русловые формы, известные как перекаты — мелководные, быстротечные участки реки, где вода фильтруется сквозь пористый гравий, доставляя насыщенную кислородом воду, критически важную для инкубации эмбрионов рыб, и унося продукты метаболизма.

Наряду с осадочными отложениями рабочие разместили структурные элементы, призванные восстановить естественную архитектуру реки. Они включали 80 отдельных валунов, стратегически сгруппированных для перенаправления течений, создания промоин и зон отдыха с низкой скоростью потока для мигрирующей взрослой рыбы. Кроме того, рабочие закрепили 49 целых деревьев и корневых комлей в берегах и по краям русла. Такие крупные древесные остатки выполняют множество экологических функций: они задерживают сплавной материал, способствуют колонизации макробеспозвоночными, служащими кормом для растущей молоди, и обеспечивают сложное физическое верхнее укрытие от птичьих и наземных хищников.

Полевые биологи, проводившие мониторинг участка сразу после завершения строительства, наблюдали, как взрослые особи Chinook salmon заходят на восстановленный отрезок. Было зафиксировано, что рыбы устраивают нерестовые гнезда непосредственно на свежеуложенных гравийных косах. Столь быстрая реакция свидетельствует о том, что мигрирующие взрослые особи активно искали дефицитный подходящий субстрат в разгар осеннего нереста, заняв созданные человеком перекаты, как только осел шлейф взвешенных осадков.

## Why it matters

Мгновенное заселение вновь уложенного гравия нерестящимся лососем демонстрирует острые физические препятствия, ограничивающие в настоящее время популяции лососевых в Central Valley. Осенняя Chinook salmon (Oncorhynchus tshawytscha) в Central Valley штата California исторически составляла основу коммерческого и спортивного рыболовства штата, одновременно выполняя роль ключевого экологического звена, транспортирующего питательные вещества морского происхождения вглубь материковых пресноводных систем. Однако десятилетия водозаборов, добычи гравия и строительства плотин привели к исторически низкому уровню популяций.

В последние годы дефицит возвращающихся взрослых особей лосося вызвал серьезные экономические трудности в прибрежных сообществах California и Oregon. Pacific Fishery Management Council и California Department of Fish and Wildlife несколько лет подряд закрывали или резко ограничивали сезоны коммерческого и рекреационного морского промысла лосося из-за катастрофических прогнозов численности стад рек Sacramento и San Joaquin. Восстановление самоподдерживающегося естественного воспроизводства является главным регуляторным условием для отмены этих разрушительных прибрежных запретов.

С точки зрения гидрологии и науки о восстановлении экосистем быстрое освоение этого вмешательства на площади 4.78 акра служит подтверждением эффективности физического моделирования русловых форм. Многим инвестициям в среду обитания требуются годы, чтобы продемонстрировать измеримую биологическую отдачу. Когда находящийся под угрозой исчезновения или испытывающий стресс анадромный вид колонизирует искусственный перекат в течение 72–96 часов после освобождения площадки, это подтверждает, что нехватка пригодного нерестового гравия нужного размера является прямым лимитирующим фактором на данном участке, а не просто температура или химический состав воды. Это доказывает, что целенаправленные микромасштабные инженерные решения могут давать немедленную практическую отдачу даже в сильно зарегулированных и измененных водосборных бассейнах.

## The background

Река Tuolumne River является одним из трех основных притоков снегового питания, формирующих бассейн нижнего течения San Joaquin River, наряду с реками Stanislaus и Merced. До европейского заселения и золотой лихорадки сотни тысяч диких лососей ежегодно возвращались в Tuolumne, используя высокогорные нерестилища и обширные поймы, простиравшиеся по всей равнине Central Valley.

Гидрология водосбора необратимо изменилась в конце XIX и на протяжении XX века. Строительство водохранилищной инфраструктуры, кульминацией которого стало завершение в 1971 году New Don Pedro Dam, перекрыло реку для обеспечения коммунального водоснабжения San Francisco Bay Area через систему Hetch Hetchy и подачи поливной воды для сельскохозяйственных округов в округах Stanislaus и Tuolumne. Хотя New Don Pedro Dam обеспечивает жизненно важную водную безопасность, защиту от наводнений и выработку гидроэлектроэнергии, она образует непреодолимый барьер для прохода рыбы вверх по течению. Еще более пагубно для геоморфологии низовий то, что водохранилище задерживает 100 процентов крупнозернистых осадков, гравия и крупной древесины, естественным образом переносимых с гранитных высокогорий Sierra Nevada.

В отсутствие притока наносов сверху регулируемые попуски из плотины вымывают подвижный гравий вниз по течению в многоводные годы без его восполнения — процесс, известный как гравийное истощение. Ниже плотин реки постепенно смывают галечные отмели, необходимые лососю, оставляя либо армирующий слой тяжелых камней, который рыба не может разрыть, либо глубокие малоподвижные плесы, где обитают интродуцированные хищные тепловодные рыбы, такие как полосатый окунь и большеротый окунь. Кроме того, историческая промышленная добыча нерудных материалов велась непосредственно со дна русла нижней Tuolumne для строительства автомагистралей и фундаментов, что превратило широкие разветвленные русла в негабаритные застойные карьеры. Современные программы восстановления на Tuolumne действуют в рамках соглашений между водными округами, государственными природоохранными ведомствами и местными экологическими фондами с целью физической доставки сортированного гравия автотранспортом взамен удерживаемого плотинами.

## Reaction

Хотя официальные публичные заявления регулирующих органов не приводились в первоначальном сообщении, региональные биологические наблюдатели и ученые-ихтиологи внимательно следили за быстрой колонизацией участка. Специалисты по восстановлению рек обычно рассматривают немедленное строительство нерестовых гнезд как недвусмысленный краткосрочный показатель успеха, особенно учитывая значительные финансовые и логистические ресурсы, необходимые для поиска, промывки, сортировки и укладки 24,000 кубических ярдов речных наносов.

Сельскохозяйственные водные агентства и муниципальные водопользователи региона, включая Turlock Irrigation District и Modesto Irrigation District, традиционно подчеркивают добавление гравия и проекты по созданию среды обитания, не связанные с изменением водного режима, как свидетельство того, что восстановление популяций рыб может быть достигнуто за счет точечной русловой инженерии, а не исключительно путем обязательного увеличения естественного речного стока. Напротив, ассоциации коммерческого рыболовства и экологические неправительственные организации часто указывают на публичных площадках, таких как слушания California State Water Resources Control Board, что структурные меры вроде укладки гравия могут быть успешными в долгосрочной перспективе только в сочетании с достаточными объемами холодных весенних попусков, позволяющими вылупившейся молоди выжить при скате вниз по течению через Sacramento-San Joaquin River Delta.

## What we don't know yet

Несмотря на обнадеживающее визуальное подтверждение нереста, ряд жизненно важных данных остается непроверенным. Пока неизвестно, успешно ли пройдет инкубация отложенной на этих новых перекатах икры и появится ли жизнеспособная молодь. Инкубация сильно зависит от концентрации мелкодисперсных осадков, температуры воды, уровня растворенного кислорода в поровом пространстве меж гравия и стабильности речного стока в предстоящие зимние месяцы.

Кроме того, в первоначальном отчете не указано количество обнаруженных отдельных гнезд, равно как и общее число взрослых нерестящихся особей, отмеченных на участке. Также не установлено, являются ли вернувшиеся взрослые рыбы особями дикого происхождения или особями рыбоводных заводов, пришедшими с близлежащих предприятий на реках Tuolumne или Merced. Наконец, долговечность уложенного материала остается непроверенной: последующие паводки могут либо стронуть и рассеять 24,000 кубических ярдов гравия вниз по течению, либо похоронить его под более мелкими наносами, что потребует дальнейшего технического обслуживания.

## What to watch

В течение следующих четырех-шести месяцев техники-ихтиологи будут проводить регулярные учеты снулой рыбы и нерестовых бугров для количественной оценки общего репродуктивного выхода в пределах восстановленной зоны в 4.78 акра. В конце зимы и начале весны биологический мониторинг сместится в сторону отлова конусными ловушками (rotary screw trap), которые перехватывают скатывающуюся молодь лосося для оценки успешности выхода из гнезд и размерно-весового распределения.

Наблюдателям также следует отслеживать решения по региональному гидрологическому управлению в преддверии влажного сезона. Попуски из Don Pedro Dam, контролируемые местными ирригационными округами, будут определять глубину и скорость воды над этими перекатами, напрямую влияя на выживаемость икры. За пределами Tuolumne этот быстрый биологический отклик, вероятно, будет упоминаться в предстоящих регуляторных дебатах вокруг обновления плана California Bay-Delta Plan и добровольных соглашений по среде обитания, в рамках которых директивные органы оценивают, может ли расширение практики искусственной отсыпки гравия на других реках Central Valley оправдать сбалансированные объемы водозабора.

Данный материал основан на сообщении, опубликованном TOI Science Desk, с использованием данных полевых наблюдений и документации мониторинга от консалтинговой компании в области рыболовства FISHBIO.