Changes in the communities in the southwestern Kara Sea as a result of the snow crab (Chionoecetes opilio) invasion

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Until recently, the Kara Sea was a relatively stable ecosystem unaffected by alien species, but in the early 21st century the Arctic shelf was invaded by the snow crab Chionoecetes opilio. This predator has a wide dietary range and can feed on echinoderms, especially ophiuras, molluscs, polychaetes and crustaceans. This article reports data on the study of benthic communities of the southwestern Kara Sea, based on the materials collected in 2014 and 2019 (before and after the mass appearance of the snow crab). The period of 2014–2019 was marked by significant changes in the structure of benthic communities, while abiotic parameters (near-bottom temperature, salinity and sediment characteristics) remained almost constant at the investigated stations. The most significant changes affected the megafauna. The total abundance and biomass of the megabenthos decreased, the abundance of dominant species also reduced, and the species structure became more even. Most likely, the observed transformation of the benthic communities is related to the establishment of the snow crab, the most affected were dominant benthic species, which are the main prey items of this crab.

About the authors

E. V. Rudneva

Shirshov Institute of Oceanology of Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

A. I. Azovsky

Shirshov Institute of Oceanology of Russian Academy of Sciences; Department of General Ecology and Hydrobiology, Faculty of Biology, Lomonosov Moscow State University

Moscow, Russia; Moscow, Russia

A. A. Udalov

Shirshov Institute of Oceanology of Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

A. K. Zalota

Shirshov Institute of Oceanology of Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

M. V. Chikina

Shirshov Institute of Oceanology of Russian Academy of Sciences

Email: chikina@ocean.ru
Moscow, Russia

References

  1. Азовский А.И. Анализ многолетних рядов биологических данных: методологические проблемы и возможные подходы // Журнал общей биологии. 2018. T. 79. № 5. C. 329–341. https://doi.org/10.1134/S0044459618050032
  2. Алексеев Г.В., Иванов Н.Е., Пнюшков А.В., Балакин А.А. Изменения климата в морской Арктике в начале ХХI века // Проблемы Арктики и Антарктики. 2010. № 3. C. 22–34.
  3. Галкин С.В., Веденин А.А., Минин К.В. и др. Макробентос южной части желоба Святой Анны и прилежащих районов Карского моря // Океанология. 2015. T. 55. № 4. C. 677–677. https://doi.org/10.7868/S0030157415040097
  4. Джиллер П. Структура сообществ и экологическая ниша // М.: Мир. 1988. 184 c.
  5. Захаров Д.В., Манушин И.Е., Йоргенсен Л.Л., Стрелкова Н.А. Влияние камчатского краба и краба-стригуна опилио на сообщества мегабентоса Баренцева моря // Морской биологический журнал. 2024. Т. 9. № 1. С. 32–50.
  6. Козловский В.В., Чикина М.В., Кучерук Н.В., Басин А.Б. Структура сообществ макрозообентоса юго-западной части Карского моря // Океанология. 2011. T. 51. № 6. C. 1072–1072.
  7. Кучерук Н.В., Мокиевский В.О., Денисов Н.Е. Макробентос прибрежных мелководий юго-западной части Карского моря // Океанология. 1998. T. 38. № 1. C. 92–101.
  8. Кучерук Н.В., Савилова Т.А. Количественная и экологическая характеристика донной фауны шельфа и верхнего склона района североперуанского апвеллинга // Бюл. МОИП. Отд. биол. 1985. T. 90. № 6. C. 70–79.
  9. Лепихина П.П., Басин А.Б., Кондарь Д.В. и др. Изменение количественных характеристик макро- и мейобентоса в заливе Благополучия с 2013 по 2020 гг. (Новая Земля, Карское море) // Океанология. 2022. T. 62. № 2. C. 235–244. https://doi.org/10.31857/S0030157422020113
  10. Липухин Э.В., Залота А.К., Мишин А.В., Симакова У.В. Происхождение личинок краба-стригуна Chionoecetes opilio в Карском море // Океанология. 2024. Т. 64 № 2. C. 320–331. https://doi.org/10.31857/S0030157424020084
  11. Соколов, К.М., Павлов, В.А., Стрелкова, Н.А. и др. Краб-стригун опилио Chionoecetes opilio в Баренцевом и Карском морях //Мурманск: Изд-во ПИНРО. 2016. 242 с.
  12. Филатова З.А., Зенкевич Л.А. Количественное распределение донной фауны Карского моря // Тр. Всесоюзн. гидробиол. общества. 1957. T. 8. C. 3–67.
  13. Azovsky A.I., Naumov A.D., Savchenko O.N. Long-Term Dynamics of Subarctic Intertidal Macrofauna: Common Trends and the Role of Local Environment // Estuaries and Coasts. 2023. V. 46, № 3. P. 740–756. https://doi.org/10.1007/s12237-023-01177-y
  14. Azovsky A.I., Kokarev V.N. Stable but fragile: long-term dynamics of arctic benthic macrofauna in Baydaratskaya Bay (the Kara Sea) // Polar Biology. 2019. V. 42. P. 1307–1322. https://doi.org/10.1007/s00300-019-02519-y
  15. Boudreau S.A., Worm B. Ecological role of large benthic decapods in marine ecosystems: a review // Marine Ecology Progress Series. 2012. V. 469. P. 195–213. http://www.jstor.org/stable/24876191
  16. Bray J.R., Curtis J.T. An ordination of the upland forest communities of southern Wisconsin // Ecological monographs. 1957. V. 27. № 4. P. 326–349.
  17. Burukovsky R.N., Syomin V.L., Zalota A.K. et al. Food Spectra of Snow Crabs (Chionoecetes opilio (O. Fabricius, 1788) (Decapoda, Oregoniidae), Non-Indigenous Species of the Kara Sea // Oceanology. 2022. V. 61. № 6. P. 964–975. https://doi.org/10.1134/S0001437021060205
  18. Deb J.C., Bailey S.A. Arctic marine ecosystems face increasing climate stress // Environmental Reviews. 2023. V. 31. № 3. P. 403–451. https://doi.org/10.1139/er-2022-0101
  19. Denisenko N.V., Rachor E., Denisenko S.G. Benthic fauna of the southern Kara Sea. Siberian river run off in the Kara Sea/Eds. Stain R. et al Amsterdam: Elsevier Science BV, 2003. P. 213–236.
  20. Denisenko S.G., Sandler H., Denisenko N.V., Rachor E. Current state of zoobenthos in two estuarine bays of the Barents and Kara Seas // ICES Journal of Marine Science. 1999. V. 56. № Supplement. P. S187–S193. https://doi.org/10.1006/jmsc.l999.0633.
  21. Deubel H., Engel M., Fetzer I. et al. The southern Kara Sea ecosystem: phytoplankton, zooplankton and benthos communities influenced by river run-off // Proc. Mar. Sci. 2003. V. 6. P. 237–265. https://doi.org/10.1016/S1568-2692(03)80040-2
  22. Divine L.M., Bluhm B.A., Mueter F.J., Iken K. Diet analysis of Alaska Arctic snow crabs (Chionoecetes opilio) using stomach contents and δ13C and δ15N stable isotopes // Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography. 2017. V. 135. P. 124–136. https://doi.org/10.1016/j.dsr2.2015.11.009
  23. Gerasimova A.V., Filippova N.A., Lisitsyna K.N. et al. Current state of macrobenthos in the southwestern Kara Sea // Continental Shelf Research. 2021. V. 224. https://doi.org/10.1016/j.csr.2021.104452
  24. Gotelli N.J., Colwell R.K. Quantifying biodiversity: procedures and pitfalls in the measurement and comparison of species richness // Ecology letters. 2001. V. 4. № 4. P. 379–391. https://doi.org/10.1046/j.1461-0248.2001.00230.x
  25. Jørgensen L.L., Pearson T.H., Anisimova N.A. et al. Environmental influences on benthic fauna associations of the Kara Sea (Arctic Russia) // Polar Biology. 1999. V. 22. P. 395–416. https://doi.org/10.1007/s003000050435
  26. Kiselev A.D., Zalota A.K. Changes in the Diet of an Invasive Predatory Crab, Chionoecetes opilio, in the Degrading Benthic Community of an Arctic Fjord // Biology. 2024. V. 13. № 10. P. 781. https://doi.org/10.3390/biology13100781
  27. Kiyko O.A., Pogrebov V.B. Long-term benthic population changes (1920–1930s-present) in the Barents and Kara Seas // Marine pollution bulletin. 1997. V. 35. № 7–12. P. 322–332. https://doi.org/10.1016/S0025-326X(97)00113-6
  28. McCune B., Grace J., Urban D J. Analysis of ecological communities: Gleneden Beach // Oregon: MJM Software Design. 2002.
  29. Miller A.W., Ruiz G.M. Arctic shipping and marine invaders // Nature Climate Change. 2014. V. 4. № 6. P. 413–416. https://doi.org/10.1038/nclimate2244
  30. Oug E., Sundet J.H., Cochrane, S.K.J. Structural and functional changes of soft-bottom ecosystem in northern fjords invaded by the red king crab (Paralithodes camtschaticus) // Journal of Marine Systems. 2018. V. 180. P. 255–264. https://doi.org/10.1016/j.jmarsys.2017.07.005
  31. Pielou E.C. The measurement of diversity in different types of biological collections // Journal of theoretical biology. 1966. V. 13. P. 131–144.
  32. Ricciardi A., Blackburn T.M., Carlton J.T. et al. Invasion Science: A Horizon Scan of Emerging Challenges and Opportunities // Trends Ecol Evol. 2017. Jun. V. 32. № 6. P. 464–474. https://doi.org/10.1016/j.tree.2017.03.007
  33. Ruiz G.M., Hewitt C. Latitudinal Patterns of Biological Invasions in Marine Ecosystems: A Polar Perspective // Smithsonian at the Poles: Contributions to International Polar Year Science edited by Krupnik, Igor, Lang, Michael A., and Miller, Scott E. 2009. P. 347–358.
  34. Spiridonov V.A., Zalota A.K. Understanding and forecasting dispersal of non-indigenous marine decapods (Crustacea: Decapoda) in East European and North Asian waters // Journal of the Marine Biological Association of the United Kingdom. 2017. V. 97, № 3. P. 591–611. https://doi.org/10.1017/S0025315417000169
  35. Udalov A.A., Anisimov I.M., Basin A.B. et al. Changes in benthic communities in Blagopoluchiya Bay (Novaya Zemlya, Kara Sea): Тhe influence of the snow crab // Biological Invasions. 2024. P. 1–19. https://doi.org/10.1007/s10530-024-03388-1
  36. Vedenin A.A., Galkin S.V., Kozlovskiy V.V. Macrobenthos of the Ob Bay and adjacent Kara Sea shelf // Polar Biology. 2015. V. 38. № 6. C. 829–844. https://doi.org/10.1007/s00300-014-1642-3
  37. Vermeij G.J., Roopnarine P.D. The coming Arctic invasion // Science. 2008. V. 321. № 5890. P. 780–781. https://doi.org/10.1126/science.11608
  38. Ware C., Berge J., Jelmert A. et al. Biological introduction risks from shipping in a warming Arctic // Journal of Applied Ecology. 2015. V. 53. № 2. P. 340–349. https://doi.org/10.1111/1365-2664.12566
  39. Zalota A.K., Spiridonov V.A., Vedenin A.A. Development of snow crab Chionoecetes opilio (Crustacea: Decapoda: Oregonidae) invasion in the Kara Sea // Polar Biology. 2018. V. 41. № 10. P. 1983–1994. https://doi.org/10.1007/s00300-018-2337-y

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».