Достижения, результаты

Институту озероведения РАН принадлежит главенствующая роль в проведении регулярных комплексных исследований экологического состояния Ладожского озера – одного из крупнейших в Мире и крупнейшего озера в Европе, водоема, имеющего огромное значение в жизни Северо-Западного региона России и, в первую очередь, Санкт-Петербурга, как безальтернативного источника питьевого водоснабжения.

Институту озероведения РАН принадлежит главенствующая роль в проведении регулярных комплексных исследований экологического состояния Ладожского озера – одного из крупнейших в Мире и крупнейшего озера в Европе, водоема, имеющего огромное значение в жизни Северо-Западного региона России и, в первую очередь, Санкт-Петербурга, как безальтернативного источника питьевого водоснабжения.

В 2006 году исполнилось 50 лет Ладожской экспедиции Института озероведения. Начало серьезных исследований Ладожского озера относится к концу XIX – началу XX в. Значительные работы, проведенные в довоенный период, обобщены в монографии И.В.Молчанова (1945). Наиболее обширные комплексные исследования озерных процессов Ладоги были предприняты Лабораторией озероведения АН СССР (в настоящее время Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт озероведения РАН) в 1956 -1963 гг. Под научным руководством академика С.В.Калесника по результатам исследований завершенных изданием восьми монографий в 1961-1968 гг. коллектив Ладожской экспедиции был награжден медалью Русского географического общества. Первым начальником Ладожской экспедиции был Василий Александрович Толмачев известный советский лимнолог…

Читать далее...

До середины 60-х годов Ладога сохраняла статус олиготрофного водоема. В этот период были получены подробные пространственные и сезонные характеристики основных гидрологических, гидрохимических, и гидробиологических процессов в озере, послужившие впоследствии основой для анализа изменений, возникших в результате резко возросшего антропогенного воздействия, связанного с поступлением фосфора в водоем преимущественно со сточными водами Волховского алюминиевого завода. Первый этап изучения процесса антропогенного эвтрофирования сыгравшего наиболее важную роль в развитии экосистемы Ладоги — относится к периоду 1975-1980 гг. Этот этап завершился изданием монографии «Антропогенное эвтрофирование Ладожского озера» (1982). Были описаны основные проявления процесса антропогенного эвтрофирования и установлены причины его возникновения.

Следующий этап исследований, относящийся к периоду 1981-1990 гг., позволил сформулировать ряд теоретических концепций, необходимых для понимания и прогнозирования тенденций развития водоема. Экспедиционные исследования этого периода были наиболее подробными. Одновременно четырьмя судами выполнялись экспресс-съемки акватории (более 100 станций за два-три дня). Было оценено принципиальное отличие антропогенного эвтрофирования больших глубоких озер от естественной их эволюции. Важным итогом исследований стало сопоставление масштабов изменений в экосистеме под влиянием хозяйственной деятельности на водосборе с пределами естественной изменчивости и выбор оптимального количества параметров — экологических критериев, на которые можно опираться при анализе, моделировании и прогнозе состояния озера. Во всех аспектах исследований основное внимание было обращено на взаимосвязи круговорота фосфора и углерода в озерной экосистеме, т.к. именно, они определяют процессы в озере, а в итоге — темпы его дестабилизации (Современное состояние…1987, Ладожское озеро… 1992). В результате исследований Ладоги Институтом озероведения РАН в 1982 г. было принято постановление Совета Министров СССР №1212 «Об охране Ладожского озера и озер его водосборного бассейна — Онежского и Ильменя». В соответствии с этим постановлением была приостановлена работа Приозерского ЦБК и произведена реорганизация технологии ВАЗ’а.

В период 90-х годов проводился мониторинг основных озерных процессов, результаты отражены в коллективных монографиях (Ладожское озеро, 2000; Ладожское озеро…, 2002) и трудах четырех Международных ладожских симпозиумов. Кроме того, были начаты исследования роли гуминовых комплексов озерного органического вещества в процессе накопления, консервации и возвращения в озерный круговорот фосфора, позволившие понять механизм трансформации озерной экосистемы в условиях длительного антропогенного воздействия (Коркишко и др., 2000). Эти работы были удостоены медали и премии префектуры Ибараки (Япония) на «8 Международном конгрессе по охране и управлению озерами» в Копенгагене (Дания) в мае 1991 года, а участники работ награждены почетными дипломами.

С середины 90-х годов создается обширная база данных термических исследований на Ладожском озере, в которую вошли практически все натурные судовые наблюдения с начала двадцатого века — более 250 тысяч измерений (Науменко, Каретников, Гузеватый 1998, 2004). Планирование экспедиционных работ, в настоящее время, происходит с учетом космической информации в различных спектральных диапазонах. Используется спутниковая инфракрасная информация для анализа синоптических измерений ледовой и термической ситуации в озере (фронтальных разделов, апвелингов). Результаты натурных исследований последних лет представлены в базе данных, имеющей доступ через Интернет с сайта Института озероведения (www.limno.org.ru)

Проводятся совместные исследования с отечественными и зарубежными коллегами. В сотрудничестве с Экономико-математическим институтом РАН создана математическая модель экосистемы Ладожского озера. По материалам исследований выпущен атлас «Ладожское озеро» (2002), исполнители работ удостоены дипломов Русского Географического общества.

Наиболее важные результаты научных исследований (2009 – 2012)

  1. Создана универсальная одномерная параметризованная математическая модель гидротермодинамики разнотипных озер. Модель основана на автомодельном представлении вертикального распределения температуры в системе «водная масса – донные отложения». В качестве эффективного средства учета влияния озер на формирование локальных климатических условий модель внедрена в практику численного прогноза погоды в прогностических метеорологических организациях Российской Федерации, Европы, США (к.г.н. С.Д. Голосов, к.ф.-м.н. И.С. Зверев).
  2. Разработан комплекс моделей для расчетов стока и выноса биогенных веществ с водосбора, циркуляции водной массы озера, распространения примесей, температурного режима и перемешивания. Комплекс апробирован на примере Чудско-Псковского озерной системы и ее водосбора и адекватно описывает основные абиотические процессы. С помощью этих моделей получены количественные оценки поступления с водосбора и распространения в озерах биогенных элементов, описаны особенности многолетней динамики термического и ледового режима на фоне изменения регионального климата. Предложенный комплекс моделей может использоваться для научного обоснования управленческих решений в области охраны и рационального использования водных ресурсов Российской части Чудско-Псковского озерной системы и ее водосбора (ИНОЗ РАН1, СПб филиал Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН2; д.ф.-м.н. С.А. Кондратьев1, к.ф.-м.н. С.Д. Голосов1, к.ф.-м.н. И.С. Зверев1, д.ф.-м.н. В.А. Рябченко2, к.ф.-м.н. А.Ю. Дворников2).
  1. Исследованы особенности адаптации видов-вселенцев к условиям водоемов Северо-Запада России и их экология и биология. Подтверждена натурализация новых видов-вселенцев – амфипод: байкальской Gmelinoides fasciatus (Stebbing) и понто-каспийских Pontogammarus robustoides G.O. Sars и Chelicorophium curvispinum (G.O. Sars) в Ладожском озере, и изучена сезонная динамика их популяций. Выявлено, что байкальская амфипода G. fasciatus заняла свободную экологическую нишу и использует практически не потреблявшиеся ранее трофические ресурсы прибрежной зоны, что способствует процессам самоочищения водоема. В связи с этим возможны серьезные экосистемные перестройки в литоральной зоне этого крупнейшего озера Европы. Проведено районирование восточной части Финского залива и Ладожского озера по степени уязвимости к вселению новых видов. Для экосистем бассейна Финского залива определена степень инвазивности чужеродными видами (д.б.н. Е.А. Курашов, М.А. Барбашова, к.б.н. Д.С. Дудакова, к.б.н. А.Г. Русанов С.А. Малявин).
  2. По материалам многолетних натурных данных по фитопланктону и перифитону содержания фосфора и органического вещества в разнотипных озерах и реках Северо-Западного региона России впервые рассчитаны собственные индикаторные валентности массовых видов водорослей. На основе оригинальных данных по экологии диатомовых водорослей и многофакторного анализа модифицирован трофический диатомовый индекс (DTI) для водоемов бассейна Ладожского озера. Уточненные сапробные валентности и модифицированные трофические индексы предлагаются в качестве основы для разработки новой системы биоиндикации состояния озер и рек Северо-Запада России по микроводорослям, отвечающей требованиям и экологическим стандартам Европейской Рамочной Директивы (д.б.н. И.С. Трифонова, к.б.н. В.П. Беляков, к.б.н. А.Г. Русанов, к.б.н. О.А. Павлова, к.б.н. Е.В. Станиславская).
  3. Впервые исследованы токсичность и механизм действия метаболита синезеленых водорослей – нейротоксина анатоксина-? (с) на гидробионтах. Анатоксин-? (с) был выделен и очищен из штаммов водорослей Anabaena flos-aquae и A. lemmermannii. Выявлена чрезвычайно высокая чувствительность к токсину ряда гидробионтов (дафний, хирономид, артемий). В ходе экспериментальных исследований определено, что основным механизмом действия анатоксина является ингибирование центрального фермента холинергической системы – холинэстеразы с избыточным накоплением нейромедиатора ацетилхолина (д.м.н. В.Д. Тонкопий, к.б.н. А.О. Загребин, к.б.н. Л.А. Шерстнева).
  4. На основе испытаний чувствительности гидробионтов к содержанию в воде пестицидов из класса фосфорорганических соединений и карбаматов, цианидов и ряда пестицидов из группы пиретроидов впервые разработаны новые методы биоидентификации. Методы используются для определения качества воды Ладожского озера (д.м.н. В.Д. Тонкопий, к.б.н. А.О. Загребин).
  1. Разработан комплекс показателей для репрезентативной оценки экологического состояния городских водоемов, испытывающих антропогенное воздействие различной природы, характера и интенсивности в зависимости от масштабов города и степени его индустриализации, на основе которого разработаны соответствующие нормативы. Комплекс позволяет упростить действующую систему контроля состояния городских водоемов и предложен для оптимизации используемой в настоящее время системы экологического мониторинга Росгидромета (к.г.н. Н.В. Игнатьева, к.б.н. В.П. Беляков, к.б.н. А.О. Загребин, к.б.н. Л.Л. Капустина, к.б.н. О.А. Павлова, Н.В. Родионова, Н.В. Надеждина, О.М. Сусарева).
  2. Предложены пути решения задачи снижения негативного воздействия антропогенных факторов на Финский залив Балтийского моря с Российской части водосбора. Показано, что наибольшее негативное воздействие на залив оказывают сточные воды Санкт-Петербурга и диффузные источники загрязнения. В качестве приоритетных мер оздоровления ситуации рекомендованы выполнение жестких нормативов ХЕЛКОМ для сбрасываемых вод и снижение рассредоточенной биогенной нагрузки на водосбор залива. С использованием разработанных математических моделей оценены перспективы реализации перечисленных мероприятий (академик РАН В.А. Румянцев, д.ф.-м.н. С.А. Кондратьев).
  3. Оценен ресурсный потенциал крупнейших озер Земли, включая Каспийское море. Показано, что качество воды в большинстве крупнейших озер с 1960 по 2010 гг. существенно ухудшилось. Количество незагрязненных олиготрофных озер снизилось на 20%, объем непригодных для питьевого водоснабжения пресных вод вырос в 6 раз, объем токсически незагрязненных вод сократился в 12 раз, объем вод со значительным уровнем токсического загрязнения составил 46 % (академик РАН В.А. Румянцев, д.б.н. В.Г. Драбкова, к.г.н. А.В. Измайлова).
  1. По результатам математического моделирования исследованы многолетние (50 лет) изменения температуры воды, толщины льда и продолжительности ледостава в Ладожском озере за период со второй половины ХХ века по настоящее время. Выявлены слабоположительные тренды температуры воды в прибрежной части озера, толщины льда и продолжительности ледостава по всей акватории (к.ф.-м.н. С.Д. Голосов, к.ф.-м.н. И.С. Зверев).
  2. Показано, что по показателям развития биоты, гидрохимическим и гидрологическим характеристикам основная водная масса Ладожского озера находится в стабильном слабомезотрофном состоянии, межгодовые изменения не превышают естественных пределов многолетних колебаний параметров, что способствует устойчивому развитию Северо-Западного региона России. Отчетливый тренд снижения средневзвешенных годовых концентраций общего и минерального фосфора указывает на возможность сохранения удовлетворительного экологического состояния озера в ближайшие годы (академик РАН В.А. Румянцев, д.б.н. Е.А. Курашов, д.г.н. М.А. Науменко, к.г.н. Н.В. Игнатьева).
  3. Исследования изотопного состава воды Ладожского озера подтвердили гипотезу существования зон разгрузки подземных вод на подводных склонах вдоль северного и восточного побережий озера, поверхности дна и в двух глубоководных впадинах. Подземные рифейские воды, защищенные от техногенного воздействия, предложены в качестве возможного источника питьевого водоснабжения Санкт-Петербурга (академик РАН В.А. Румянцев, к.ф.-м.н. В.Н. Рыбакин).

Наиболее важные результаты научных исследований 2013-2016 гг.

©2015-2019 Институт озероведения РАН

Последнее обновление: 16 октября 2018
No working transports found
11:04:40 27.06.2019