О НАУЧНОЙ И НАУЧНО-ОРГАНИЗАЦИОННОЙ

ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

ИНСТИТУТА ВОДНЫХ ПРОБЛЕМ СЕВЕРА

КАРЕЛЬСКОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА РАН

за 2009 год

I. ВАЖНЕЙШИЕ ДОСТИЖЕНИЯ ИВПС КарНЦ РАН в 2009 г.

1. По данным многолетних наблюдений и математического моделирования выполнен анализ состояния и возможных изменений экосистем крупнейших озер Европы (Ладожского и Онежского) под влиянием изменений климата и антропогенной деятельности. Результаты опубликованы в монографии в издательстве Springer-Praxis.

(ИВПС КарНЦ РАН совместно с СПБ ЭМИ РАН).

Обложка монографии издательства Spinger-Praxis

2. Впервые создана и внедрена в органы управления Республики Карелия специализированная геоинформационная система «Водные объекты на территории РК» как подсистема единой ГИС Республики Карелия, обеспечивающая формирование, ведение и представление тематической информации по водному фонду региона. Может служить прототипом для создания подобных ГИС других регионов РФ, для организаций, принимающих решения в сфере водных отношений.

(ИВПС КарНЦ РАН)

Фрагмент геоинформационной системы для запроса о водопользователях

3. Разработана экспертная система оценки состояния и перспектив регулирования промысла сообществ рыб озер Карелии. Система позволяет определять рациональные пути промыслового использования сообщества для получения максимального вылова и сохранения биологического разнообразия.

(ИВПС КарНЦ РАН совместно с СПб ЭМИ РАН)

Блок-схема модели сообщества рыб в экспертной системе

«Озера Карелии»

4. Разработана система, включающая набор 3-D математических моделей и постоянно обновляемую базу данных, для экспертной оценки состояния экосистем и водосбора Белого моря на основе эколого-социо-экономического подхода. Система предназначена для поддержки принятия управленческих решений.

Структура системы для поддержки принятия решений

для Белого моря

5. Разработан метод расчета изменений стока при рубках леса на территории Карелии. С использованием метода определена динамика антропогенной составляющей водного стока при различной интенсивности лесозаготовок. При сохранении нынешнего объема заготовок древесины будет отмечаться снижение стока с лесопокрытой части территории Карелии на 1.5 км3/год.

Динамика антропогенной составляющей стока (1) и

площади молодых лесов на территории Карелии (2)

II. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ЗАКОНЧЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Тема № 64. Трансформация экосистемы Белого моря и его водосбора в результате антропогенного воздействия и колебаний климата: разработка экспертной системы

№ государственной регистрации: 01.2.006 06527

Срок выполнения: 2006-2009 гг.

Научный руководитель: чл.-корр. РАН Н.Н. Филатов

Бюджет

Поставлена и решена задача оценки изменчивости экосистемы Белого моря и его водосбора при воздействии разнообразных факторов с использованием разрабатываемой системы, включающей постоянно пополняемую базу данных и знаний, а также математические модели. Были выполнены исследования особенностей изменений в экосистеме на водосборе при разнообразных социо-экономических сценариях и оценены их возможные воздействия на окружающую среду, и, в частности, определены возможные изменения поступления биогенов в море. Изменчивость климатических параметров на водосборе Белого моря изучены с помощью данных длительных наблюдений, собранных на сети Росгидромета, а оценки изменений климата до 2050 г. получены по данным моделирования взаимодействия океана и атмосферы (модели GCM).

Для экспертных оценок термогидродинамики моря в мезо- и синоптическом масштабах была внедрена модель оперативного мониторинга (СОМ), разработанная в ИО РАН д.ф-м.н. Е.В.Семеновым, а для оценок особенностей водообмена между Белым и Баренцевым морями, изменений экосистемы моря в сезонном и климатическом масштабах были выполнены ранее начатые численные эксперименты (White Sea.., 2005) на 3-D модели экосистемы (White Sea.., 2005; Савчук, Неелов, 2007).

Расчеты показали, что как климатические, так и антропогенные воздействия на период до 2010 г. не могут привести к заметным изменениям экосистемы, состояние моря останется олиготрофным. Разработана и внедрена экспертная система, включающая постоянно обновляемую базу данных, созданную в формате HTML, и набор математических моделей, для оценки трансформации экосистемы Белого моря при разном комплексе условий.

Даны предложения по рациональному использованию ресурсов моря и водосбора и по координации исследований в регионе для решения фундаментальных научных и прикладных задач государственного масштаба.

Тема № 65. Научные основы управления и сохранения природных ресурсов крупнейших озер Северо-запада России в условиях многофакторного антропогенного воздействия и климатических изменений

№ государственной регистрации: 01.2.007 05754

Срок выполнения: 2007-2009 гг.

Научный руководитель: чл.-корр. РАН Н.Н. Филатов

Бюджет

Онежское озеро

Выполненные в 2007–09 гг. комплексные исследования на Онежском озере, а также расчеты на математической модели экосистемы, разработанной в СПб ЭМИ РАН показали следующее.

Экспериментальные исследования:

• Результаты гидробиологических исследований 2007-09 гг. убедительно свидетельствуют о начавшихся в последние десятилетия изменениях в планктоне и бентосе центральной глубоководной части Онежского озера. Причиной трансформации биоты следует считать вынос загрязненных вод из Петрозаводской и Кондопожской губ.
• Впервые дана ориентировочная оценка доли планктонных сообществ в содержании органического углерода в толще воды в различных районах Онежского озера в летний период. Полученные данные отражают фундаментальные закономерности функционирования уникальных водных объектов гумидной зоны России – холодноводных, крупных, олиготрофных водоемов, испытывающих сильное воздействие водосборной территории, связанное с ее заболоченностью. В этих водных экосистемах баланс общего органического углерода поддерживается в основном за счет физико-химических процессов его трансформации, седиментации и выноса. Вклад биотического углерода в его общее содержание в воде весьма мал, что указывает на олиготрофный характер процессов накопления и трансформации органического углерода в центральных районах Онежского озера. Несмотря на малую долю биоты в общем органическом углероде озера, именно биотическая компонента обеспечивает биоресурсный потенциал и играет важнейшую роль в формировании качества воды озера.
• Оценена роль бактериопланктона не только как основного деструктора, но и как звена, которое участвует в пополнении экосистемы взвешенным органическим углеродом. Установлено, что бактериальное звено не вносит значимого вклада в процессы новообразования органического вещества из экзогенной углекислоты.
• Сукцессия фитопланктона в Онежском озере, в целом сохраняющего до настоящего времени олиготрофный статус, характеризуется вариабельностью в многолетнем изменении биомассы, а также трансформацией структуры альгоценозов, связанной с эвтрофированием.
• Показано, что первично-продукционный цикл в олиготрофном центральном районе озера характеризуется устойчивым развитием в течение длительного времени. Для залива Большое Онего в последнее десятилетие обнаружены величины первичной продукции, выходящие за пределы межгодовой изменчивости, что связано со спорадическим выносом трансформированных вод из эвтрофированной Кондопожской губы или с аномальной температурой воды. В более продуктивных губах Кондопожской и Петрозаводской в период 2006-08 гг. значимых изменений в уровне первичного продуцирования органического вещества не обнаружено.
• Показано, что в условиях холодноводного и глубоководного Онежского озера роль продукции фитопланктона в формировании общего пула органического углерода в воде чрезвычайно мала. В год за счет фотосинтеза планктона в водоем вносится в среднем лишь около 3% органического углерода от его общего запаса в воде. Более весомым является пополнение за счет первичной продукции фонда лабильного органического вещества, достигающее в среднем за вегетационный период 40% от его содержания в воде.
• Сообщества зоопланктона пелагической части глубоководных районов озера находится в стабильном состоянии которое практически не изменилось за последние 50 лет.
• Показатели зоопланктона, такие как состав, структура, численность и биомасса отражают естественный олиготрофный характер пелагической части озера.
• Макрозообентос озера представлен более чем 600-ми видами и формами организмов, большинство которых сосредоточено в прибрежной зоне. В структуре сообществ во всех типах литоральных местообитаний за исключением песчаных биотопов доминирует инвазивный вид Gmelinoides fasciatus (Stebbing) (32-71% средней численности и 37-73% средней биомассы сообществ).
• Получены данные о динамике изменения численности популяции амфиподы Gmelinoides fasciatus летом 2005 и 2008 гг., которые свидетельствуют об активной акклиматизации этого вида в новых для него условиях обитания. Сходная динамика численности вселенца наблюдается в настоящее время в Ладожском озере и эстуарии р. Нева. Быстрое нарастание численности за счет нарождающейся молоди указывает на интенсивно протекающие процессы размножения, что является основным показателем высокой степени пригодности биотопа для этого вида. Дана оценка толерантности Gmelinoides fasciatus к минеральным веществам. Показано, что бокоплав G. fasciatus проявил себя как наименее устойчивый вид по сравнению с двумя стандартными тест-объектами и может служить в качестве биотеста в токсикологических экспериментах при оценке опасности сточных вод предприятий, расположенных на побережье Онежского озера.
• Впервые выполнен расчет удельных характеристик подземного притока в Онежское озеро (минуя речной сток) и общего подземного стока по выделенным расчетным участкам береговой зоны со сходными гидрогеологическими условиями. Общий подземный сток в Онежское озеро с прибрежной территории оценен в 0.14 км3/год. Доля непосредственного подземного стока в водном балансе Онежского озера составляет около 1% от общего речного притока. Выявлены закономерности распределения подземного стока с прибрежной части, в соответствие с которыми основная его доля формируется в северной части озера. Рассчитан ионный подземный сток в Онежское озеро, его величина составляет 50 тыс. тонн в год (около 10% от речного). Составлены карта защищенности подземных вод от загрязнения и карта потенциальных запасов подземных вод четвертичных отложений на водосборной территории Онежского озера М 1:500000.
• Рассчитан ионный подземный сток в Онежское озеро, по предварительной оценке его величина составляет 50 тыс. тонн в год (около 10% от речного). Определено, что поступление основных загрязняющих компонентов происходит с той части береговой зоны, где расположены населенные пункты и сельскохозяйственные земли. С этой территории с загрязненным грунтовым стоком в озеро в год поступает около 3 тыс. т солей, в том числе 100 т нитратного азота. Таким образом, если подземный сток непосредственно в озера (минуя речную сеть) по отношению к общему речному стоку выражается низкой величиной, то доля подземного стока в химическом балансе озер более существенна.

Результаты математического моделирования:

• Воспроизведена климатическая циркуляция озера.

• Воспроизведен процесс антропогенного эвтрофирования Онежского озера для периода 1961–2005 гг.

• Выполнено определение допустимых пределов антропогенной нагрузки на водоем (общий фосфор и азот).
• Получены оценки возможных изменений в экосистеме озера под влиянием антропогенных и климатических факторов.
• Выполнено определение уровня допустимой антропогенной нагрузки на озеро – по оценке ассимиляционного потенциала (АП) его экосистемы. АП это её самовосстановительная способность по отношению к поступлению в природную среду вещества и энергии в результате хозяйственной деятельности; для Онежского озера оценка АП по сбросу фосфора – 800 т P total/ год и по сбросу азота – 15000 т P total/ год.

Основные выводы по оценке состояния и изменениям экосистемы Онежского озера:

• Онежское озеро в настоящее время находится в устойчивом состоянии и отвечает уровню олиготрофных водоемов. Наибольшее антропогенное влияние сказывается на Кондопожской губе, в которой сточные воды более локализованы, чем в Петрозаводской, что связано с особенностями водообмена этих губ и выпусков в них сточных вод.
• Для сохранения олиготорофного статуса озера, его АП биогенная нагрузка не должна превышать по сбросу фосфора – 800 т P total/ год и по сбросу азота – 15000 т N total/ год.

По результатам исследований выполнено обобщение и совместно с СПБ ЭМИ РАН опубликована книга Ladoga And Onego - Great European Lakes: Modelling and Experiment. Rukhovets L., Filatov N., (Eds.). London. Springer-Praxis. 2009. 302 p.

Озеро Выг (Выгозерское водохранилище)

Оценены трансформация водных сообществ и изменения гидрохимического режима водных масс и донных отложений оз. Выгозеро в связи с изменением антропогенной нагрузки в 1964-2009 гг.

Выполнено обобщение собранных ранее сведений об озере и проведены новые комплексные исследования озера.

Показано, что:

• Снижение антропогенной нагрузки в начале 1990-х годов сопровождалось резким уменьшением бактериальной обсемененности воды до 1,0–2,3 млн/мл., которое продолжалось вплоть до 2008 г (0,8 млн/мл). В центральной и южной частях водоема, являющихся трассой ББК, прослеживается тенденция к росту количественных показателей бактериопланктона. Изменения в качественном составе сточных вод сопровождалось развитием специфических групп бактерий, участвующих в их минерализации.
• Сравнительный анализ многолетних данных (1971–2008 гг.) по количественному развитиию фитопланктона Северного Выгозера указывает на возрастание в 4-5 раз численности и биомассы (910 тыс.кл./л и 1,83 г/м3) в период после пуска СБО (1981–92 гг.) по сравнению с наблюдавшимися в 1971 г. (215 тыс.кл./л и 0,37 г/м3). В 1993–96 гг., в связи с сокращением объема сточных вод ЦБК и загрязнений, отмечалось снижение численности и биомассы фитопланктона, в среднем до 390 тыс.кл./л и 0,59 г/м3. В последнее десятилетие наблюдений (1998–2008 гг.) количественные показатели фитопланктона Северного Выгозера проявляют тенденцию к снижению (средняя численность составляет 330 тыс.кл./л, биомасса 0,36 г/м3) по сравнению с первой половиной 1990-х годов прошлого столетия. В процессе антропогенного эвтрофирования северной части Выгозерского водохранилища в таксономической структуре фитопланктонных сообществ отмечены изменения, выразившиеся в увеличении числа видов, являющихся показателями повышенного уровня трофии и органического загрязнения водоемов.
• Результаты, полученные в последние годы наблюдений, свидетельствуют о снижении уровня развития планктонных организмов. По-прежнему наиболее трансформированы зоопланктоценозы в районах выпуска сточных вод ЦБК (Мозог-губа), южной части центрального плеса, Майгубы. В то же время происходит восстановление планктофауны в Лайкоручье, где ранее была «мертвая» зона. В целом зоопланктон характеризует Северное Выгозеро как олигомезотрофный водоем. Максимальные летние и средние количественные показатели зоопланктона зависят от состояния его кормовой базы и трофического статуса водоема. При увеличении антропогенной нагрузки можно ожидать снижения стабильности и увеличения изменчивости структуры и количества зоопланктона.
• Донные сообщества оз. Выгозера за последние 50 лет претерпели два типа антропогенного воздействия – токсификацию и эвтрофирование. Введение биологических очистных сооружений способствовало снижению токсического влияния сточных вод ЦБК на донную фауну, но увеличение биогенной нагрузки вызвало интенсивное эвтрофирование северной части водоема. Развитие процесса сопровождалось ростом численности и биомассы бентоса в Северном Выгозере и некоторым увеличением его таксономического разнообразия. Подобные структурные преобразования достаточно типичны и закономерны при эвтрофировании – включаются механизмы утилизации избыточного поступления биогенных элементов и ОВ путем усиления детритного направления. К последствиям негативного воздействия антропогенных преобразований следует отнести исчезновение из состава донной фауны реликтовых ракообразных и доминирование толерантных групп организмов (олигохет – тубифицид, Procladius).
• Гидрохимические наблюдения, проведенные в летний период 2007–09 гг. на Выгозерском водохранилище, р. Н. Выг и малых озерах трассы ББВП (Шавань, Воицкое, Волозеро, Маткозеро, Торос) показали, что современное состояние водных объектов в большей степени соответствует природным характеристикам. В связи с резким падением производства на Сегежском ЦБК, антропогенная нагрузка на Северное Выгозеро незначительна и разбавление сточных вод достигает более чем 100-кратного, и только вблизи выпуска биологически очищенных сточных вод оно 50-кратное. По разработанной в ИВПС КарНЦ РАН геохимической классификации вод южная, юго-восточная части водохранилища и озера Волозеро, Маткозеро, Торос относятся к мезополигумусным слабощелочностным слабокислым эвтрофным водоемам, удовлетворительного качества, а все остальные участки – к мезогумусным среднещелочностным слабокислым нейтральным мезотрофным, хорошего качества. В результате протекания продукционно-деструкционных процессов около 20% органического вещества в воде в летний период приходится на автохтонную составляющую, остальные – на аллохтонную.
• Впервые за многолетнюю историю гидрохимических наблюдений на Выгозерском водохранилище была выявлена картина резкого изменения концентрации Fe и Mn в его воде. В 2007 г. их содержание соответствовало многолетним данным (Feобщ – 0.2, Mn – 0.01), а в 2008–2009 гг. их содержание было в 2–4 раза больше (Feобщ – 0.53, Mn – 0.04 мг/л). При этом отмечалось существенное изменение содержания СО2 (2007 г. – 2.8, 2008 г. – 6.3, 2009 г. – 3.3 мг/л) и незначительное – кислорода и рН воды. Есть основание полагать, что в конце 2007 г. и в начале 2008 г. изменился сток этих элементов с притоками Выгозерского водохранилища, причины которого остаются неясными.
• Изменение экологической ситуации на Выгозере повлияло на процессы седиментогенеза, в результате чего в поверхностном слое донных отложений уменьшилось содержание органических веществ и биогенных элементов, увеличилась концентрация железа. В донных осадках продолжается трансформация органических веществ, накопленных в предыдущие годы (техногенных в Северном Выгозере и растительных и почвенных в Центральном и Южном районах).

Выводы

В настоящее время озеро Выгозеро (водохранилище) находится на стадии деэвтрофирования и в целом характеризуется как олиго-мезотрофное. Однако, несмотря на признаки оздоровления экологической ситуации, связанной со снижением антропогенной нагрузки, экосистема оз. Выгозеро остается в неустойчивом состоянии. При биогенном стимулировании есть потенциальная возможность быстрого перехода северной части экосистемы в эвтрофное состояние. Глубокие патологические изменения в органах и тканях рыб указывают на источники токсических веществ, существующих в озере на современном этапе.

Тема № 66. Изменения природно-территориальных комплексов Европейского Севера России в зонах антропогенного воздействия: преобразование водного режима и состояния водных объектов

№ государственной регистрации: 01.2.007 05755

Срок выполнения: 2007-2009 гг.

Научные руководители: д.г.н. Ю.В. Карпечко, к.б.н. В.И. Кухарев.

Бюджет

По результатам гидрохимические исследования малых водотоков (летне-осенний период 2007–08 гг.) притоков рек Нелукса, Орзега, Неглинка, руч. Черный и б/н, вытекающий из оз. Кайдозеро, рек Анга, Сялнага и Кутижма сделан вывод о периодической изменчивости гидрохимического режима в одних водотоках и отсутствие такой изменчивости в других. Малые водотоки (притоки рек Неглинка, Орзега, а также ручьи Черный и из оз. Кайдозеро) характеризуются кислой слабокислой реакцией среды и стабильным химическим составом воды во все месяцы наблюдений. Крупные водотоки – реки Анга, Кутижма, показали значительно большую изменчивость химических показателей. Приток р. Нелукса, дренирующий полигон твердых бытовых отходов г. Петрозаводска, является техногенно измененным водотоком. Его воды относятся к хлоридно-натриевым, а содержание азотистых веществ достигает 3.2–3.9 мгN/л с преобладанием аммонийного и нитратного азота. В реках Анга и Кутижма отмечается высокая изменчивость содержания железа и марганца, концентрации СО2, кислорода и фосфора общего, что, по-видимому, связано с особенностями их гидрологического режима. Выявлено два вида линейной зависимости между содержанием фосфора общего и железа. Первая отвечает значительному росту содержания фосфора общего при малой изменчивости концентрации железа общего, а вторая – высокой изменчивости как концентрации фосфора общего, так и железа. Эти зависимости указывают на то, что поступление фосфора общего в водотоки с водосборной территории происходит за счет выщелачивания карбонатных и силикатных пород и за счет гумусовых веществ в виде железо-связанного фосфора.

Содержание тяжелых металлов (Cu, Pb, Cd, Zn) в большинстве водотоков находилось на уровне региональных фоновых величин для речных вод. Выявить выраженного влияния наземной растительности на состав речной воды не удалось. По-видимому, она опосредованно отражается на содержании азота органического и, если влияет на водный режим почв, – на содержании других компонентов.

Разработан метод расчета среднемноголетней транспирации древостоем, дифференцированно учитывающий расход воды на жизнедеятельность и на рост растения. Основой метода является зависимость удельной транспирации от условий произрастания древостоя, определяемых наличием питательных веществ в почве. При улучшении условий роста в одновозрастном сосняке на 1 класс бонитета удельная транспирация уменьшается на 4 л/кг, а в одновозрастном ельнике - на 3 л/кг. При этом рост коэффициента полезного действия солнечной радиации с повышением продуктивности древостоя характеризуется уменьшением удельной массы хвои в сосняке на 10 кг/т и в ельнике на 25 кг/т. Использование метода возможно при наличии данных о наиболее доступных таксационных характеристиках леса – о классе бонитета, запасе и приросте древостоя. Метод найдет применение при оценке изменения стока в результате рубок ухода.

Установлено, что породный состав одновозрастного древостоя при равной его продуктивности не влияет на суммарное испарение.

Разработан метод и рассчитана динамика образованной в результате лесозаготовок антропогенной составляющей стока с лесопокрытой территории Карелии за период с 1956 по 2003 гг. Получено, что производные (эксплуатируемые) леса расходуют больше влаги, чем коренные (девственные), при этом определяющим фактором изменения стока является преобразование возрастной структуры древостоя. Любые изменения интенсивности лесозаготовок как в большую, так и в меньшую сторону приводят к преобразованию возрастной структуры леса и условий формирования стока. За рассматриваемый период объем антропогенной составляющей стока колебался в пределах от -0.4 в начале до -1.5 км3/год в конце периода (от -5 до -16 мм с лесопокрытой площади). В последние годы антропогенная составляющая стока с лесопокрытой части территории Карелии достигает 1.5 км3/год, что сопоставимо со стоком реки, площадь водосбора которой более 5000 км2. Ожидаемое увеличение площади средневозрастных и приспевающих лесов в последующие годы будет сопровождаться дальнейшим снижением стока.

Получена оценка изменения испарения и стока в результате облесения осушаемых болот. Наибольшее снижение стока происходило при облесении продуктивных низинных болот – в среднем на 77 мм, на переходных болотах среднее снижение стока составляло 40 мм. Осушение верховых болот не привело к заметным изменениям водного баланса.

Выполнено уточнение вертикального притока напорных вод в осушаемый торфяник. Установлено, что это значение сопоставимо с величиной вертикального оттока из торфяника верховых болот и составляет 20-30 мм (3-5% от осадков).

По результатам исследований, проведенных по теме, подготовлена к публикации монография, приняты к печати 2 статьи, 3 подготовлены к печати.

III. РЕЗУЛЬТАТЫ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ

ФЕДЕРАЛЬНЫЕ ЦЕЛЕВЫЕ ПРОГРАММЫ

ФЦП «Мировой океан»

Проект «Исследование природы Мирового океана»

Тема. «Комплексные исследования процессов, характеристик и ресурсов Баренцева и Белого морей».

Раздел: «Оценка влияния изменений климата и антропогенных факторов на экосистему Белого моря и водосбор»

Научный руководитель ИВПС: чл.-корр. РАН Н.Н. Филатов.

Руководитель ФЦП: акад. Г.Г. Матишов.

Проведены оценки изменений водообмена через Горло Белого моря с использованием 3D-модели экосистемы Белого моря, спутниковых измерений и постановки измерений современными измерителями ADP с борта НИС «Эколог». В результате получено среднегодовое среднемноголетнее значение поступающей баренцевоморской воды через Горло в количестве 187 км3/год. Показана межгодовая и внутригодовая изменчивость водообмена. По данным моделирования рассчитаны потоки вещества через Горло: NO3 в количестве 6*103 т/мес, PO4 – 3*103 т/мес, SiO2 – 45*103 т/мес. Все результаты модельных расчетов хорошо согласуются с данными, известными из литературных источников.

Представленная информация была занесена в многоцелевую информационную базу данных по БМЭ Белого моря и водосбору основных рек.

ПРОГРАММА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ОНЗ РАН

«Оценка, прогноз и методы управления водными ресурсами с учетом их качества и экологического состояния»

Направление 4: «Совершенствование методов управления водными ресурсами на современном этапе».

Тема ИВПС: «Совершенствование управления ресурсами водных экосистем северо-запада России в современных социально-экономических условиях на основе внедрения экспертных систем».

Научный руководитель: чл.-корр. РАН Н.Н. Филатов

Для Ладожского и Онежского озер ИВПС и СПб ЭМИ РАН были созданы модели сообщества рыб. В отличие от модели Хакансона и Бульона (Hkanson, Boulion, 2003), в которой биомассы трофических групп являются основными переменными модели, в нашем подходе трофические группы формируются на основании обобщения моделей отдельных видовых популяций. Это позволяет не только учитывать видовую специфику популяций, входящих в состав сообщества, но и оперировать такими привычными в рыбопромысловой практике понятиями как интенсивность и селективность промысла, функция воспроизводства, возрастная структура популяции.

Сочетание в рассматриваемой модели популяционного и балансового подходов позволяет рассматривать в каждый момент времени возрастные структуры всех популяций.

С использованием предлагаемых разработок можно выполнить оценки состояния и перспектив развития промысла сообществ рыб озер. Система позволяет не только оценить ихтиомассы и возрастную структуру популяций, но и определить рациональные пути промыслового использования сообщества для получения максимального вылова и сохранения биологического разнообразия.

«Оценка, прогноз и методы управления водными ресурсами с учетом их качества и экологического состояния»

Направление 2: «Оценка и прогноз качества вод с учетом природных и антропогенных изменений».

Тема ИВПС: «Оценка качества вод и нормирование антропогенного воздействия на водные объекты Севера с учетом их ассимиляционной способности»

Научный руководитель: д.х.н. П.А. Лозовик

Для оценки ассимиляционной способности водоемов, в первую очередь, необходимо установить характер антропогенного воздействия и определить, в чем может заключаться изменение водоема. На первом этапе выполнения проекта были выбраны озера, подверженные наибольшему антропогенному воздействию от точечных источников загрязнения (Онежское озеро, Выгозерское водохранилище, система р. Кенти, оз. Суоярви) и от рассеянных источников (озера Ладожское, Пряжинское, Крошнозеро, Святозеро, Сямозеро, Исо-Пюхяярви). Наряду с ними рассмотрены озера, не испытыающие антропогенного влияния (Сегозеро, Вендюрское, Селецкое, Остер, Водлозеро).

Для озер первой и второй групп проведена оценка антропогенной и природной нагрузки, а для озер Пряжинского, Крошнозера и оз. Суоярви выполнены расчеты поступления веществ не только с поверхностным стоком, но и подземным. Для 12 озер были определены кинетические параметры трансформации лабильных веществ (ОВ, Робщ, Nорг, Feобщ, Si). Кроме того, методом лабораторного моделирования получены константы скорости аммонификации и нитрификации, что имеет большое значение для понимания внутриозерного круговорота азотистых веществ. Для ряда озер рассчитаны потоки фосфора на границе «вода-дно» и оценена внутренняя фосфорная нагрузка.

Анализ природной антропогенной нагрузки показал, что для водоемов системы р. Кенти наиболее значима токсикологическая нагрузка, для озер Онежское, Северное Выгозеро и Суярви существенный вклад в фосфорную нагрузку дают точечные источники загрязнения (10–30%), а для Крошнозера, Пряжинского и Святозера – от рассеянных (17–36% от общей нагрузки). Для последних озер существенно поступление фосфора общего с подземным стоком. Внутрення фосфорная нагрузка составляет около 20–30% от внешней.

Для многих объектов прежде всего необходимо оценить их ассимиляционную способность по ОВ ибиогенным элементам, а для системы р. Кенти по нормируемым химическим показателям. Решение этого вопроса возможно только при учете кинетических и термодинамических закономерностей трансформации веществ в озерных системах.

РЕГИОНАЛЬНЫЕ ПРОГРАММЫ И ПРОЕКТЫ

1. Создание специальной ГИС «Водные объекты на территории Республики Карелия» (ГИС ВО РК)»

Заказчик: Министерство Природных ресурсов РК.

Научный руководитель: член-корр. РАН Н.Н.Филатов.

Работа выполнена в рамках региональной целевой программы «Информатизация Республики Карелия» на 2008 – 2012 годы.

Создана специализированная ГИС «Водные объекты на территории Республики Карелия» (ГИС ВО РК)», обеспечивающая формирование, ведение и представление тематической информации по водному фонду РК.

Работа выполнена на современной цифровой карте Республики Карелия в формате MapInfo 9. Результаты переданы в Министерство природных ресурсов для использования лицами, принимающими решения.

2. Мониторинг водных объектов района Костомукши (система рек Кенти, Толлайоки, Тохтуринйоки и Корпангийоки)

Заказчик: ОАО «Карельский окатыш», г. Костомукша.

Научный руководитель: д.х.н. П.А. Лозовик

В летний период 2009 г. были проведены гидрохимические наблюдения на водных объектах района Костомукши, в результате которых выявлены последствия попусков воды из хвостохранилища на систему р. Кенти и установлены изменения в водоемах и водотоках, расположенных в пределах Корпангского месторождения, эксплуатация которого началась в 2008 г.

Подготовлен научный отчет, в котором приведены сведения о состоянии водных объектов района Костомукши (озерно-речных систем Кенти, Ливо-Толлойоки, Тохтуринйоки и Корпангийоки). Установлена тенденция увеличения концентрации К+, SO42- в системе р. Кенти в многолетнем плане и степень загрязнения водных объектов по общероссийским и региональным ПДК. Выявлено слабое загрязнение р. Полвиярвийоки за счет рудничных вод западного карьера Корпангского месторождения железных руд.

3. Оценка и прогноз изменения состояния водных объектов Республики Карелия при длительном маловодном периоде (Договор по государственному контракту № 04/08-200)

Заказчик: Невско-Ладожское бассейновое водное управление Федерального агентства водных ресурсов

Научный руководитель: к.г.н. Ю. А. Сало

Выполнен генетический и вероятностно-статистический анализ формирования зимнего минимального речного стока и минимального притока воды в озера-водохранилища Республики Карелия за многолетний период (Юшкозерское, Выгозерско-Ондское, Сегозерское водохранилища, оз. Янисъярви, оз. Водлозеро, реки Ухта, Чирко-Кемь, Верхний Выг, Летняя, Янис-йоки). Оценена изменчивость основных гидрологических характеристик зимнего маловодья за период инструментальных наблюдений и на перспективу до 2020 года.

Разработаны имитационные модели и прогностические зависимости для предвычисления минимального 30-суточного стока и притока воды в водохранилища.

Подготовлен и представлен заказчику окончательный отчет по результатам исследований за период 2007-09 гг.

АННОТАЦИИ НИР ИВПС, ВЫПОЛНЕННЫХ ПО ЗАДАНИЮ ОНЗ РАН

Тема № 67 Исследование процессов формирования химического состава поверхностных, подземных вод и донных отложений водоемов гумидной зоны

№ государственной регистрации: 0120.0 803375

Срок выполнения: 2008-2010 гг.

Научные руководители: д.х.н. П.А. Лозовик, к.г.-м.н. Г.С. Бородулина

Бюджет

Теоретически получено кинетическое уравнение связи константы скорости (k) трансформации лабильных веществ в озерных системах с их удерживающей способностью (R) и периодом водообмена озер ().

Анализ данных по распределению Pобщ в 12 озерах Карелии показал, что для малопроточных водоемов ( 2.8 лет) kРобщ = 0.17 год-1, а период полупревращения (1/2) – 4.2 года, а для высокопроточных ( 1.2 года) kРобщ = 0.37 год-1, 1/2 2 года. Различие констант обусловлено разными температурными условиями в водоемах в течение года (в первых, как стратифицированных, она ниже, чем во вторых).

Используя кинетическую теорию для последовательных реакций первого порядка, определены константы скорости аммонификации (0.01 cут-1) и нитрификации (0.38 сут-1) в воде Онежского озера. Впервые определена зависимость скорости нитрификации от температуры, что позволило установить активационные параметры и механизм нитрификации.

Методом лабораторного моделирования установлены кинетические параметры трансформации лигносульфонатов в природных водах при различной температуре (k=0.7 год-1 при Т=282К, k=1.5 год-1 при Т=292К).

Разработан метод поиска водных объектов с аномалиями в ионном составе воды и распределении форм азота. Данный подход был протестирован на водных объектах района Костомукши, Онежском озере, водоемах Заонежского полуострова и Выгозерском водохранилище по результатам современных исследований. Метод поиска аномальных отклонений в химическом составе воды алгоритмизован и включен в информационную систему обработки гидрохимической информации.

Проведен анализ концентрационных профилей металлов в поровых водах и донных отложениях Онежского озера. Выявлена их связь с окислительно-восстановительными условиями в донных отложениях.

Выполнено физико-химическое моделирование процессов взаимодействия в системе порода-вода. Рассчитаны индексы насыщения природных подземных вод и опытных растворов относительно породообразующих минералов.

На основании термодинамического моделирования с учетом состава подземных вод и пород выделены геохимические типы подземных вод. Определено, что с уменьшением интенсивности водообмена происходит закономерный переход геохимических типов подземных вод: железисто-алюминиевый алюминиево-кремнистый кремнисто-натриевый карбонатно-кальциевый. Каждый геохимический тип воды соответствует определенному типу вторичных минеральных образований.

Тема № 68 Оценка состояния и ресурсного потенциала озер Карелии

№ государственной регистрации: 0120.0 803375

Срок выполнения: 2008-2010 гг.

Научный руководитель: к.б.н. В.И. Кухарев

Бюджет

Сформирован справочник «Озера Карелии», включающий следующие данные по 250 водоемам республики: иллюстрационно-картографический материал (топографические, батиметрические картосхемы, схемы донных отложений), морфометрические показатели, многолетний водный баланс, термический режим и ледовые характеристики, химический состав воды (минерализация, ионный состав, органическое вещество, литофильные и биогенные элементы, газовый режим, рН, загрязняющие вещества, геохимическая классификация вод, оценка их природного качества и степени загрязнения), донные отложения (количественный и качественный состав органического вещества, содержание биогенных элементов, Fe, Mn, тяжелые металлы и нефтепродукты), гидроэкологические характеристики (макрофиты, первичная продукция, бактерио-, фито- и зоопланктон, макрозообентос, рыбы), хозяйственное использование озер.

Создана база климатических и гидрологических данных, выполнена их первичная статистическая обработка для построения электронных карт, необходимых при расчете элементов водного баланса водоемов Карелии. Выполнен расчет многолетнего водного баланса для 230 озер, в том числе для 85 неизученных водоемов при отсутствии батиметрической информации с использованием региональной формулы для расчета глубин неизученных водоемов. Построена электронная карта нормы годовых сумм осадков за стандартный климатический период 1951-2000 гг. масштаба 1:1 000 000 в среде MapInfo 9,5.

Установлены региональные закономерности ледовых явлений (дат установления и разрушения льда, периода ледостава) и вертикальной термической структуры водоемов СЗ России в зимний период. Предложены стохастические модели, основанные на доступной информации (географическая широта, средняя глубина, площадь и проточность озер). Показано влияние температуры воздуха на ледовые характеристики водоемов, что важно для прогностических оценок в условиях изменения климата. Выполнены оценки элементов термического режима и ледовых характеристик для 230 озер Карелии, на которых не проводилось регулярных наблюдений.

Выполнено моделирование стока с водосборов за 20-летний период для разных сценариев преобразования характеристик леса, в том числе с учетом естественного прироста древесины и дополнительного прироста, вызванного повышением температуры воздуха. Установлено, что влияние возрастной структуры древостоя и температуры воздуха на сток не превышает 5-6% от его среднегодовой величины.

Разработана структура базы данных «Водопотребители Республики Карелия». БД выполнена в формате MapInfo с привязкой к картографическим объектам и включает в себя таблицы, содержащие информацию по динамике водопотребителей (за 2002, 2003 и 2005, 2007 гг.), источникам водоснабжения и приемникам сточных вод.

Разработаны основы информационной системы «Озера Карелии». На основании анализа массива данных по 670 озерам республики проведено нормирование и шкалирование 25 показателей состояния озер. На этой основе выполнен отбор информационно значимых параметров (биомасса зоопланктона, бентоса, видовой состав рыб) для оценки трофического статуса озер и их рыбопродуктивности. Дана вероятностная оценка трофического статуса озер по показателям зоопланктона и бентоса. Выполнен частотный анализ видового состава ихтиоценозов и выявлены индикаторные виды рыб для оценки трофического состояния озер.

Проведен полномасштабный анализ списка видов рыб внутренних водоемов Карелии. Уточнется видовой статус сиговых рыб. Показано, что работы по акклиматизации некоторых видов (байкальский омуль, пелядь, карп) не дали положительных результатов и рыбы-вселенцы не создали устойчивых популяций. На основе имеющихся данных рассчитана рыбопродуктивность ряда озер, что дает возможность использования на практике ограничения допустимых уловов при промысле.

Проведены комплексные полевые исследования на оз. Суккозеро, Гимольское, Ройк-Наволоцкое, Машозеро, Лососинное, Шапшозеро и их притоках с целью получения современных гидрологических, гидрохимических и гидробиологических данных.

В 2009 г. по материалам проведенных по теме работ опубликовано 5 статей (журн. «Известия РАН», «Рыбное хозяйство», Труды КарНЦ РАН, материалы международной конференции), 2 находится в печати, подготовлено и прочитано 6 докладов на российских и международных конференциях.

Тема № 69 Озерно-речные системы как элемент ландшафта Северо-запада России. Мелко- и мезомасштабная изменчивость тепло- и массопереноса (от синоптического периода до нескольких минут)

№ государственной регистрации: 01200906765

Срок выполнения: 2009-2011 гг.

Научные руководители: к.т.н. А.Ю. Тержевик

Бюджет

В 2009 г. выполнены следующие работы: 1) подготовка и проведение направленных полевых экспериментов, включающих круглогодичную регистрацию температуры воды и верхнего слоя донных отложений и концентрации растворенного кислорода на различных горизонтах, а также наблюдения в период развития подледной конвекции; 2) анализ литературной информации, а также данных наблюдений, полученных в ходе полевых работ 2007-09 гг.

В апреле проведены несколько съемок по акватории оз. Вендюрского и многосуточные наблюдения на одной из основных станций, позволившие получить данные о динамике вертикальной термической структуры и растворенного кислорода в период подледной конвекции.

В июне на оз. Вендюрском на глубинах 7.1 и 11.3 м были установлены две термокосы на базе термологгеров TR-1060 и кислородных датчиков с накопителем информации TDO-2050. Также на дне озера была установлена платформа, несущая на себе 10 термологгеров TR-1060. Основная цель этих установок – получить годовой ход вертикального распределения температуры воды и растворенного кислорода, а также оценить потоки тепла и кислорода в/из донных отложений. Интерес к последним определяется их ролью в формировании термического и кислородного режима мелководных озер в подледный период. В октябре все приборы были подняты для снятия информации и поставлены на свои места до окончания подледного периода. Добавлена еще одна термокоса, установленная в районе локального углубления (глубина 7.5 м). Измерения проводятся с шагом 1 мин.

Спектральный анализ рядов температуры на придонных горизонтах «короткой» термокосы выявил наличие энергонесущих пиков, соответствующих колебаниям с периодами 5-7, 9-11, 25-29 мин, 5-6, 7-9, 12-14, 19-26 ч, 1.5-2.5 суток. Колебания температуры в придонном слое «длинной» термокосы в течение зимы имели периодичность близкую к 24 ч, а также к 2.5, 5-7 и 10-12 суткам.

Теоретически рассчитанные периоды первой моды продольной и поперечной баротропных сейш оз. Вендюрского составляют 25-29 и 6-7 мин, соответственно (Malm et al., 1998; Петров и др., 2007), период первой моды бароклинной сейши – от 3 до 11 суток (Петров и др., 2006). Спектральный анализ рядов давления на дне озера (датчики давления были расположены на «длинной» термокосе на глубине 0.06, на «короткой» – 0.02 см в донных отложениях), а также атмосферного давления на станции «Петрозаводск» показал наличие периодичностей в 5-7 и 11-12 суток.

Поскольку взаимокорреляционный анализ рядов атмосферного давления и давления на дне озера показал их высокую корреляцию (R=0.78 для «длинной» и R=0.75 для «короткой» термокос), можно предполагать, что перепады атмосферного давления над озером могут генерировать колебания ледового покрова, в результате которых в озере появляются сейшеподобные движения с периодами от 5-7 до 10-12 суток. Высокочастотная изменчивость температуры с периодами от 5-30 минут до 5-25 ч и 1.5-2.5 суток может быть обусловлена существованием в озере подо льдом различных видов движений, таких как баротропные и бароклинные сейши. Кроме того, получены оценки годовой динамики потока тепла из/в донные отложения в зависимости от глубины места.

Предварительные результаты анализа полученных данных были доложены на конференциях.

АННОТАЦИЯ НИР ИВПС, ВЫПОЛНЕННЫХ ПО ГРАНТАМ РФФИ

1. Кислородный режим как индикатор состояния экосистемы мелководного озера: наблюдения и моделирование

№ 07-05-00351а

Научный руководитель: к.г.н. А.Ю. Тержевик

Срок выполнения 2007-2009 гг.

№ государственной регистрации 01200904194

В 2009 г. завершены работы по проекту 07-05-00351 "Кислородный режим как индикатор состояния экосистемы мелководного озера: наблюдения и моделирование" (2007-2009).

В течение трех лет исследований были проведены полевые работы, направленные на дальнейший сбор данных о развитии термической структуры (как по вертикали, так и в окрестности границы раздела «вода-дно») и вертикального профиля растворенного кислорода (РК). Также были проведены измерения содержания хлорофилла с использованием спектрального флуориметра bbe PluoroProbe, позволившие оценить видовой состав фитопланктона.

На основе принципов анализа размерностей предложена новая параметризация первичного продуцирования (ПП) фитопланктона в водоемах. Параметризация верифицирована по данным многолетних наблюдений на озере Мюггельзее (Германия). Результаты верификации свидетельствуют, что новое представление ПП позволяет избежать традиционных ошибок при расчетах образования органического вещества в моделях водных экосистем.

На основе анализа данных наблюдений на трех замерзающих озерах показано, что перераспределение тепла в водной массе озера в зимний период обеспечивается более эффективными, по сравнению с молекулярной диффузией, механизмами. Данное явление было изучено с использованием простой параметризованной модели, основанной на автомодельном представлении вертикального распределения температуры в водной массе и донных отложениях. Предложена эмпирическая зависимость коэффициента температуропроводности от придонного градиента температуры. Результаты моделирования сопоставлены с данными натурных наблюдений.

Проведена серия численных экспериментов с использованием моделей FLake и FLakeEco по моделированию реакции озера на различные варианты атмосферного форсинга (по сравнению с среднемноголетним) при различных средних глубинах (5, 10 и 15 м) и прозрачности воды (1 и 3 м в терминах глубины диска Секки). Результаты расчетов позволили сформулировать рекомендации по предохранению естественных и искусственных водоемов от возникновения заморных зон.

2. Экспертная система озер северо-запада России: инструмент управления водными ресурсами

№ 08-05-00756-а

Научные руководители:

от СПб ЭМИ РАНд.б.н. В.В. Меншуткин,

от ИВПС КарНЦ РАН чл.-корр. РАН Н.Н. Филатов

Срок выполнения 2008-2010 гг.

№ государственной регистрации 01200904191

В 2009 г. существенно расширена база данных со 100 до 674 озер. Все 674 представленных озера имеют информацию о рыбных сообществах озера, по вылову рыбы, а также информацию по химико-биологическим и гидрологическим параметрам.

На основе созданной информационной базы разработана экспертная система для оценки состояния и перспектив развития промысла рыб озер Карелии. Система включает в себя базу знаний о 12 видах наиболее распространенных видах рыб Карелии и модель сообщества, основанную на принципе трофической сети. Уточнение неопределенных параметров модели производится методом случайного поиска. Система позволяет не только оценить ихтиомассы и возрастную структуру популяций, но и определить рациональные пути промыслового использования сообщества для получения максимального вылова и сохранения биологического разнообразия. Настоящая работа является логическим продолжением и углублением работ по созданию экспертной системы по озерам Карелии (Меншуткин, Филатов, Потахин, 2009).

3. Нормирование антропогенного воздействия на водные объекты Севера с учетом их ассимиляционной способности

№ 08-05-98811-р_север_а

Научный руководитель: д.х.н. П.А. Лозовик

Срок выполнения 2008-2010 гг.

№ государственной регистрации 01200904188

Ассимиляционная способность водного объекта к веществам различной природы определена по кинетическим параметрам их трансформации в озерных системах с учетом того, что отношение внешней нагрузки к удельной скорости трансформации является величиной постоянной для озер с одним и тем же водообменом. За величину ассимиляционной способности принимается скорость трансформации лабильных веществ. Для ряда озер Карелии определены скорости трансформации лабильных веществ: ОВ аллохтонного происхождения – 1.1–11.2, Nорг – 0.02–0.23, Si – 0.07–1.4, Fe 0.05–0.77 мгл-1 год-1, Робщ – 0–37.5 мкг л-1 год-1. Скорость зависит от водообмена озер и константы скорости трансформации веществ. О последней можно судить по изменчивости концентрации вещества в озере (V/Соз), которая наибольшая для Fe и Si (0.04–2.0 год-1), тогда как для Робщ, Nорг и аллохтонного ОВ она колеблется в более узких пределах (0.07–0.7 год-1).

4. Закономерности формирования и роль подземного стока в водном и солевом балансе Онежского озера

№ 08-05-98811-р_север_а

Научный руководитель: к.г.-м.н. Г.С. Бородулина

Срок выполнения 2008-2010 гг.

№ государственной регистрации 01200904189

Выполнен гидродинамический расчет удельных характеристик подземного притока непосредственно в Онежское озеро, минуя речную сеть. Выполнен расчет общего подземного стока в озеро по выделенным расчетным участкам береговой зоны со сходными гидрогеологическими условиями. При этом основные гидрогеологические параметры снимались с построенных гидродинамических карт. Общий подземный сток в Онежское озеро с прибрежной территории оценен в 0.14 км3/год. Доля непосредственного подземного стока в водном балансе Онежского озера невелика и составляет около 1% от общего речного притока. Выявлены закономерности формирования и распределения подземного стока в Онежское озеро. На западном, северном, восточном и южном побережьях природные факторы оказывают различное влияние на подземный сток из основных водоносных комплексов. Самый большой приток подземных вод происходит с северного берега Онежского озера, где основное влияние оказывают геологический, геоморфологический и тектонический факторы.

5. Сравнительный анализ особенностей природных процессов на эстуарных, приустьевых и открытых участках разных типов приливных побережий Белого моря

№ 09-05-00658

Научный руководитель: чл.-корр. РАН Ю.С. Долотов

Ответственный исполнитель: чл.-корр. РАН Н.Н. Филатов

Срок выполнения 2008-2010 гг.

№ государственной регистрации 01200904187

В 2009 г. выполнялись исследования по выявлению закономерностей физических, химических, геологических и биологических процессов в фазы прилива и отлива на эстуарных участках разных типов (с различным речным стоком и разной выраженностью зон), приустьевых участках рек (с различной выраженностью устья) и открытых (отмелых и приглубых участках) приливных побережий Белого моря. Важное направление работ - выявление условий существования биоты.

В 2009 г. обобщались данные предыдущих лет исследований и были собраны новые данные на разных участках реки Кемь, Белом море.

Были проведены комплексные исследования 12-17 июля 2009 г. Гидрофизические исследования включали наблюдение течений, приливных колебаний уровня, стратификации вод в разных участках полигона.

Гидрохимические наблюдения включали определение хлорофилла “a” и минеральной взвеси. И как было установлено ранее, максимальные концентрации этого пигмента обнаружены в зонах влияния речного стока. Результаты анализов показали, что содержание хлорофилла “а” в пробах воды исследуемого участка Онежского залива изменялось в пределах от 0.27 до 2.5 мкг/л. Наибольшие концентрации (2.5 и 1.96 мкг/л) - в фазу прилива и отлива соответственно отмечены на станциях, наиболее приближенных к устью реки.

Геологические исследования проводились на 29 станциях, изучалось распределение водной взвеси и донных осадков. Показано, что в устье р. Кемь, при солености вод менее 1‰, концентрации взвеси составляли 2.0–2.5 мг/л в фазу прилива, и 2.9–3.6 мг/л в фазу отлива. В зоне смешения (1–20‰) были отмечены увеличения концентраций взвеси до 4.1 мг/л. При солености более 20‰ содержание взвеси уменьшалось до 1.1–1.3 мг/л и менее. В среднем, в отлив концентрации взвеси были выше, чем в прилив. В целом, концентрации взвеси на выполненных разрезах были невысокими, подобные картины распределения взвеси в Белом море отмечались ранее, в том числе в 2007 и 2008 годах, и, по-видимому, являются характерными для периода летней межени.

Исследования первичной продукции и деструкции проводились во время прилива и отлива по продольному разрезу на участке с пресной водой, в зоне смешения пресных и морских вод и на морской точке. Суточная скорость первичного продуцирования органического вещества изменялась от 6 до 80 мг С·м-3·сутки-1 в поверхностном слое воды как в зависимости от глубины и удаленности от берега, так и от фазы прилива или отлива. При сравнении данных в прилив и отлив наибольшие величины выявлены в период прилива.

Гидробиологические работы показали, что на небольшом расстоянии от устья реки Кемь (примерно шесть километров) произошла смена доминантных видов зоопланктона с пресноводных на морские. Морские виды доходят практически до самого устья реки Кемь. В 2009 г. состав зоопланктона был разнообразным, сменялся в зависимости от фазы прилива. Всего отмечено 50 видов и форм. Характерно пятнистое распределение зоопланктона, причем разница в показателях плотности и биомассы оказалась весьма значительной в зависимости от фазы прилива.

В 2009 г. коллективом авторов во главе с руководителем проекта Ю.С. Долотовым подготовлена одна публикация «О проявлении морского и речного факторов на прибрежных участках Белого моря и влиянии различного объема стока рек на характер природных процессов» для журнала «Океанология».

6. Информационно-аналитическая система поддержки и сопровождения научных исследований природных ресурсов (на примере Республики Карелия)

№ 09-07-12074-офи_м,

Научный руководитель: чл.-корр. РАН А.Ф.Титов.

Ответственный исполнитель: чл.-корр. РАН Н.Н. Филатов

Срок выполнения 2009-2011 гг.

№ государственной регистрации

По проекту РФФИ Институтом подготовлена структура информационной системы по Водным объектам и создана онтология для обеспечения технологии тематического поиска релевантных данных в коллекциях электронных публикаций статей и баз данных
как в ИАС, так и в электронной библиотеке. Для этого онтология будет
содержать термины, отражающие изученность предметной области, т. е.
сформировавшуюся систему понятий ее описания.

АННОТАЦИИ НИР ИВПС, ВЫПОЛНЕННЫХ В РАМКАХ

МЕЖДУНАРОДНОГО СОТРУДНИЧЕСТВА

Многосторонние проекты

1. Улучшение санитарно-экологических условий в населенных пунктах Карелии

Финско-Российский проект в рамках приграничного сотрудничества № HEL6312-23

Партнеры: Ассоциация Сухих Туалетов Финляндии (Финляндия), Балтийский Институт (Финляндия), Центр окружающей среды Пирканмаа (Финляндия), Высшая профессиональная школа Тампере (Финляндия), ИВПС (Петрозаводск, Россия), Администрация Прионежского района Республики Карелия (Россия), Администрация музея-заповедника Кижи (Россия), Российское Туалетное Общество (Москва, Россия).

Научный руководитель: к.б.н. Регеранд Т.И.

Срок выполнения: 2008-2010 гг.

Основная цель проекта – охрана окружающей среды и, особенно, водных объектов от точечных загрязнений, поступающих от рассредоточенных населенных пунктов, многочисленных дачных поселков и туристических объектов, расположенных на водосборных территориях крупных и мелких водных объектов и, в том числе, Балтийского моря.

Организован и проведен семинар по итогам первого этапа проекта с представлением и обсуждением материалов анализа исходной ситуации по экологическому и санитарному состоянию населенных пунктов Прионежского района (Пай, Шелтозеро, Деревянное) и территории о. Кижи (Ямки).

Подготовлена документация для строительства пилотных объектов на выбранных территориях: в Прионежском районе поселок Шелтозеро (Государственный краеведческий музей) и поселок Деревянное (детский лагерь).

Проведена широкая эколого-просветительная деятельность с населением по вопросам улучшения экологической и санитарной ситуации с распространением информационных материалов, подготовленных по проекту.

Построены 2 пилотных объекта (сухие туалеты) на ранее выбранных участках с демонстрацией проектной документации и этапов строительных работ. Установлено оборудование, предоставленной партнерами со стороны Финляндии.

Принято участие с докладом по проекту в 3 Международной конференции по сухим туалетам (3rd International Dry Toilet Conference) 12-15.08.2009 в г. Тампере, Финляндия.

Поведены исследовательские работы для продолжения проекта в 2010 году.

Материалы проекта представлена на странице www.huussi.net/karjala

Двусторонние проекты

2. Воздействие Костомукшского ГОКа на водные экосистемы

Партнер: Центр окружающей среды Кайнуу, Финляндия

Научный руководитель: д.х.н. Лозовик П.А.

Лаборатория: гидрохимии и гидрогеологии

Договор № 0206/02/07 НТИМИ Миннауки и технологий

Срок выполнения: 2007 - 2009 гг.

В 2009 г. была проведена оценка загрязненности вод системы р. Кенти по химическим показателям с использованием различных методических подходов. Выявлено, что наиболее адекватная оценка получается при использовании региональных ПДК, учитывающих геохимический фон элементов и их ориентировочно безопасный уровень воздействия. Материалы исследований доложены в центре окружающей среды Кайнуу. Даны предложения по дальнейшему сотрудничеству с этим центром.

Продолжена работа по эколого-просветительному направлению. Проведен семинар- стажировка слушателей курсов Научно-образовательного центра ИВПС (студенты ВУЗов и аспиранты) совместно с Центром окружающей среды Кайнуу в Финляндии по вопросам охраны окружающей среды, водоснабжения и устойчивого использования водных объектов, в том числе для рекреации и туризма.

3. Проведение научно-образовательной деятельности по программе «Балтийский Университет»

Университет г. Уппсала, Швеция

Научный руководитель к.б.н. Т.И. Регеранд

Лаборатории: географии и гидрологии, гидрофизики, гидробиологии, гидрохимии и гидрогеологии

Договор НТИМИ 0206/01/07

Срок выполнения: 2007 - 2009 гг.

В 2008-09 учебном году ИВПС продолжено проведение самостоятельных курсов «Окружающая среда Балтийского региона» и «Устойчивое использование водных ресурсов» по программе Балтийского Университета, предназначенных для студентов КГПА, ПетрГУ и учителей средних школ Республики Карелия с целью повышения их профессиональной подготовки и, согласно программе РАН «Поддержка молодых ученых», выявления талантливой молодежи, склонной к научной деятельности.

По результатам работы слушатели курсов, успешно прошедших обучение, получили дипломы Балтийского Университета, выданные Университетом г. Уппсала (Швеция). В качестве экзаменационных работ ими подготовлены статьи и доклады, которые были представлены на I Региональном семинаре «Связь образования и науки в подготовке новых кадров». Семинар был организован и проведен 22 – 23.04.2009 Институтом водных проблем Севера Кар НЦ РАН в Петрозаводске в рамках работы Научно-образовательного центра ИВПС «Водные объекты Карелии и методы их исследования». Материалы семинара в виде тезисов и статей подготовлены к опубликованию в сборнике научно-просветительных материалов «Водная среда: обучение для устойчивого развития», издание которого осуществляется при финансовой поддержке Российской академии наук, предоставленной Научно-образовательному центру «Водные объекты Карелии и методы их исследования» Института водных проблем Севера КарНЦ РАН по программе «Поддержка молодых ученых».

Принято участие в 4 (1 – для студентов и 3 для преподавателей) обучающих конференциях по программе Балтийского Университета в Польше и Швеции.

Ведутся занятия по указанным курсам для студентов ВУЗов и учителей средних школ Республики Карелия по программе 2009-10 учебного года.

IV СВЕДЕНИЯ О НАУЧНО-ОРГАНИЗАЦИОННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

1. Работа Ученого Совета

• В 2009 году проведено 11 заседаний Ученого Совета, на которых утверждались планы и программы научных исследований по фундаментальной и хоздоговорной тематикам, международному сотрудничеству, а также рассматривались результаты фундаментальных исследований.
• На заседаниях Ученого Совета были заслушаны отчеты о деятельности научных сотрудников и лабораторий ИПВС по различным проектам, обсуждались перспективы дальнейших исследований, согласно плану редподготовки утверждались к печати предлагаемые рукописи печатных изданий.
• На заседаниях Ученого Совета ИВПС было представлено 8 научных докладов как сотрудников Института, так и приглашенных специалистов.
• Рассматривались отчеты по хоздоговорным темам.
• На заседаниях Ученого Совета утверждались темы диссертаций, планы работ и отчеты аспирантов, проходящих обучение в аспирантуре ИВПС.
• Заслушивались информационные сообщения о проведении работ по международным проектам многостороннего и двухстороннего сотрудничества.
• Регулярно рассматривались текущие вопросы научной и научно-организационной деятельности Института.

2. ИЗДАТЕЛЬСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

Список опубликованных работ представлен в приложении 1.

Научные публикации

Института водных проблем Севера КарНЦ РАН в 2009 г.

Вид издания	Кол-во
1. Монографии, книги, сборники	1
в т.ч. изданные в КарНЦ РАН
2. Учебные и учебно-методические пособия
в т.ч. изданные в КарНЦ РАН
3. Статьи (всего):	48
в журналах, издаваемых за рубежом	3
в т.ч. в зарубежных научных журналах и изданиях из списка ВАК	3
в центральных журналах	9
в т.ч. в российских рецензируемых научных журналах и изданиях из списка ВАК (редакция – июнь 2007)	9
в электронных журналах
в сборниках	36
в т.ч. изданных за рубежом на ин. языке
4. Рекомендации и методические указания
5. Тезисы научных докладов конференций, симпозиумов и пр.	15
в т.ч. международных	15
российских
региональных
Прочие издания (брошюры, рекламная продукция) Электронные издания Авторефераты диссертаций Статьи в «Энциклопедия Карелия»	10 3 - 7
ВСЕГО:	74

1. СВЕДЕНИЯ О ТЕМАТИКЕ ИВПС В 2009 ГОДУ

Темы НИР в рамках:	Количество
Темы по планам НИР институтов (бюджет)	6 (3)
Программа фундаментальных исследований Президиума РАН и отделений РАН	2
Федеральных целевых программ России «Мировой океан»	1
Федеральных целевых научно-технических программ	-
Важнейших народно-хозяйственных программ и проектов (Министерство образования и науки РФ)	-
6. Международных программ и проектов	3(1+2)
7. Региональных научно-технических программ	3
8. Конкурсных программ
в т.ч. РФФИ	6
РГНФ	-
Комиссии РАН по работе с молодежью	1
Другие	-
9. Хозяйственных договоров	9
Всего	31