Вода — угроза или благо? В последнее время этот вопрос обретает остроту гамлетовского «Быть или не быть?». С одной стороны, в мире ежегодно погибают миллионы людей, ставших жертвами наводнений, паводков, штормовых нагонов и прочих природных катаклизмов.
Обмеление Аральского моря, которое еще в середине XX века было одним из крупнейших озер мира, обернулось экологической катастрофой для целого региона.
С другой стороны, неуклонно возрастает роль пресноводных ресурсов — важнейшего источника питьевой воды. Огромные территории суши уже сегодня страдают от ее нехватки, и в процессе глобализации тенденция обезвоживания будет только нарастать.
Как реагирует на эти вызовы современная наука об озерах? Об этом шла речь на конференции «Лимнология в России», прошедшей в Санкт-Петербургском федеральном исследовательском центре РАН.
Организаторы — Институт озероведения (структурное подразделение СПб ФИЦ РАН), Отделение наук о Земле РАН и Русское географическое общество — постарались охватить широкий круг тем: гидробиологические, ихтиологические и палеолимнологические исследования, химия воды и донных отложений, моделирование гидрологических и биогеохимических процессов в озерах…
В конференции приняли участие более 200 ученых из 18 городов России и Белоруссии, представивших 124 доклада, причем треть из их числа сделали сотрудники ведущего научного учреждения России в области лимнологии Института озероведения РАН. Был повод вспомнить о славной истории института и рассказать о текущих исследованиях — конференция была приурочена к его 80-летию.
Лимнология XXI века — это в первую очередь экология озерных систем, крупнейшая из которых — Великие озера в Северной Америке.
Но, как известно, самое глубокое озеро планеты — наш Байкал, в котором содержатся 85% пресной озерной воды России и 22% мировых запасов пресной воды. Общая его площадь составляет 31,7 тысячи км², наибольшая глубина — 1642 м.
Крупнейшие озера Европы тоже наши, расположенные на северо-западе России: Ладожское и Онежское (площадью 17 870 и 9720 км² соответственно), Чудско-Псковское на границе с Эстонией (3550 км²); Ильмень (около 1000 км², площадь меняется в зависимости от уровня воды).
Всего же на территории РФ насчитывается свыше 2 миллионов озер, главным образом пресных. Их суммарная площадь превышает 350 тысяч кв. км (не считая пограничного Каспийского моря), а общие запасы вод составляют около 26 тысяч куб. км.
При этом подавляющее большинство российских озер относится к малым и средним, особенно их много на северо-западе страны, в частности, в Карелии и на Западно-Сибирской равнине. И, как правило, самочувствие даже небольших водоемов напрямую влияет на качество жизни людей на их берегах.
Недаром на конференции отмечалось, что сегодня от лимнологов требуются не только оценка биоразнообразия природных сообществ, но и рекомендации о том, как его сохранить или изменить видовой состав в желаемом направлении.
А значит, привычных наблюдений и описаний уже недостаточно. Необходимо привлекать на помощь информационные технологии и имитационное моделирование в сочетании с методами экологического прогнозирования не только обычных, но и экстремальных ситуаций.
Стремясь к созданию динамической модели экосистем, ученые СПб ФИЦ РАН запустили новое междисциплинарное направление — аэролимнологию.
В его рамках исследователи предлагают комплексно сочетать классические подходы лимнологии, сбор информации о внутренних водоемах с помощью беспилотников и сенсорных систем и обработку массивов данных на основе технологий искусственного интеллекта.
Методы аэролимнологии применимы для изучения донных ландшафтов, водных организмов (например, ладожской кольчатой нерпы, гидробионтов) и для поиска полезных ископаемых в труднодоступных акваториях.
Дистанционные методы применяются и с целью зондирования донной поверхности озер. Для работы на акватории Ладожского озера в Институте озероведения был разработан телеуправляемый необитаемый подводный аппарат Limnoscout, способный производить видео-съемку на глубинах 300 м и более.
Подводной видеосъемкой были охвачены все типы ландшафтов и весь диапазон глубин Ладоги, включая глубоководные впадины. Полученные данные использовались для описания и выделения различных элементов донных ландшафтов озера.
Совершенствовать прогноз сезонных изменений гидрологического режима особенно актуально для таких стратегически значимых водоемов, как Байкал, Ладожское и Онежское озера. Предпринятые ранее попытки долгосрочного прогноза изменений уровня воды в них по разным причинам оказались не совсем удачными.
Чтобы понять и рассчитать поведение столь сложных систем, необходимо использовать модели общей циркуляции атмосферы и океана (МОЦАО). Такой подход разрабатывают в Институте проблем Севера Карельского научного центра РАН, полагая, что он позволит оценить «вклад» Атлантического океана в формирование климатической изменчивости озер Европейской части России.
Среди основных трендов лимнологии, рассмотренных на конференции, — феномен цветения озер, прудов и водохранилищ, вызванный цианобактериями (сине-зелеными водорослями), который в большинстве случаев негативно отражается на условиях хозяйствования и качестве жизни населения.
В Институте озероведения РАН разработали и успешно испытали вещества для борьбы с цианобактериями, безопасные для других компонентов планктонного сообщества, более того, способствующие замещению сине-зеленых другими водорослями, органично входящими в состав трофических цепей как корм для зоопланктона и рыб.
Еще одна перспективная разработка института — превращение сапропелей (донных отложений пресноводных водоемов) в биологически активные препараты для различных отраслей экономики.
Сапропели содержат большой набор минеральных и органических веществ, а потому область применения получаемых из них продуктов обширна: от удобрений и кормовых добавок до медицины.
Ученые получили из сапропелей ультрадисперсную суспензию, экспериментальные испытания которой в сфере молочного животноводства и пчеловодства принесли весьма обнадеживающие результаты.
Участники конференции сошлись во мнении, что предстоит повышать не только уровень, но и статус лимнологических исследований. Они предлагают ВАК РФ и Минобрнауки дать четкое определение специальности «лимнология» для защиты диссертаций на соискание ученой степени кандидата (доктора) географических наук, а также для создания профильных кафедр и образовательных программ в университетах России.
Это позволит улучшить подготовку специалистов по лимнологии, гидрофизике, гидрохимии, гидробиологии с учетом возможностей и потребностей цифровой экономики.
Аркадий СОСНОВ
По материалам пресс-службы СПб ФИЦ РАН
Нет комментариев