Институт озероведения РАН

Ссылка: Информация 130302(2013), Вестник ОНЗ РАН, 5, url: http://onznews.wdcb.ru/news13/info_130302.html
^ Главная страница

Директор ИНОЗ академик Владислав Александрович Румянцев и ученый секретарь института к.б.н. Оксана Александровна Павлова

В России более двух миллионов озёр, в основном имеющих ледниковое происхождение. Их общая площадь превышает 350 тыс. км2 (без учёта Каспия). Общие запасы озёрных вод достигают 26 тыс. км2.

Северо-запад европейской части России называют "озёрным краем". Здесь расположены крупнейшие озера: Ладожское и Онежское (площадью 17 680 и 9720 км2 соответственно); Чудско-Псковское озеро (3550 км2); Ильмень (около 1000 км2), Топозеро, Выгозеро и другие озера Карелии. И не случайно, что здесь же, в Санкт-Петербурге, находится главный российский академический институт, занимающийся проблемами лимнологии - Институт озероведения (ИНОЗ РАН). Он возник в 1971 г. в результате преобразования Лаборатории озероведения, созданной в 1944 г. выдающимся ученым-лимнологом Г. Ю. Верещагиным при Отделении геолого-географических наук АН СССР. В настоящее время ИНОЗ относится к Отделению наук о Земле РАН. Лабораторию и институт возглавляли выдающиеся ученые - академики Н. М. Страхов, Д. В. Наливкин, С. В. Калесник, А. Ф. Трешников, член-корреспондент АН СССР О. А. Алекин.

Институту принадлежит ведущая роль в исследовании широкого комплекса теоретических фундаментальных проблем лимнологии. Здесь проводятся палеолимнологические исследования и разрабатываются фундаментальные научные основы охраны и рационального использования природных ресурсов озер. Значительное место в работе ученых занимают разработки методов борьбы с эвтрофикацией и другими видами загрязнения водоемов, в связи с ростом антропогенной нагрузки и глобальными изменениями климата.

Важной составной частью научных исследований института является комплексное изучение Ладожского озера - основного источника водоснабжения Санкт-Петербурга, от которого зависит здоровье жителей города.

Директор ИНОЗ академик Владислав Александрович Румянцев и ученый секретарь института к.б.н. Оксана Александровна Павлова в беседе с корреспондентами "Вестника" рассказали о главных достижениях работы ИНОЗ. В. А. Румянцев вспоминал об исследованиях Ладоги в 70-е гг. В то время Ленинград был на первом месте в СССР по раковым заболеваниям. Ученым удалось доказать, что в этом повинен Приозерский ЦБК. Его сточные воды поступали прямо в Неву на городской водозабор. После непростой борьбы с министерством комбинат был закрыт.

Директор ИНОЗ отметил, что с тех пор в озере произошли позитивные изменения, в том числе связанные и с падением промышленного производства в 90-е гг. Однако в бассейне озера находятся семь крупных федеральных предприятий, и все, что они сбрасывают, в конечном итоге поступает в озеро. Уже много лет директор института пытается добиться принятия федерального закона по озеру, который имеет особое значение в связи с развитием производства наноматериалов, фармацевтической промышленности, и проблемой попадания неиспользованных лекарственных средств и наночастиц в сточные воды. Эта проблема актуальна и для многих стран, потому что никто в мире не знает, как удалять такие загрязнения из водозаборов.

Исследования озера продолжаются, несмотря на то, что экспериментальному судну института уже 30 лет, и финансирования РАН недостаточно для его содержания.

В последнее время, возможно в связи с климатическими изменениями, возрастанием антропогенного воздействия на водоемы и другими факторами, глобальный характер приобретает проблема чрезмерного распространения сине-зеленых водорослей. Эти древние водоросли появились в около 4 млрд лет назад, когда еще не было атмосферы, и адаптировались к жесткому ультрафиолетовому излучению. Забиваются водозаборы, возникают проблемы для работы гидроэлектростанций. В процессе своей жизнедеятельности водоросли продуцируют токсины, некоторые из которых могут вызвать летальный исход в течение часа. Ситуация осложняется еще и тем, что в нашей стране не хватает станций водоподготовки, и люди пьют воду из рек и озер после простейшей очистки. Но эта проблема актуальна и для других стран, в том числе и с высокоразвитой экономикой. Даже в благополучной Швейцарии есть примеры гибели рыб и домашних животных в связи с воздействием этих водорослей.

ИНОЗ принимает участие в проекте Евросоюза, направленном на оценку влияния изменения климата на окружающую среду. Ученые института предложили в рамках проекта провести оценку масштабов глобального токсичного загрязнения озер сине-зелеными водорослями. Для этого предполагается выделить различные климатические зоны с реперными озерами, на которых будут проводиться натурные и космические съемки. На основании этих исследований будет определено состояние озер. По словам ученого секретаря О. А. Павловой, в институте развивается методика проведения космических исследований больших акваторий в сотрудничестве с Аэрокосмосом. Космические снимки позволяют определять концентрации хлорофилла – основного пигмента водоросли, ответственного за производство органического вещества, и таким образом детектировать места загрязнений. Теперь перед специалистами стоит задача правильно интерпретировать данные, полученные из космоса, объединив наземные и спутниковые наблюдения.

В ИНОЗ был разработан уникальный, не имеющий аналогов в мире метод борьбы с разливами нефтепродуктов, которые приводят к образованию пленки на водной поверхности, нарушающей газообмен, что губительно сказывается на растительном и животном мире. Разрабатывались различные методы борьбы с этим, но применение бактерий и сорбентов имело низкую эффективность. Специалисты института одними из первых пришли к выводу, что надо объединить оба способа, и придумали название – биосорбенты. Ученые исходили из идеи не нанести никакого ущерба окружающей среде. Были выбраны наиболее безвредные и эффективные природные сорбенты и бактерии, характерные для данной местности. На международных испытаниях, которые проводились в Финляндии в научном центре, созданном на средства Евросоюза, российский препарат оказался наиболее эффективным. К сожалению, без ответа остались все предложения о широком использовании и постоянном производстве препарата. На международный рынок российских производителей не пускают, и нет заинтересованности ни со стороны российских властей, ни частных руководителей предприятий. Предложение создать стратегический запас биосорбентов для пограничных войск также не встретило понимания и поддержки.

Тем не менее, было бы неверно утверждать, что научные разработки ИНОЗ остаются невостребованными. В институте постоянно проводится оценка экологического состояния городских водоемов. На городских мостах стоят специальные приборы, обнаруживающие разливы нефтепродуктов. Они не позволяют им попасть в систему каналов города и защищают гранитные набережные от загрязнений.

"Эвтрофикация привела к тому, что в мире есть две глобальных проблемы – терроризм и сине-зеленые водоросли," - сказал заместитель директора по научной работе д.г.н. Шамиль Рауфович Поздняков. В ИНОЗ проводятся эксперименты по воздействию слабого ультразвука на водные объекты, в сочетании с различными природными сорбентами, для подавления развития сине-зеленых водорослей. Воздействие должно быть избирательным, чтобы ультразвук не оказывал неблагоприятное влияние на других гидробиотов.

Любой водный объект представляет собой очень сложный организм с большим количеством взаимосвязей. В зависимости от поставленного диагноза, ученые стараются применить те или иные способы оздоровления. Эксперименты ведутся в круглосуточном режиме. В Петербурге несколько сотен внутригородских водоемов, и практически все нуждаются в оздоровлении из-за сильного антропогенного воздействия в огромном мегаполисе. Находясь в густонаселенном районе, любой объект из объекта рекреационной зоны может превратиться в источник экологической опасности.

Ш. Р. Поздняков подчеркнул, что работы ведутся не только на городских объектах. Очень большой объем работ выполняется на Ладожском озере и озере Ильмень. Ученые приступают к исследованиям Чудского озера и планируют провести экологическую оценку озер на Сахалине.

Заведующий лабораторией гидробиологии д.б.н. Евгений Александрович Курашов рассказал о другом способе очистки водоемов путем кавитации – применении мощного ультразвука, в результате которого в потоке воды разрушаются различные включения, начиная от водорослей и заканчивая химическими соединениями. Специалистами института создана модельная установка для отработки данного метода. Через некоторое время будут проводиться испытания в опытном экспериментальном бассейне водоканала, который осуществляет финансирование работ. Если эксперименты увенчаются успехом, установка будет работать на одном из этапов сложного многоступенчатого процесса очистки воды в системе городского водопровода. Применение данного метода позволит снизить затраты и повысить качество воды.

Профессор Курашов отметил, что мощная кавитация может быть применена для разрушения полей цветения водоемов. Для этого предполагается создать мобильные приборы кавитации и разместить их на любом плавсредстве (катер и т.п.). Для этого ИНОЗ ведет переговоры о сотрудничестве с Южным МЧС. Зона действия прибора кавитации – 18 га. Для борьбы с цветением Ладоги предполагается установить прибор на катер водоканала – "Святую Ксению".

Особое место в научной работе сотрудников ИНОЗ занимают гидрологические исследования, которые возглавляет зав. лабораторией гидрологии д.г.н. Михаил Арсеньевич Науменко. С помощью различных геофизических приборов проводятся комплексные исследования Ладоги.

Ученым удалось доказать, что озеро восстанавливается главным образом за счет поступления подземных вод, а не за счет стока, как предполагалось ранее. Методом сейсмоакустики была построена геологическая карта озера. Ладога находится на сочленении Балтийского щита и Европейской платформы. Северная часть озера глубокая, южная – достаточно мелкая. На дне существуют разломы, глубокие впадины, рыхлые отложения, и обнажения рифейских пород, которые считаются водоносными. С помощью георадаров проводился поиск мест разгрузки подземных вод на дне Ладожского озера. Используя изотопный метод, удалось определить, что на глубине около 150 м вода имеет иной изотопный состав, что подтверждает наличие подземных источников.

Для определения геофизических свойств воды ученые используют различные приборы, определяющие температуру, теплопроводность, течение, прозрачность в любой точке озера. Суперэхолоты позволяют измерять глубины с точностью до 10 см. В сотрудничестве с Государственным гидрологическим институтом Санкт-Петербурга было выполнено 3,5 млн измерений глубин.

В 1956 г. известный ученый-лимнолог А. И. Тихомиров, изучая данные о распределении температуры на поверхности воды, обнаружил, что в Ладоге существует интересное явление – термобар. Так называется фронт, аналогичный атмосферным фронтам, который разделяет прибрежные теплые стратифицированные воды от холодного центра. Взаимодействие двух структур крайне важно для всех озерных процессов, оно влияет на химический состав воды и на биоту.

Специалисты института изучили все полевые дневники наблюдений Ладоги с 1956 г. и оцифровали их. Таким образом, была создана крупнейшая база данных по Ладожскому озеру. В настоящее время для изучения озера используются данные, полученные дистанционным методом с помощью американских спутников и размещенные в Интернете. Но учеными выполняется сложная работа для того, чтобы географически привязать к озеру все спутниковые снимки.

Ладожское озеро является традиционным объектом исследований ИНОЗ, которые продолжаются уже более 50 лет. Следует отметить, что исследования озера, по праву называемого европейским Байкалом, носят комплексный характер. В результате работ, которые проводились по специально выделенному гранту Российского географического общества, в бассейне озера были выделены 115 исторических археологических памятников, по которым можно создавать туристические маршруты.

Помимо Ладоги, ученые изучают и другие озера. Была создана трехмерная картина озера Ильмень. За последние 60 лет это одна из наиболее мощных съемок одного из крупнейших озер Европы.

Возвращаясь к проблеме борьбы с загрязнением водоемов, следует рассказать о работе лаборатории ИНОЗ, которая изучает различные низкомолекулярные вещества водных растений. Это достаточно новая и интересная область, которой в России практически никто не занимается, потому что она связана с использованием дорогостоящих приборов, в частности масс-спектрометров. Исследования проводятся в сотрудничестве с Санкт-Петербургским университетом, где такая техника имеется.

Профессор Курашов отметил, что ученые смогут научиться управлять водными системами, лишь изучая механизмы управления жизненными процессами в водных растениях. Многие механизмы управления осуществляются через химические взаимодействия. С помощью специального прибора - аппарата Клевенджера - можно определить химические соединения, которые были в растении. Экологическая биохимия изучает явление аллелопатии, когда одни организмы, больше частью растительные и бактериальные, подавляют другие при помощи химических веществ. Эта область чрезвычайно перспективна и важна, и в мире очень активно развивается.

Явление аллелопатии может помочь в борьбе с эвтрофированием водоемов. Например, макрофиты могут синтезировать вещества, четко подавляющие рост сине-зеленых водорослей. Синтезируя такие вещества химическим путем, можно целенаправленно бить в мишень без вреда для остальных компонентов. Самые лучшие работы в этом направлении делаются в Китае, где удалось объединить научные школы, созданные по образу и подобию советских научных школ, и западные технологии.

Многие водные растения содержат биологически активные вещества, которые можно применить в самых различных областях: в фармакологии, медицине, парфюмерной промышленности. В качестве примера можно привести дорогое ценное вещество мануол, которое добывают из австралийской желтой сосны. Оказывается, оно есть во многих водных растениях, запасы которых возобновляемы, что может значительно удешевить его производство.

Другое направление работы связано с микробиальной активностью растений. Используя специальный прибор, можно получить масспектр, т. е. химический состав любого растения. Затем каждое вещество данного спектра можно загрузить в базу данных и подробно расшифровать.

Лаборатория гидробиологии института ведет широкий спектр работ и на больших озерах, и на малых, и изучает очень широкий спектр вопросов, который связан с мониторингом, с оценкой состояния водных систем, потому что без биологических оценок невозможно понять состояние экосистемы.

Одна из проблем, которой активно занимается лаборатория, - проблема биологических инвазий видов-вселенцев. В Северо-Западном регионе, регионе восточной части Балтийского моря, это чрезвычайно актуальная тема исследований, потому что здесь сходятся различные водные пути. За последний десяток лет, наряду с эвтрофированием, данная проблема приобрела чрезвычайно острый характер во всем мире. Вид, который попадает за пределы своего ареала, и находит для себя приемлемые условия существования, очень серьезно может повлиять на аборигенную систему, как в отрицательную, так и в положительную сторону, и очень сильно изменить исходную экосистему. Эта проблема особенно актуальна для Ладоги, потому что в последние годы в озеро стали проникать новые, несвойственные ему виды амфипод. Это и байкальские, и южные виды из бассейна Каспия, что свидетельствует об изменении климата. Некоторые виды бентоса оказали позитивное влияние, один вид даже увеличил кормовую базу рыб и птиц.

Заведующая гидрохимической лабораторией Наталия Викторовна Игнатова рассказала о трех основных направлениях работы лаборатории. Первое направление связано с изучением гидрохимического режима работы водоема, устойчивости к влиянию различных природных и антропогенных факторов. Второе направление – изучение переноса и трансформации вещества-энергии в системе водосбор-водоем. Третье, особенно актуальное направление – это изучение массы обмена на границе вода-донные отложения, роль донных отложений в формировании качества воды в водоеме и изучение внутренней нагрузки.

На современном этапе основными объектами исследования является Ладожское озеро и малые озера Ленинградской области. На Красном озере существует лимнологическая станция, где уже около пятидесяти лет проводятся гидрохимические наблюдения. Долгое время лабораторией заведовал ученый-лимнолог Л. А. Маликин, который был директором института и заведовал лабораторией гидрохимии.

За последние десять лет сотрудники лаборатории активно изучают несколько сотен водоемов Санкт-Петербурга. Выделяемых городскими властями средств хватает только для экологического контроля крайне ограниченного числа водоемов, а 9 % водоемов остаются вне какого-то ни было контроля. Поэтому возникла идея создать систему оперативной диагностики, основанную на ограниченном числе контролируемых интегральных показателей, на основании которого можно выявить развитие того или иного негативного процесса и разработать тактические рекомендации по оздоровлению водоема. Система использует показатели, включающие ряд общих характеристик состояния водоема в целом. Все контролируемые показатели легко определяются на практике, не требуя применения дорогостоящего оборудования. Были обследованы больше 160 городских водоемов, и выполнена интересная работа по контролю их экологического состояния.

Ученые пришли к выводу, что основная экологическая проблема городских водоемов – антропогенное эвтрофирование. 25% исследованных городских водоемов признаны относительно благополучными. Для каждого водоема разрабатываются рекомендации по его оздоровлению. Работы финансировались по заданию городского комитета природопользования. Ведутся и работы по программам ОНЗ РАН.

Рассказывая о работе ИНОЗ, нельзя не упомянуть о библиотеке института. Научная библиотека Института озероведения Российской академии наук была создана в 1953 г. Библиотека является старейшей составной частью БАН. Библиотечный фонд включает издания с конца XIX в. по настоящее время. В книжный фонд библиотеки входят издания на русском и иностранных языках. Среди них есть раритетные издания: Alphonse Francois. Forel Leman. Monographie linologique. (Т.2,1895).; (T.3. 1904); А. П. Андреев. Ладожское озеро. (1875) и др.

Тематика книжного фонда охватывает следующие дисциплины: географию озер, гидрохимию и гидробиологию поверхностных вод, гидрометеорологию, гидромеханику, климатологию, экологию, гидродинамику, методы изучения озер и водохранилищ.

В фондах библиотеки имеются личные библиотеки выдающихся ученых: лимнолога Н. И. Семеновича и гидрохимика О. А. Алекина.

Справочно-библиографический аппарат библиотеки представлен карточными каталогами, тематическими картотеками, публикациями и локальным электронным каталогом. Карточный каталог включает алфавитный, систематический и региональный каталоги. Имеются картотеки периодики, авторефератов, изданий для служебного пользования, работ сотрудников, архивных материалов и тематическая картотеки: "Балтика" (озера Северо-Запада, Финский залив).


Е. Фирсова

Сопутствующие линки: