Отчет о научно-исследовательской и научно-организационной деятельности за 2002 год
| Вид материала | Отчет |
- Отчет о научно-исследовательской и научно-организационной деятельности за 2000 год, 1954.95kb.
- Отчёт о научно-исследовательской работе за 2009 год, 851.3kb.
- Отчёт о научно-исследовательской работе за 2011 год, 1208.93kb.
- Отчёт онаучно-исследовательской работе гу нии но ур за 2010 год, 997.69kb.
- Отчет о научно-исследовательской деятельности в 2010 году, 373.56kb.
- Отчет о научно-исследовательской работе, 2473.27kb.
- Рекомендация по составлению справки о научно-организационной деятельности для вступления, 10.52kb.
- Проект решение Ученого совета свгу от 30 января 2012, 74.59kb.
- Качество научно-исследовательской и научно-методической деятельности академии, 620.08kb.
- Краткий отчет о научно-практической деятельности фгуп «российский научно-исследовательский, 70.58kb.
1.2.1. ЗАДАНИЯ ПРОГРАММ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Тема: 9-00-2001 (№ гос. рег. 01.20.0001678) «Динамика функционирования бореальных лесов»
Научные руководители: д.б.н., проф. Никонов В.В., д.б.н. Лукина Н.В.
Сроки выполнения: 2000-2004 гг.
Финансовая поддержка: Бюджет; гранты РФФИ: 00-04-49174, 02-04-63091, 00-04-49073, 02-04-06324, 00-04-55028.
Раздел 1. Пространственная и временная изменчивость функционирования северо-таежных лесов
Ответственные исполнители: д.б.н., проф. Никонов В.В., д.б.н. Лукина Н.В.
Сроки выполнения: 2000-2004 гг.
Представление о питательном режиме северо-таежных лесов подразумевает, что влияние деревьев-средообразователей ели и сосны на продуцирование растениями напочвенного покрова органического вещества обусловлено: а) характером воздействия (через изменение энергетического и вещественного потоков, корневую конкуренцию и т.д.); б) видовой принадлежностью; в) специфической реакцией видов напочвенного покрова на влияние дерева. В соответствии со стратегией питания напочвенный покров в этих лесах слагают растения, которые могут быть разделены на две группы: 1) растения, получающие элементы питания из атмосферы (мохообразные и лишайники); 2) растения, поглощающие элементы питания из почвы (вечнозеленые и листопадные кустарнички, травянистые).
Дополнительное поступление элементов питания с кроновыми и стволовыми водами может способствовать обогащению лишайников и мохообразных элементами питания. Так, под сосновым пологом благодаря этому продуктивность и разнообразие лишайников и мохообразных возрастает. Продуктивность мохообразных, особенно Hylocomium splendens, под еловым пологом, несмотря на их обогащение элементами питания, снижается, что обусловлено низкой степенью освещенности и более «агрессивным», чем под сосной, характером стволовых и кроновых вод. Виды Pleurozium schreberi проявляют более высокую устойчивость к влиянию деревьев, чем Hylocomium splendens.
Продуктивность кустарничков в зонах края и перекрывания крон, где в органогенных горизонтах почв увеличивается содержание обменного алюминия, а в растениях наблюдается снижение содержания кальция, магния и марганца, уменьшается по сравнению с межкроновыми пространствами. Другой причиной может быть возрастание конкуренции дерева за элементы питания, поскольку именно в этих зонах возрастает масса сосущих корней деревьев. В приствольных зонах кустарнички формируют значительную фитомассу по сравнению с другими зонами древесных парцелл, что может быть связано с дополнительным поступлением элементов питания со стволовыми водами, их высоким содержанием в органогенных горизонтах почв и ассимилирующих органах этих растений.
Плановые работы выполнены.
Раздел 2. Микоризообразование в северо-таежных лесах
Ответственный исполнитель; к.с.-х.н. Исаева Л.Г.
Сроки выполнения: 2000-2004 гг.
Разнообразные и устойчивые комплексы афиллофоровых грибов старовозрастных хвойных лесов северной тайги обусловливают постоянное разрушение древесины опада и отпада. Тем самым они выполняют важную биогеохимическую функцию: способствуют возвращению в биогеохимические циклы элементов, аккумулирующихся в многолетних органах древесных растений и потому на длительное время исключенных из этих природных циклов.
Cубстратная специализация ксилотрофных базидиомицетов проявляется в их преимущественной приуроченности к древесине определенных видов древесных пород. Наибольшее количество видов грибов приурочено к древесине березы (24 вида), для других доминирующих в северо-таежных лесах древесных пород ели и сосны количество видов значительно меньше (16 и 6 видов соответственно). Одни виды обладают видовой специализацией породы-хозяина, другие могут использовать различный древесный субстрат.
Большинство ксилотрофных грибов обладают незначительной способностью аккумулировать тяжелые металлы. Доступность соединений тяжелых металлов для грибов определяется кислотностью субстрата.
В условиях изменяющейся природной среды, обусловленной воздушным промышленным загрязнением, проявляются специфичность и универсальность ответных реакций афиллофоровых грибов. Универсальность ответа обусловлена тем, что на воздействие разных загрязняющих веществ реагируют одни и те же регуляторные системы микобиоты. Сходство ответных реакций наиболее отчетливо проявляется в смене доминантов афиллофоровых грибов, сокращении их видового состава с безвозвратным выпадением отдельных видов. Поэтому загрязнение среды может привести к утрате грибного генофонда бореальных лесов.
Специфичность ответных реакций выражается в неоднозначной реакции разных видов. Наименее устойчивыми видами являются индикаторы малонарушенных лесных экосистем (Onnia leporina, Gloeophillum protraktum, Amylocistis lapponica, Phellinus chrysoloma, Phlebia centrifuga, Dichomitus squalens), наиболее устойчивыми - Fomitopsis pinicola, Fomes fomentarius, Gloeophyllum sepiarium. Специфичность ответных реакций афиллофоровых грибов определяется также типом гифальной системы. Виды с мономитической гифальной системой наиболее чувствительны к загрязнению окружающей среды, поэтому в этих условиях происходит заметное увеличение доли видов с тримитическим и димитическим типами гифальной системы.
Плановые работы выполнены.
Раздел 3. Биоразнообразие и разнообразие местообитаний на Кольском полуострове
Ответственные исполнители: д.б.н. Лукина Н.В., д.б.н., проф. Никонов В.В.
Сроки выполнения: 2000-2004 гг.
В лесных сообществах микобиота представлена самыми разнообразными группами грибов, выполняющих различные функции. Поэтому изучение строения микобиоты и определение места, которое грибы занимают в системе биогеоценоза, правильнее осуществлять именно в девственных, ненарушенных сообществах.
Рост и развитие хвойных пород Мурманской области в северной части их ареала происходит в экстремальных почвенно-климатических условиях: при недостатке тепла, продолжительном зимнем периоде, возможных на протяжении всего вегетационного периода заморозках, низком плодородии и высокой кислотности почв и т.д. Это, в свою очередь, предопределяет видовой состав, развитие и распространение находящихся в консортивных отношениях с ними макромицетов, характер этих отношений.
В типичных лесных условиях подавляющее большинство древесных растений получает воду и питательные вещества из почвы при посредстве микоризообразующего гриба. При этом различные древесные породы в результате многовековой эволюции в настоящее время обнаруживают различную приспособленность к микотрофному типу питания.
Цель исследований: изучение особенностей микоризообразования и роль микоризы в биогеохимическом круговороте в лесах северо-таежной зоны в природных условиях.
Для выявления взаимосвязи между параметрами питательного режима растений (накопление элементов питания в ассимилирующих органах и корнях) и характеристиками микориз проводится химический анализ образцов, в лабораторных условиях проведено исследование плотности и типа ветвления микориз сосны обыкновенной в сосняке лишайниковом и сосняке зеленомошно-кустарничковом. Для химического анализа подготовлено 360 образцов с микоризой. Всего под микроскопом было просмотрено корешков с микоризой сосняка зеленомошно-кустарничкового – 393 см, в сосняке лишайниковом – 406 см. Исследования показали, что существует внутри профильное распределение как химических элементов, так и типов микориз.
Результаты исследований плотности и типа ветвления микориз сосны обыкновенной в сосняке лишайниковом и сосняке зеленомошно-кустарничковом:
- В сосняках лишайниковом и зеленомошно-кустарничковом встречаются шесть типов микориз: простые, извилистые, вильчатые, коралловидные, четковидные и изогнутые. В исследованных типах сосновых лесов самыми многочисленными у сосны (Pinus sylvestris) являются простые и извилистые микоризы.
- Особенности горизонтальной вариабельности по типам микориз не обнаружены.
- В минеральных горизонтах окончания микориз короче и более разветвлены, чем в подстилке.
- Существуют различия по количеству микориз на единицу длины корня в исследуемых сосняках по всем микрозонам и почвенным горизонтам.
- В сосняке лишайниковом соотношение типов микориз аналогично распределению питательных веществ по почвенным горизонтам.
- Плотность микориз на единицу корня в почвенных горизонтах в исследуемых сосняках достоверно различимы.
Определен основной состав грибов микоризообразователей в исследуемых типах леса. В сосняке зеленомошно-кустаричковом отмечены микоризообразующие грибы из пяти семейств, больше представителей из семейств: Russulaceae (81%) и Cortinariaceae (29%). Наибольшее количество микоризообразующих грибов представлено родами Lactarius, Cortinarius. В сосняке лишайниковом встречаются микоризобразующие грибы из четырех семейств, доминируют грибы из семейств: Cortinariaceae, Trichlomotaceae. Основные представители - микоризообразующие грибы из родов Cortinarius, Laccaria, Tricholoma. Проведены исследования видового разнообразия растительности в южной и юго-западной части Кольского полуострова старо возрастных северо-таежных лесов на типичных участках лесных сообществ.
Целью исследований является выявление видового разнообразия коренных и условно коренных типов леса. Объектами изучения выбраны старо-возрастные северотаежные леса. На вновь заложенных мониторинговых площадках лаборатории в юго-западной части Кольского полуострова в типичных участках лесных сообществ (Pinetum fruticuloso-cladinosum, Pictetum fruticuloso-hylocomiosum) проведена инвентаризация видового разнообразия растительного покрова. В пределах мониторинговой площадки (Pinetum fruticuloso-cladinosum) отмечено: 14 видов сосудистых растений, 5 - моховидных, 3 - лишайника. В пределах мониторинговой площадки (Pictetum fruticuloso-hylocomiosum) отмечено: 18 видов сосудистых растений, 5 - моховидных, 1 - лишайник.
В старовозрастном Pictetum oxalidosum в районе Турьего Мыса заложены пробные площади, состоящие из 5 отдельных площадок размером 15х15 м2. Для каждой из 5 площадок определен видовой состав фитоценоза, собраны гербарные образы моховидных и лишайников. По предварительным итогам инвентаризации зафиксировано 32 вида сосудистых растений, 11 видов моховидных, 2 вида лишайника.
Плановые работы выполнены.
Раздел 4. Регулирование плодородия подзолов в условиях Кольского Севера
Ответственный исполнитель: к.с.-х.н. Кислых Е.Е.
Сроки выполнения: 2000-2004 гг.
Сформулирована концепция устойчивого функционирования агроэкосистем индустриально развитого региона Крайнего Севера, основанная на их способности выполнять свои сельскохозяйственные функции при значительных и регулярных материальных и энергетических инвестициях. Показаны пути и методы регулирования эдафических условий, позволяющие использовать оптимальные комбинации параметров климатических условий, питательного статуса и влажности почв, вносимых минеральных элементов и мелиорантов для целенаправленного регулирования урожайности и качества сельскохозяйственных растений.
В условиях длительного полевого эксперимента выявлено, что вследствие неблагоприятных климатических и эдафических условий возделывания наиболее традиционных кормовых трав и ввиду того, что северная граница ареала этих растений лежит гораздо южнее Полярного круга, превышение поступления элементов питания над выносом в агроэкосистемах Мурманской области должно быть не менее 180-200%.
На основе многолетнего мониторинга питательного статуса почв агроэкосистем Мурманской области (период 1964-2000 гг.) выявлены динамика и тренды кислотности и концентрации основных элементов питания (N, P, K) в корнеобитаемом слое. Установлено, что регулярное использование мелиорантов и удобрений позволяет в короткие сроки привести эдафические условия в соответствии с требованиями культурных растений.
Показано, что азот, как один из основных элементов питания растений, характеризуется в почвах агроэкосистем Крайнего Севера малыми запасами и невысокой подвижностью. Предложен метод его диагностики и пути регулирования азотного режима почв.
Определен баланс основных элементов питания растений в земледелии Мурманской области за 30-летний период. Исследованы приемы регулирования питательного (известкование, внесение различных органических и минеральных удобрений) и водного режимов почв (внесение мелиорантов, орошение), позволяющие влиять на качество растений. Раскрыты закономерности влияния удобрений на величину накопления аминокислот в растениях при различных метеоусловиях.
Дана оценка воздействия промышленных выбросов цветной металлургии на состояние агроэкосистем: питательный статус и качество растений. Установлены ограничения к ведению земледелия на территории, подверженной воздушному загрязнению.
Обосновано прогностическое направление в агроэкологии, позволяющее дать среднесрочный экспертный прогноз изменения агроэкосистем. Предложен алгоритм ведения земледелия, включающий в себя оценку состояния земель сельскохозяйственного назначения за период их использования, определение потенциальной урожайности, качества основной кормовой культуры и разработку ресурсосберегающих технологий возделывания сельскохозяйственных культур. Показаны принципы рационального использования почвенных ресурсов Мурманской области как северного форпоста земледелия России для выращивания высокоурожайных и качественных кормовых растений. Предложены новые подходы к изучению эффективного плодородия почв.
Плановые работы выполнены.
Тема: 9-00-2102 (№ гос. рег. 01.20.0001677) «рассеянные элементы в бореальных лесах и техногенез»
Научный руководитель и ответственный исполнитель: д.б.н., проф. Никонов В.В.
Сроки выполнения: 2000-2002 гг.
Финансовая поддержка: Бюджет; гранты РФФИ: 00-04-49174, 02-04-6349, 00-04-55028.
Представлены материалы, являющиеся итогом широкого круга исследований концентраций, распределения и поведения в лесных бореальных экосистемах так называемых рассеянных химических элементов. Фронтальный анализ миграционных потоков этих элементов в бореальном биоме, осуществленный коллективом известных ученых, основывается на многочисленных оригинальных определениях этих элементов в атмосфере и атмосферных выпадениях, твердых и жидких фазах почв, растениях с атмосферной и почвенной стратегией питания, микроорганизмах, дереворазрушающих грибах, мелких млекопитающих и птицах бореального биома. Представленные результаты дополнены рассмотрением глобальной системы массопотоков тяжелых металлов в биосфере, предлагаемых подходов к оценке их миграционной способности в биосфере и коррекции их биогеохимических циклов. В Приложении представлен список работ, опубликованных в период выполнения темы.
Заключительный отчет по теме защищен на Ученом Совете ИППЭС (протокол № 6 от 11 ноября 2002 г.).
Тема: 6-2001-3015 (№ гос. рег. 01.20.0104232) «Влияние времени и условий хранения горнопромышленных отходов на технологические свойства вторичного сырья» (совместно с ИХТРЭМС КНЦ РАН)
Научные руководители и ответственные исполнители: д.т.н., проф. Макаров В.Н. (ИХТРЭМС), д.б.н., проф. Никонов В.В.
Сроки выполнения: 2002-2005 гг.
Финансовая поддержка: Бюджет
Проводили разработку и полевые испытания нейтральных мелиорантов на основе оливинсодержащего сырья.
Плановые работы выполнены.
Тема: 9-00-2204 (№ гос. рег. 01.20.0001881) «РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ НОРМИРОВАНИЯ АНТРОПОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ВОДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ СЕВЕРА»
Научные руководители: чл.-к. РАН Моисеенко Т.И., д.б.н. Кашулин Н.А.
Ответственные исполнители: д.г.н. Даувальтер В.А., к.б.н. Ильяшук Б.П., к.б.н. Вандыш О.И.
Сроки выполнения: 2000-2004 гг.
Финансовая поддержка: Бюджет
Раздел 1. Механизмы формирования качества вод и донных отложений, обоснование критических нагрузок загрязнения
Ответственные исполнители: чл.-к. РАН Моисеенко Т.И., д.г.н. Даувальтер В.А.
Сроки выполнения: 2000-2004 гг.
В текущем году завершена интерпретация результатов исследований закономерностей формирования миграционных потоков загрязняющих веществ и распределения металлов в воде и донных отложениях водоемов и водотоков. В качестве модельных водосборов были приняты водосборы рек Малая Белая, впадающая в губу Белую оз. Имандра, и Вуоннемйок, впадающая в оз. Умбозеро. Водосборы рек расположены на территории разрабатываемых апатито-нефелиновых месторождений Хибинского горного массива. В результате интерпретации установлено, что формирование миграционных потоков загрязняющих веществ происходит в результате миграции элементов: 1) в составе сточных вод; 2) при воздушном переносе веществ из карьеров, отвалов, хвостохранилищ; 3) из массивов отвалов горных пород поверхностным и подземным стоком. В зоне техногенного влияния содержание металлов в 1.5-5 раз превышает фоновые значения, для большинства из них отмечена высокая положительная корреляция между валовым содержанием и содержанием подвижных форм.
На основе сравнения закономерностей распределения химического состава донных отложений и взвешенных частиц в воде показано, что основную роль в формировании загрязнения донных отложений играет процесс механического осаждения взвешенного вещества с повышенным содержанием металлов. Выявлено, что геохимический барьер, возникающий при смене ландшафтных условий горного склона на заболоченную равнину предгорной низменности, оказывает незначительный вклад в иммобилизацию металлов, находящихся в водной среде.
Плановые работы выполнены.
Раздел 2. Закономерности функционирования сообществ гидробионтов и обоснование системы их диагностики
Ответственные исполнители: к.б.н. Ильяшук Б.П., к.б.н. Вандыш О.И.
Сроки выполнения: 2000-2004 гг.
При исследовании зоопланктонных сообществ водоемов Кольского п-ва особое внимание было уделено выявлению наиболее информативных показателей, а также изучению общих и специфических откликов организмов зоопланктона на воздействие сточных вод горнопромышленных предприятий. Показано, что таксономическая структура зоопланктонного сообщества - хороший индикатор степени загрязнения водоема в целом или его отдельных участков. Структурные перестройки сообщества проявляются в снижении видового разнообразия реликтов и типичных представителей фауны олиготрофных озер и замещении их эврибионтными видами - коловратками совместно с мелкими ветвистоусыми ракообразными. Количественные показатели зоопланктона также проявляют определенную специфику в зависимости от степени техногенного загрязнения, термического режима водоема и периода отбора проб.
В водоемах, являющихся долгие годы приемниками сточных вод горнорудных производств и коммунально-бытовых стоков, в качестве одного из основных лимнических процессов выявлен процесс эвтрофирования. Как типичный признак повышения трофического статуса отмечена тенденция замены веслоногих ракообразных (каланоид) ветвистоусыми (босмины, дафнии), наиболее приспособленными к питанию в условиях повышенной мутности воды. Выпадение из состава зоопланктонного сообщества наиболее чувствительных к загрязнению каланоид (E. graciloides, H. appendiculata) указывает на неблагополучную экологическую ситуацию исследованных акваторий водоемов.
При изучении функционирования бентосных сообществ особый акцент в исследованиях был направлен на анализ роли этих сообществ в метаболизме закисленных озер европейского Севера. По результатам изучения закисленных озер Кольского Севера и Республики Карелия было показано, что одним из заметных последствий снижения рН воды во многих озерах служит интенсивное развитие в бентали водных мхов. Анализ роли донной подсистемы в метаболизме закисленных озер, которые характеризуются обширной экспансией в бентали водных мхов, выявил, что роль этой подсистемы в таких водоемах значительно выше, чем таковая планктонной подсистемы. Среднегодовые значения продукции водных мхов в закисленных озерах значительно выше наблюдаемых в таких озерах величин первичной продукции фитопланктона на единицу площади. Это свидетельствует о том, что метаболизм таких озерных экосистем протекает по «макрофитному» типу, т.е. определяющую роль в первичном продуцировании органического вещества играют макрофиты.
Интенсивное развитие погруженных макрофитов (водных мхов) обуславливает в таких озерах формирование качественно новых условий обитания и для сообществ глубоководного макрозообентоса. Сообщества макрозообентоса, приуроченные к зарослям мхов, в сравнении с сообществами, характерными для биотопов, где мхи отсутствуют, характеризуются значительно более сложно организованной трофической структурой, более высокими показателями видового богатства и разнообразия, а так же почти на порядок более высокими показателями плотности и биомассы беспозвоночных. Было показано, что потоки энергии через сообщества макрозообентоса, приуроченные к зарослям мхов, значительно превосходят таковые для сообществ лито-
ральной зоны озер. В целом потоки энергии через сообщества донной подсистемы (включая растительные и животные компоненты) в экосистемах закисленных озер почти на порядок превышают таковые, которые наблюдаются в «фитопланктонных» нейтрально-щелочных озерах европейского Севера.
Плановые работы выполнены.
Раздел 3. Разработка методов ихтиологической биоиндикации загрязнения
Ответственный исполнитель: д.б.н. Кашулин Н.А.
Сроки выполнения: 2000-2004 гг.
Продолжен многолетний мониторинг системы р. Пасвик. Ретроспективно прослежена динамика размерно-весовых показателей и возрастного состава сиговых рыб, интенсивность заболеваемости и характер патологий.
Использовавшийся комплекс морфофизиологических показателей успешно применяется в практике мониторинга состояния окружающей среды и позволяет дать оценку состояния ихтиофауны в условиях влияния хронического загрязнения.
Плановые работы выполнены.
Тема: 9-00-2205 (№ гос. рег. 01.20.0001880) «ПАЛЕОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ РЕКОНСТРУКЦИЯ И ПРОГНОЗ ГЛОБАЛЬНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ И КЛИМАТА»
Научные руководители: чл.-к. РАН Моисеенко Т.И., д.г.н. Даувальтер В.А.
Ответственный исполнитель: к.б.н. Ильяшук Б.П.
Сроки выполнения: 2000-2004 гг.
Финансовая поддержка: Бюджет
В текущем году в рамках темы 9-00-2205 получены первые результаты по озерам юго-западной части Хибинского массива. Исследована колонка ДО (26 см) самого крупного водоема Хибин – оз. Большой Вудъявр, подверженного влиянию апатит-нефелинового производства, шахтных вод и хозбытовых стоков. За весь исследованный период диатомовые сообщества оз. Б. Вудъявр претерпевали значительные изменения и к настоящему времени коренным образом отличаются от существовавших ранее, что говорит о полном изменении условий в водоеме, включая химизм воды, прозрачность, температурный режим и пр. Об этом свидетельствует многократная смена доминирующих видов. Сопоставление результатов диатомового анализа с концентрацией различных элементов в ДО позволила выявить трансформацию палеокомплексов диатомей под воздействием антропогенного пресса и естественную динамику видового состава. Отмечена трансформация диатомовой палеофлоры под влиянием климатических изменений еще в доиндустриальный период.
В нижних частях колонки доминируют олиготрофные виды рода Cyclotella, которые вверх по разрезу сменяются предпочитающими более высокий трофический статус Asterionella formosa и Diatoma tenuis. Наблюдается постепенная смена трофического статуса водоема в сторону его увеличения и смена холодноводных видов более теплолюбивыми. Отмечен пик численности для Aulacoseira subarctica, массовое развитие которого определило максимальное общее обилие в средней части колонки. Приповерхностные слои ДО, определяющие современное состояние водоема, содержат виды, характерные для эвтрофных водоемов (Stephanodiscus hantschii), и солоновато водные виды (Surirella brebissonii). Динамика показателей состояния экосистемы отражена на рисунке.
В оз. Купальном, которое не подвержено прямым стокам загрязняющих веществ, наблюдается изменение значений pH, очевидно, связанное с аэротехногенным загрязнением водоема. В исследованной колонке ДО (11 см), выявлена тенденция к преобладанию ацидофилов (Eunotia triodon, Frustulia romboides, Brachisira brachisura), в то время как относительная численность единственного обнаруженного алкалифильного вида Eunotia arcus вверх по разрезу колонки существенно снижается. Оз. Купальное имеет небольшую глубину, что определяет развитие водных мхов, создающих естественное подкисление среды. Возможно, что низкие значения pH в оз. Купальное характерны только для придонных слоев воды. Несмотря на то, что водоем расположен в щелочном массиве Хибинских тундр, очевидна его предрасположенность к антропогенному закислению. Большинство обнаруженных диатомовых водорослей являются ацидофильными обрастателями мхов, предпочитающими значения pH < 7. В средней части колонки отмечен пик численности для Brachisira serians, для которого известно массовое развитие при pH=5,5. По разрезу колонки снизу вверх постепенно снижается видовое разнообразие и абсолютным доминантом становиться Eunotia triodon, тогда как в нижних горизонтах этот вид имел низкую относительную численность.
На основании многолетних полевых исследований получена и структурирована в виде базы данных информация по 468 таксонам диатомовых водорослей из 12 природных водоемов Кольского полуострова и реки Печоры.
Реляционная база данных состоит из набора следующих связанных таблиц: таксонов, мест отбора проб, точек опробования, результатов анализа диатомей. Таблица таксонов содержит экологические характеристики со ссылками на источник определений. Учитывались группы по местообитанию – бентос, планктон, перифитон; по галинности – индиференты, галофобы, галофилы, мезогалобы, полигалобы; по отношению к рН – циркумнейтралы, алькалифилы, алькалибионты, ацидофилы, ацидобионты; по сапробности – ксеносапробы, олигосапробы, бетамезосапробы, альфамезосапробы и все переходные между ними степени сапробности. Таблица мест отбора проб содержит географическую привязку (координаты, адрес), время отбора проб, дополнительные характеристики объекта. Таблица опробования определяет точное место взятия пробы для анализа (глубина в колонке или водоеме). Таблица результатов анализа диатомей содержит количества диатомей определенного вида в точках опробования. Разработаны SQL-запросы, позволяющие получать статистические характеристики сообществ диатомей: относительную численность диатомей в образце, концентрацию створок, индексы разнообразия и данные по соотношению видов в экологических группах. Результаты запросов легко экспортируются в электронные таблицы типа EXEL.
В базе данных хранится информация по результатам исследований:
1. На северо-западе полуострова в системе р. Пасвик, подверженной современному антропогенному эвтрофированию, что отражено в смене сообществ диатомей. Согласно диатомовому анализу в прошлом олиготрофные воды системы реки Пасвик в течение последних пятидесяти лет подвергаются эвтрофированию вследствие зарегулирования реки и хозяйственной деятельности на водосборе.
2. В центральной части региона в оз. Имандра, экосистема которого, состав и структура диатомовых сообществ существенно изменились во второй половине ХХ века в связи с развитием на берегах озера горно-промышленного комплекса. Установлено, что под воздействием антропогенного фактора происходит глубокая структурно-функциональная перестройка комплексов диатомей. Меняется видовой состав (исчезают стенобионтные виды, увеличивается роль эврибионтных, бетамезосапрофобных, алькалифильных и ацидофильных видов). Происходит последовательное изменение количественных характеристик комплексов (индексов разнообразия и сапробности и их продуктивности – концентрации диатомей в осадке). Отмечается закономерное изменение морфотипа доминантного вида Aulacoseira islandica и уродства отдельных видов. На основании изменения комплексов диатомей в ДО выделены три стадии в антропогенной трансформации экосистемы озера Текущее состояние экосистемы и динамика ее изменения для различных зон существенно отличны.
3. В горных озерах Хибин и Чуна-тундры, где выявлена тенденция к аэротехногенному закислению озер, что отражено в изменении состава диатомей, и, прежде всего, в увеличении ацидофильных и ацидобионтных видов. По результатам исследований выявлено, что слабощелочной водоем в центре горного массива Хибин стал нейтральным (снижение рН от 7.4 до 6.9). В планктоне озера доминируют разновидности Cyclotella kuetzinginiana, предпочитающие слабокислую и нейтральную среду. В перифитоне и бентосе, непосредственно отражающих условия дна и берегов, где накапливаются тяжелые металлы, характерны ацидобионтные виды. Изменения носят сезонно-временной характер;
4. В бассейне р. Печoры, где установлены изменение экосистемы реки и состава и структуры сообществ диатомей еще на ранних стадиях хозяйственной деятельности.
В отчетном году был продолжен лабораторный анализ структуры палеокомплексов хирономид из колонок и поверхностных проб донных отложений, отобранных в озерах различных регионов России: Кольский Север, Республика Карелия, Полярный Урал, п-ов Таймыр, Якутия. По результатам анализа структуры палеокомплексов хирономид из донных отложений озер различных регионов российского Севера выявлены закономерности смены доминирующих таксонов в комплексах, обусловленные изменениями климата и растительности в позднем плейстоцене. Полученные зависимости таксономической структуры комплексов от среднемесячной температуры июля и наличия/отсутствия древесной растительности на водосборе озер положены в основу разработанной методологии для реконструкции изменений природной среды в субарктических и арктических регионах России в позднем плейстоцене.
Завершена детальная палеоэкологическая реконструкция последовательных изменений климата на протяжении голоцена в дельтовом участке р. Лена. На основе сочетания результатов биостратиграфического анализа, использующего палеокомплексы хирономид (Diptera: Chironomidae), и результатов радиоуглеродного анализа, полученных при изучении колонки донных отложений, отобранной из наиболее крупного озера (оз. Николай) дельтового участка реки, уточнены сроки начала резкого похолодания в середине голоцена на севере Якутии. Это похолодание совпадает по срокам с резким повышением уровня воды моря Лаптевых, в результате которого, предполагается, климат в данном регионе стал более влажным и холодным. Было показано, что в более ранний период, предшествовавший резкому похолоданию в середине голоцена, климат в этом регионе был значительно теплее, чем в современное время.
Плановые работы выполнены.