Цель исследования – выявить закономерности реагирования экосистем крупных водоемов Севера России на действие климатических и антропогенных факторов.
Объектами исследования являются два крупных водоема Севера России: Онежское озеро (стратегический источник питьевой воды высокого качества) и Выгозерское водохранилище (часть Беломоро-Балтийского канала, важнейшей воднотранспортной магистрали северо-западного региона России).

Предполагаемые научные результаты

Будет выполнена реконструкция изменения Выгозерского водохранилища в позднеледниковье и голоцене под воздействием климатических факторов и изменения поверхностных донных отложений в результате хозяйственной деятельности. Будет выполнена реконструкция седиментационного режима водоема под воздействием хозяйственной деятельности за последние 100 лет. Будет дана оценка влияния хозяйственной деятельности на стратиграфию и химический состав донных отложений водохранилища. Будет усовершенствована стохастическая модель вертикальной термической структуры Онежского озера, дана оценка продолжительности “биологического лета”, изменчивости сроков ледовых явлений (замерзание, очищение ото льда, продолжительности ледостава) в условиях климатических изменений. Будет дана оценка масштабов изменения стока железа и фосфора в экосистему Онежского озера в условиях климатических изменений. Будут изучены закономерности миграции микроэлементов (Fe, Mn, Zn, Co, Cd, Ni, Cr и др.) в системе водосбор - Онежское озеро. Будут получены новые сведения об общих трофических параметрах Онежского озера и Выгозерского водохранилища и дана оценка современного экологического состояния и направленности экосистемных процессов (эвтрофирование, реолиготрофизация). Будет представлена модель зависимости продуктивности бентосоядных рыб Онежского озера от состояния кормовой базы с учетом геохимических особенностей экосистемы. Будет создана база данных и оформлено свидетельство о государственной регистрации базы данных: «Хлорофилл «а» в воде Онежского озера».

Актуальность проблемы

Экосистемы водоемов гумидной зоны находятся в процессе трансформации, которая характеризуется колебаниями гидрологического, гидрохимического режимов и трофического статуса, связанными с изменением антропогенной нагрузки и воздействием климатических факторов. Палеолимнологические исследования озер гумидной зоны (Давыдова, 1990; Шелехова и др., 2005; Субетто, 2009; Филимонова, Лаврова, 2015; Bouchele et al., 1986; Sharf, 1989; Bjork, 2010) свидетельствуют о том, что развитием озерных экосистем и изменением их трофического статуса управлял климат и его циклические изменения. Начиная с двадцатого столетия, изменения климатических условий продолжают оказывать существенное влияние на функционирование озерных экосистем, однако, значимым в жизни озерных систем становится антропогенное воздействие на сами водоемы и на их водосборы.

На территории Севера России переход экосистем Онежского озера и Выгозерского водохранилища со стадии эвтрофирования на стадию реолиготрофизации (снижение трофического статуса) был обнаружен в 1990-2000-х гг. (Теканова и др., 2011). На современном этапе экосистема Выгозерского водохранилища характеризуется как олиго-мезотрофная. В Онежском озере четким признаком олиготрофизации экосистемы является наблюдаемое в течение последних 15 лет масштабное снижение количественного развития бентоса (Решетников, Попова, 2005; Полякова, 2008; 2015; Калинкина и др., 2015), что ранее отмечалось и в других Великих озерах мира ‒ Эри (Burlakova et al, 2014; Karataev et al., 2012) и Ладожском (Курашов и др., 2013; 2016). Снижение трофического статуса Онежского озера может быть вызвано как уменьшением антропогенной нагрузки на водоем, так и усилением влияния водосборной территории. Показано, что в последние два десятилетия в водоемах гумидной зоны происходит увеличение цветности воды, или brownification (Lehtovaara et al., 2014; Bartels et al., 2016; Lenard, Ejankowski, 2017). Основной причиной, определяющей эти процессы, являются климатические изменения. Следствием этих процессов является возрастание поступления комплекса гумусовых веществ и микроэлементов (в первую очередь, железа) и накопление этих веществ в донных отложениях озер. Последствия этих процессов для экосистем водоемов гумидной зоны России до сих пор остаются неизученными. Особенную актуальность приобретают исследования состояния озер гумидной зоны на современном этапе их масштабной трансформации в связи с возможным изменением качества их вод (повышение цветности, содержания железа) в результате увеличения поступления с водосбора органических веществ и микроэлементов. Наиболее актуальными задачами становятся: моделирование термического режима, изучение стратиграфии и химического состава донных отложений, оценка масштабов стока микроэлементов и их миграции, оценка самоочистительной способности водных экосистем в условиях увеличения стока веществ с водосбора, анализ фенологии водных сообществ, оценка влияния на водоемы хозяйственной деятельности.