ИРКУТСКИЕ УЧЕНЫЕ: УХУДШЕНИЮ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОБСТАНОВКИ НА БАЙКАЛЕ СПОСОБСТВУЕТ ГЛОБАЛЬНОЕ ПОТЕПЛЕНИЕ
26.02.2019
Источник: Наука в Сибири, 26.02.19
Диана Хомякова
По
мнению ученых Лимнологического института СО РАН (Иркутск), на ухудшающуюся
экологическую обстановку в береговой зоне Байкала влияют не только
антропогенные факторы, но и глобальное потепление. Температура воздуха и воды
прибрежной зоны озера повышается, а количество осадков и воды, поступающей с
реками, падает. К тому же становятся слабее ветры. Всё это тормозит
естественные процессы водообмена и самоочищения и способствует интенсивному развитию
водорослей и цианобактерий.
Сейчас
Байкал, в котором сосредоточено 20 % мировых запасов пресной воды, находится в
сложных экологических условиях. Особенно интенсивно негативные процессы
распространяются в береговой зоне озера — там наблюдаются вспышки цветения
воды, вызванные размножением опасных для человека цианобактерий, и массовое
развитие ранее малочисленной водоросли спирогиры. Мелководья отдельных участков
озера интенсивно зарастают водной растительностью, которая во время штормов
отрывается, выносится волнами на пляжи, где и гниет, распространяя ужасный
запах. Кроме того, из-за большой туристической нагрузки и отсутствия
необходимых очистных сооружений происходит фекальное загрязнение прибрежных вод
озера. Болеет и массово гибнет эндемик байкальская губка, выполняющая роль природного
фильтра Байкала.
«Совсем недавно доминировала академическая
точка зрения, объясняющая процесс эвтрофикации антропогенным загрязнением и
главным образом повышенным содержанием азота и фосфора в городских,
сельскохозяйственных и промышленных сточных водах, поступающих в водные объекты.
Но в последние годы всё больше внимания стало уделяться роли климатического
фактора», — отмечают ученые ЛИН СО РАН.
Эвтрофикация
— процесс ухудшения качества воды из-за избыточного поступления в водоем так
называемых биогенных элементов.
Сотрудники
ЛИН СО РАН провели комплексный анализ изменений наиболее чувствительных характеристик
климата, способных провоцировать негативные процессы в береговой зоне Байкала.
Материалами для исследования послужили многолетние данные гидрометеорологических
наблюдений на пятнадцати станциях сети Росгидромета в бассейне озера. Ученых
интересовал в первую очередь теплый период: с мая по октябрь — именно тогда
происходят процессы эвтрофикации. Учитывались: температура воздуха и средняя
скорость ветра (их измеряли на станциях на высоте 2-х и 10—12 метров от земли),
температура прибрежной воды в поверхностном слое (50 см), атмосферные осадки и
прямая солнечная радиация.
В
Северном полушарии потепление воздуха зафиксировано с середины 1970-х годов, а
своего максимума оно достигло в 2016 году. По данным метеорологических
наблюдений, скорость роста среднегодовой температуры за 1976—2016 гг. для
Байкальского региона составила 0,34 градусов Цельсия за десять лет. Соответственно,
повысилась и температура воды в прибрежной зоне озера. Между температурой
воздуха в районе Байкала и температурой воды в его прибрежной зоне существует
тесная связь, коэффициенты корреляции варьируют от 0,65 до 0,92. «Тренды увеличения
годовой и сезонной температуры приводят к сокращению сроков ледостава на
Байкале. Например, продолжительность ледового покрова озера за XX век
сократилась на 18 дней, и как результат увеличился вегетационный период. С
другой стороны, потепление приводит к усилению тепловой стратификации, поэтому
фитопланктон может больше времени находиться на глубине оптимальной
освещенности», — рассказывает директор ЛИН СО РАН доктор
геолого-минералогических наук Андрей Петрович Федотов.
Температурная
стратификация — это изменение температуры по высоте водоема. Она зависит от времени
года, от географического расположения, прозрачности воды. В летнее время
наиболее теплые воды находятся у поверхности, а холодные — у дна. Зимой
наблюдается обратная картина: поверхностные холодные воды с температурой ниже
4 °C располагаются над сравнительно
более теплыми, имеющими, как правило, температуру около 4 °C. Это приводит к
временному прекращению вертикальной циркуляции воды и позволяет водным организмам
выжить в зимнее время.
Повышение
температуры воды влияет на темпы роста цианобактерий и обеспечивает благоприятные
условия для их размножения. Также оно приводит к изменению физико-химических
характеристик водной среды (вязкости воды, величины диффузии и других) и
снижает способность водоемов к самоочищению. «Спектральный анализ распределения
интенсивности прогрева атмосферы и воды в целом показывает, что с 1990-х годов
климат становится более нестабильным. С этого периода начинают преобладать
изменения с периодичностью в два — четыре года. Возможно, такие частые
температурные перепады оказали неблагоприятное воздействие на жизненные циклы
некоторых фотосинтетиков Байкала. И это способствовало тому, что освободившуюся
экологическую нишу заняли другие виды»,— отмечает ученый.
С
другой стороны, в умеренных широтах Северного полушария, а также на большей
части территории России сегодня наблюдается уменьшение средней и максимальной
скорости ветра — то есть происходит снижение активности и интенсивности его
потоков. Сильные ветры с большими скоростями могут препятствовать развитию негативных
процессов в водоемах. Они влияют на скорость потоков вдоль берега и циркуляцию
вод, их перемешивание и температуру, миграцию и трансформацию загрязняющих веществ,
а также на другие факторы, сдерживающие разрастание и цветение водорослей.
За
период с 1991 по 2016 год средняя скорость ветра на Байкале в летнее время
уменьшилась на 12,5 %. Это означает, что летних штормов становится меньше и
понижается их интенсивность и таким образом повышается вероятность затяжной
аномальной летней жары. То есть создаются благоприятные условия для массового
размножения водорослей и появления признаков эвтрофикации. «Мы предполагаем,
что ослабление ветровой активности приводит к уменьшению интенсивности
переотложения мертвого органического вещества из прибрежной зоны на берег, в результате
чего кислородные условия у дна могут измениться на анаэробные. С другой
стороны, токсичные цианобактерии почти не потребляются хищниками,
следовательно, контроль их численности определяется временем нахождения в
фотической зоне — верхнем слое озера, освещенность которого достаточна для
протекания процесса фотосинтеза. При пониженной активности и интенсивности
ветровых потоков это время увеличивается», — говорит Андрей Федотов.
К
числу причин, способствующих эвтрофикации Байкала, относится и уменьшение
атмосферных осадков, которые влияют на гидрологический режим водоемов: скорость
и направление потока, уровень воды, водные циклы и другие факторы. От гидрологического
режима, в свою очередь, зависит эффект разбавления и концентрация веществ в
воде, степень биогенной нагрузки. За период с 1991 по 2015 год среднее значение
сезонного количества атмосферных осадков уменьшилось на пять миллиметров, и с
2011 года отмечался нарастающий их спад. В 2015 году прослеживалась наибольшая
за анализируемый период отрицательная аномалия, и количество выпавших осадков
составило 52 % от нормы.
«Согласно прогнозам, глобальная температура воздуха
до конца XXI века продолжит увеличиваться. Следовательно, будет повышаться
температура воздуха в Байкальском регионе и температура воды в прибрежной зоне
Байкала. Скорость ветра же, судя по моделям ее прогнозирования, продолжит уменьшаться.
Принимая во внимание эти прогнозы и установленные нами тенденции климатических
переменных, можно ожидать, что влияние климата на экологические процессы береговой
зоны озера будет продолжаться», — заключают исследователи.
Однако здесь есть и один положительный момент — эти неблагоприятные для
экологии Байкала природные условия позволили выявить активные очаги антропогенной
нагрузки на прибрежную зону. То есть те локации, в которых человек загрязняет
озеро наиболее интенсивно.