http://93.174.130.82/digest/showdnews.aspx?id=197732e4-5747-4f59-93f9-50ef7684aa07&print=1© 2024 Российская академия наук
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.