Аннотация результатов, полученных в 2021 году
В рамках первого этапа выполнения проекта основное внимание было сосредоточено на выборе исследовательских полигонов в бассейновой системе Телецкого озера (БСТО), сборе фактических данных и проб, поиске и анализе базовых механизмов пространственной и временной дифференциации природных и антропогенных маркеров в БСТО. В результате комплексного анализа, в первую очередь, синоптических ситуаций и данных по природным и антропогенным маркерам были выявлены существенные отличия в значениях указанных параметров между условно северной и южной частями БСТО, что потенциально индицирует различия в механизмах функционирования и динамики этих частей бассейновой системы. В 2021 году научным коллективом проекта проведено пять экспедиционных выездов на 21 полигон БСТО, во время которых были обследованы аквальные и наземно-аквальные системы Телецкого озера (ТО) и близлежащих к урезу воды территорий, а также высотные полигоны (Арча, Кокуя, Тевенек), где были выполнены ландшафтные описания на уровне фаций, а обобщение которых положено в основу ландшафтных карт ключевых участков на уровне групп урочищ, раскрывающих структуру высотных местностей. Из пробоотборников, установленных на трех высотных и 14 наземно-аквальных полигонах (соответствующих требованиям РМР, GNIP и NILU), было получено 98 проб сухого и мокрого атмосферного осаждения, а с использованием беспилотных летательных аппаратов – 125 аэрологических проб на четырех высотах (1000, 500, 200, 50 м), 148 проб воды (поверхностные и глубинные – 10 м, 20 и 30 м) и донных отложений в аквальных и наземно-аквальных полигонах, 27 проб почвенного покрова. Полная информация о полученных пробах размещена на геопортале, доступном на сайте проекта и в базе данных «Маркеры состояния озерно-бассейновой системы Телецкого озера». В аквальных системах ТО был исследован изотопный состав вод, выявлен таксономический состав и оценено обилие первичных продуцентов планктона озера в разные гидрологические сезоны в отдельных частях акватории исследуемого водоема. Было показано, что изотопный состав поверхностных вод ТО, включая Камгинский и Кыгинский заливы, в июле 2021 г. изменялся незначительно (δ18O -16,16±0,30‰ и для δD-117,4±21,62‰). Наиболее облегченный изотопный состав озерных вод был определен для южного полигона (Чулышман), при этом с глубиной отмечено облегчение изотопного состава, в то время как на северных наземно-аквальных полигонах (Байгазан, Ыдып, Яйлю) – его утяжеление с глубиной. Аналогичное разделение БСТО на северную и южную часть наблюдали и по данным изотопного состава атмосферных осадков, которое наиболее ярко было заметно по значениям дейтериевого эксцесса. Моделирование с помощью ECHAM6-wiso позволило получить для БСТО суточные данные по количеству осадков, испаряемой воды, поверхностного стока и их изотопному составу. Анализ таксономического состава фитопланктона ТО показал, что более половины (57%) из 95 выявленных видов (110 таксонов) водорослей из шести отделов приходится на диатомовые, основной компонент планктона глубоководных олиготрофных водоемов, среди которых были отмечены как широко распространенные и космополитные виды, так и редкие и даже новые для науки (Genkal and Mitrofanova, 2022). По средней за сезон биомассе фитопланктона (0,2 г/м3) уровень трофности ТО по шкале трофности озер И.С. Трифоновой (1990) был оценен, как и ранее, как олиготрофный (менее 1 г/м3). Ландшафтная характеристика, выполненная для точек на наземно-аквальных и высотных полигонах БСТО, была использована при пространственно-временном анализе спорово-пыльцевых спектров аэропалинологических проб 2021 г. В спектрах не выявлено экзотических видов, а по характеру пространственно-временного распределения пыльцевых зерен, зональным признакам и особенностям атмосферного переноса и заноса пыльцы БСТО можно разделить на северную и южную части. В первую волну пыления (май) наиболее ярким индикатором такого разделения была пыльца древесной березы (Betula sp.), а во вторую волну пыления (июль) – пыльца трав, в первую очередь, представителей лугово-степного разнотравья. При ревизии собранных на полигонах БСТО гербарных материалов выявили один новый для Республики Алтай (Juncus stygius) и шесть редких для региона видов. Гербарный материал передан на хранение в Гербарий АлтГУ (ALTB, г. Барнаул). Результаты идентификации микропластика в БСТО показали, что в пробах атмосферного осаждения и воды превалировали (более 90 и 80%, соответственно) частицы микропластика размером менее 300 мкм, в целом по форме преобладали фрагменты, волокна и пеноматериал. По данным высотных полигонов рассчитанные для теплого периода потоки частиц микропластика атмосферного поступления составили 61 шт./м2/день, что в 2 раза меньше, чем таковые в национальных парках США в 2017–2019 гг. (Brahney et al., 2020). Среднее содержание частиц микропластика в воде ТО было 9,3 шт./л, что сопоставимо с ранее полученными данными (Malygina et al., 2021). Результаты метеорологического и траекторного анализа движений воздушных масс в БСТО показали, что в приземном слое, как и для термического режима и высот пограничного слоя атмосферы, можно выделить две части: северную и южную, граница которых с высотой нивелируется. Таким образом, по данным используемых природных (пыльца и водоросли) и антропогенного (микропластик) маркеров, а также изотопологов, в БСТО было выделено две части, что соответствует ранее выполненному разделению акватории ТО на северную и южную по морфометрическим показателям (Селегей, Селегей, 1978). Для БСТО разработана и каталогизирована база разновременных данных дистанционного зондирования, содержащая 104 сцены космических снимков Landsat за период 1975–2011 гг., проведены предклассификационные этапы обработки и предложен оптимальный алгоритм классификации собранных данных для их автоматизированного дешифрирования и анализа пространственно-временной динамики ландшафтов. Создана пилотная карта актуального стостояния наземных покровов для части БСТО, подобраны и структурированы наборы спектральных сигнатур для различных типов наземных покровов. В качестве подходов к дальнейшему пространственному анализу динамики и функционирования БСТО было рассмотрено применение разновременных данных дистанционного зондирования Земли, а также повторных авторских ландшафтных, геоботанических и флористических описаний, которые могут эффективно быть использованы в качестве дополнительных маркеров состояний изучаемой системы. Проведена оценка подходов к пространственному анализу маркеров в БСТО, в частности изотопологов, через построение изоскейпов, (с помощью библиотеки IsoriX в среде R). Обоснована возможность использования методики оценки потенциального экологического риска в БСТО, которая основана на «риск-базисной регуляторной парадигме» (Coffin et al., 2021) и не противоречит ГОСТ Р 14.09-2005 и руководствам ЕРА. Разработана ГИС «Бассейновая система Телецкого озера», и создана база данных «Маркеры состояния озерно-бассейновой системы Телецкого озера», содержащая информацию по точкам пробоотбора и результатам анализа этих проб за 2021 г., которая направлена на регистрацию в ФИПС. Вся основная информация по проекту, включая, публикации, базу данных и результаты представлена на веб-сайте (https://21-17-00135.wixsite.com/site).

Аннотация результатов, полученных в 2022 году
На втором этапе выполнения проекта проведено шесть экспедиций в бассейновой системе Телецкого озера (БСТО), в ходе которых продолжен отбор проб и получение натурных данных на аквальных, наземно- аквальных и высотных полигонах, сеть которых с учетом поступления природных и антропогенных маркеров, а также доступности для проведения исследований в 2022 г., была расширена. Вся информация об отобранных пробах и полевых работах размещена на геопортале, доступном на сайте проекта и в базе данных «Маркеры состояния озерно-бассейновой системы Телецкого озера». На основе полученных в ходе экспедиционных работ 2021–2022 гг. результатов и обобщения имеющихся данных диагностированы важнейшие особенности пространственно-временной организации ландшафтов прителецкой части БСТО, определяющие условия поведения и распределения маркеров природного и антропогенного происхождения и потенциальные экологические риски. Оценена динамика растительного покрова под действием климатических изменений на основе сравнения повторных ландшафтных и геоботанических описаний (2005 и 2022 гг.) на высотном полигоне Арча и показано, что подъем древесной растительности и связанных с ней видов составил от 0,2 до 0,6 м/год в пределах субальпийского и верхней полосы лесного поясов. Отмечено, что за последние 15 лет изменения в составе растительности дорожно-тропиночной сети в окрестностях оз. Ежелюколь носят флуктуационный (динамический) характер. В результате возрастающего антропогенного воздействия на полотне дорожно-тропиночной сети разрушается моховина, резко снижается обилие брусники и черники, которые замещаются вейником Лангсдорфа, осокой Ильина и змеевиком большим, а при дальнейшей интенсификации использования сети растительность может быть полностью уничтожена вместе с верхним слоем почвы. Проведено исследование динамики нарушенности лесного покрова БСТО по данным космических снимков (Landsat 8 OLI, Landsat 9 OLI–2 и Sentinel–2) в период с 1974 по 2022 гг., в который отмечено увеличение площади антропогенно нарушенных территорий. Выявлено, что значительный вклад в изменения ландшафтов БСТО вносит уменьшение площади лесных территорий, обусловленное сплошными и выборочными вырубками леса, а также гарями различного характера. Обозначены несинхронные процессы восстановления нарушенных лесных территорий. На основе данных IsoMAP и ISOGRIDS, а также полученных в ходе выполнения проекта значений изотопологов, проведено картографическое моделирование изотопного состава атмосферных осадков в БСТО, результаты которого показали, что реальные данные в среднем отличались от полученных с использованием первых двух источников в 2–2,5 раза, что позволило рассчитать поправочные коэффициенты для δ18О -1,5 ‰ в IsoMAP и δ18О -1,7 ‰ в ISOGRIDS. Изотопный состав снежного покрова БСТО (холодный период 2021-2022 гг.) отразил проявление высотного эффекта, который также учитывался при моделировании. Значения изотопологов атмосферных осадков полученные в ECHAM6-wiso показали их облегченный состав (на 5,11‰ для δD) относительно определенных в ходе выполнения данного проекта значений. На основе данных изотопного состава поверхностных вод Телецкого озера акватория разделена на четыре условные части: широтная (северная), центральная (на стыке широтной и меридиональной), меридиональная и южная, при этом отдельно выделены наиболее крупные заливы: Камгинский и Кыгинский. Полученные пыльцевые спектры вполне адекватно отражают участие выделенных таксонов в сложении растительности, основными компонентами была пыльца Pinus sibirica, Abies sp., Betula sect. Betula. Пространственное распределение пыльцевых спектров в пробах наземно-аквальных полигонов позволило разделить БСТО на широтную (северную) и меридиональную (южную) части, а наиболее яркими «индикаторами» зональных элементов палинологических диаграмм была пыльца Betula sect. Betula, Pinus sylvestris, Larix sp., а также лугово-степного разнотравья. Для высотных полигонов выявлены закономерности формирования пыльцевых спектров на основе выделения доли пыльцы сем. Ericaceae и Betula rotundifolia. На основе результатов, полученных с помощью электронной микроскопии, оценено соотношение по численности между четырьмя видами в группе мелкоклеточных центрических диатомовых водорослей Телецкого озера – Pantocsekiella teletskoyensis Genkal et Mitrofanova sp. nov., Stephanodiscus minutulus (Kütz.) Cl. et Möll., S. binatus Håkansson et H.J.Kling и Stephanocostis chantaicus Genkal et Kuzmina. Показано, что P. teletskoyensis занимает лидирующие позиции на всех участках озера и ее относительная численность в группе мелкоклеточных центрических диатомей в течение года больше 50%. Группа мелкоклеточных центрических диатомовых вместе с доминантом P. teletskoyensis определяет фон фитопланктона озера и обеспечивает продукцию первичного органического вещества в озере (более мелкие размеры клеток, короче клеточный цикл), что позволяет экосистеме Телецкого озера поддерживать практически постоянный невысокий и даже низкий уровень трофности в водоеме в любой период года – уровень олиготрофных и даже ультраолиготрофных водоемов. На основе пространственного распределения диатомовых водорослей, как и по данным изотопологов акватория озера делится на четыре части, а также отдельно выделяются заливы. Аналогичное деление озеро проведено по данным содержания антропогенных микрочастиц (микропластика) в воде Телецкого озера, а также рассчитанных потоков его атмосферного поступления в БСТО, составивших для теплых 94,5±34,5 шт./м2/день и холодного 46,3±23,1 шт./м2/день периодов. Полученные в ходе выполнения проекта результаты позволили провести качественную и количественную оценку поведения природных и антропогенных маркеров в БСТО и показать их пространственное распределение с учетом ландшафтных сопряжений, а именно определить для всех маркеров особенности широтного и меридионального распределения в пределах БСТО. Актуализирована база данных «Маркеры состояния озерно-бассейновой системы Телецкого озера» и основная информация о ходе выполнения проекта отражена на веб-сайте: https://21-17-00135.wixsite.com/site.

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Подготовлена среднемасштабная ландшафтная карта на территорию бассейновой системы Телецкого озера (БСТО). Ландшафтную структуру БСТО формируют 72 вида ландшафтов, из них 28 относятся к Северо-Восточной, 32 – к Восточной, 12 – к Юго-Восточной Алтайской провинции. Ярусная дифференциация бассейна предопределила отнесение ландшафтов к различным подклассам: 25 видов ландшафтов являются высокогорными, 14 – среднегорными, 7 – низкогорными, 7 – межгорно-котловинными и 19 – горно-долинными. Так же в пределах БСТО выделены и охарактеризованы провинциальные и внутрипровинциальные ландшафты-аналоги. На основе разновременных данных дистанционного зондирования (ДДЗ) за непрерывный период 1974–2023 гг. проведен анализ антропогенных модификаций и трансформаций лесного покрова БСТО. Установлено, что площадь территории, подверженной антропогенно обусловленным изменениям увеличилась от 9,76% на начало анализируемого периода до 14,22% к настоящему времени. Основной характер этих изменений проявляется в дефорестации территорий при изменении режимов ведения сельского хозяйства и получения технической древесины без искусственного лесовосстановления. Процессы рефорестации в различных ландшафтных обстановках являются неоднородными и несинхронными даже при соответствии периодов воздействия. На основе скорректированной ранее предложенной методики и использовании данных изотопного состава поверхностных вод и осадков впервые для Телецкого озера была рассчитана локальная линия испарения. Полученные результаты подтвердили, что преимущественное питание озера составляют поверхностные воды и осадки. Как и по данным атмосферных осадков, изотопный состав снежного покрова показал выраженный в БСТО «высотный» эффект, т.е. облегчение изотопного состава с высотой. Окончательно скорректированы региональные коэффициенты для IsoMAP и ISOGRID и построена картографическая модель среднегодовых значений изотопного состава осадков. Показано, что основными компонентами в пыльцевых спектрах холодных периодов являются раннецветущие виды, широко распрастраненные в БСТО, со значительным преобладанием древесной березы (Betula sect. Betula) ввиду ее большой пыльцевой продуктивности и способности к дальнему переносу. По наличию и доле в спектрах пыльцы Alnus, Betula sect. Betula, Pinus sylvestris и Salix было предложено считать эти таксоны индикаторными для дифференциации природных условий широтной и меридиональной частей Телецкого озера. Сравнительный анализ высотно-поясного распространения 19 характерных видов растений трех болотных массивов БСТО, расположенных на разной абсолютной высоте, позволил выявить дифференциальные болотные виды, маркирующие границы высотных полос и подпоясов в пределах лесного пояса. При исследовании фитопланктона озера показано, что в 2023 г. развивался типичный для данного водоема комплекс водорослей планктона – в холодный период по разнообразию превалировали диатомовые водоросли, в летний период разнообразие фитопланктона повысилось за счет развития в нем водорослей из отделов зеленых, криптофитовых и динофитовых. Выявлены новые и редкие для альгофлоры озера представители золотистых водорослей, в том числе Mallomonas punctifera Korshikov и M. alata Asmund, Cronberg & Dürrschmidt, обитателей водоемов и водотоков Северной Евразии. Из диатомовых можно отметить развитие в весеннем планктоне в северной части озера у п. Артыбаш Nupella neogracillima Kulikovskiy & Lange-Bertalot, отмеченного нами впервые для озера в 2010 г. (Mitrofanova & Genkal, 2013). Для изучения размерной структуры популяции мелкоклеточной центрической диатомеи Pantoseckiella teletskoyensis Genkal et Mitrofanova, доминанта фитопланктона озера по численности в отдельные периоды года, были проведены замеры диаметра панциря у 3056 экземпляров данного вида при просмотре проб фитопланктона на СЭМ. Отмечено, что весной, летом и осенью 2023 г. диаметр ее створок изменялся в диапазоне от 2,0 до 6,5 мкм при средней величине 4,6±0,9 мкм. По соотношению в группах и классах состояние популяции P. teletskoyensis в литорали и пелагиали в поверхностном слое озера весной можно оценить как процветающее практически на всех обследованных полигонах, летом – как процветающее при выделении групп и депрессивное при выделении классов, осенью – как депрессивное в обоих случаях. По вертикали при выделении групп, у поверхности и на 10 м при выделении классов состояние популяции можно оценить как процветающее, а глубже 10 м при выделении классов – как депрессивное. Во всех пробах снежного покрова, отобранных в БСТО в 2023 г. были идентифицированы частицы и волокна микропластика, при этом его содержание варьировало от 6,0 до 22,5 шт./л, при среднем значение 11,6 шт./л, что практически идентично его содержанию в пробах 2022 г., а на высотных полигонах отмечались более высокие концентрации. Атмосферные потоки поступления микропластика во второй холодный период были в 1,3–1,5 раза больше, чем в первый сезон, чего не было отмечено при сравнении второго и третьего теплых периодов. Полученные данные по потокам поступления микропластика послужили основой для определения атмосферных путей поступления микропластика (анг. Transport trajectory and source area – TTSA), для пяти сезонов и средних значений для всего периода в целом. Рассчитанные тренды изменений термического режима в БСТО за период с 1850 по 2022 гг. составили 1,6 °С/100 лет, с резким увеличением темпов с середины 1980-х годов. Количество осадков так же возрастало - 0,6 мм/день/100 лет при существенным повышение в последнее тридцатилетие. В рамках двух крайних сценариев социально-экономического развития и выбросов парниковых газов (SSP1-2.6 и SSP5-8.5) проведены оценки прогнозируемых климатических изменений. Максимальное увеличение температуры прогнозируется при SSP5-8.5 и средние значения к 2050 году могут превысить на 1,5 ˚С настоящий уровень, при этом меньший рост (на 0,5 ˚С) возможен при SSP1-2.6. При обоих сценариях прогнозируется рост количества осадков с разностью между максимальным и минимальным сценарием в 0,2 мм/день/100 лет. Полученные в ходе выполнения третьего этапа проекта результаты позволили успешно верифицировать ранее разработанный в рамках проекта алгоритм идентифицирования природных (пыльцы и диатомовых водорослей) и антропогенных (микропластик) частиц, а также изотопологов в водной и воздушных средах, снежном покрове БСТО. Результаты, полученные при его использовании дали возможность провести оценку маркеров природного и антропогенного происхождения в БСТО и уточнить их пространственное и временное распределение с учетом ландшафтных сопряжений, а так же подтвердить для маркеров особенности широтного и меридионального распределения в пределах БСТО. В ходе реализации проекта актуализирована база данных «Маркеры состояния озерно-бассейновой системы Телецкого озера». Основная информация о ходе работ представлена на веб-сайте: https://21-17-00135.wixsite.com/site.