Оценка современного состояния водной экосистемы Кижских шхер (в буферной зоне объекта Всемирного наследия «Кижский погост») Онежского озера по гидрохимическим и гидробиологическим показателям в условиях многолетней антропогенной нагрузки

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 23-17-20018

НазваниеОценка современного состояния водной экосистемы Кижских шхер (в буферной зоне объекта Всемирного наследия «Кижский погост») Онежского озера по гидрохимическим и гидробиологическим показателям в условиях многолетней антропогенной нагрузки

Руководитель Сидорова Анастасия Ивановна, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Карельский научный центр Российской академии наук" , Республика Карелия

Конкурс №77 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами» (региональный конкурс)

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-710 - Гидробиология

Ключевые слова Кижские шхеры, Онежское озеро, современное состояние, музей-заповедник, химические показатели воды, фитопланктон, зоопланктон, макрозообентос, ихтиофауна, инвазионный вид, Gmelinoides fasciatus

Код ГРНТИ87.31.91

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Государственный природный заказник «Кижский» – это особо охраняемая природная территория федерального значения, площадь которой 50000 га [Гос. доклад, 2020]. Государственный историко-архитектурный и этнографический музей-заповедник «Кижи» объединил на острове Кижи 68 памятников архитектуры. Жемчужиной острова, несомненно, является ансамбль Кижского погоста. В его составе: церковь Преображения Господня, увенчанная двадцатью двумя главами (1714 г.), церковь Покрова Пресвятой Богородицы с девятью главками (2-я половина XVIII в.), колокольня, бревенчатая ограда на каменном основании [Онежское озеро. Атлас, 2010]. Архитектурный ансамбль Кижского погоста был включен в Список объектов всемирного культурного наследия ЮНЕСКО в 1990 г. [Банфф, Альберта, Канада; 12 декабря 1990 г.] и стал одним из трех первых российских объектов в списке ЮНЕСКО. Ежегодно заповедник посещает более 200 тыс. туристов из России и зарубежья. Акватория озера в районе Кижских шхер испытывает большую антропогенную нагрузку за счет водного транспорта, а также служит приемником хозяйственно-бытовых сточных вод с территории музея-заповедника и стоков с сельскохозяйственных угодий [Отчет о деятельности…, 2018; 2020]. Архитектурный ансамбль Кижского погоста располагается на узкой косе в южной части небольшого острова Кижи – одного из островов Кижского архипелага в Онежском озере. Онежское озеро является вторым по величине после Ладожского озера пресноводным водоемом Европы. Онежскому озеру, наряду с Ладожским озером, было уделено особое внимание на Совете Безопасности Российской Федерации (20 ноября 2013 г), как крупнейшему пресноводному резервуару, ухудшение качества воды в котором может привести к проблемам с обеспечением питьевой водой всего Северо-Западного региона Российской Федерации. Особенно было отмечено, что вопросами охраны данных водоемов следует заняться более предметно как на федеральном, так и на региональном уровнях. Проект направлен на изучение антропогенного воздействия на экосистему Онежского озера в районе Кижских шхер. Впервые в ходе проекта будет выполнена единовременная комплексная оценка современного состояния водной экосистемы Кижских шхер по биологическим показателям (таксономический состав, количественные и продукционные показатели фитопланктона, зоопланктона и макрозообентоса, размерно-возрастной состав ихтиофауны) и основным химическим показателям (Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl–, SO42–, HCO3–), содержание органического вещества (биохимическое потребление кислорода за 5 суток, цветность, химическое потребление кислорода, перманганатная окисляемость, Сорг), биогенных элементов и их форм (Pобщ., Pмин., NH4+, NO2–, Nобщ., Nорг.), газов (CO2 , O2), тяжёлых металлов (Mn, Cr, Co, Zn, Ni, Cu), а также электропроводность, взвешенные вещества, pH, нефтепродукты и синтетические поверхностно-активные вещества). Будет дана оценка качества воды по микробиологическим показателям в условиях антропогенного влияния на экосистему Кижских шхер. Будет дана оценка санитарного состояния акватории Кижских шхер по результатам микробиологического анализа. Будет изучено антропогенное влияние на планктонные, придонные сообщества и ихтиофауну Онежского озера. Для оценки эффектов загрязнения водной среды впервые для условий Онежского озера будет использован новый биомаркер – доля эмбрионов G. fasciatus с нарушениями развития. Будут даны рекомендации по сохранению биоразнообразия с учетом рационального природопользования Онежского озера

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Сидорова А.И. Role of Gmelinoides Fasciatus (Crustacea: Amphipoda) in Macrozoobenthos on the Littoral of Lake Onego During the Subglacial Period Journal of Stress Physiology & Biochemistry, Vol. 19, No. 4, 2023, pp. 225-236, Journal of Stress Physiology & Biochemistry, Vol. 19, No. 4, 2023, pp. 225-236 (год публикации - 2023)

2. Сидорова А.И. ОЦЕНКА СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ МАКРОЗООБЕНТОСА РАЙОНА КИЖСКИЕ ШХЕРЫ ОНЕЖСКОГО ОЗЕРА В УСЛОВИЯХ АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКИ Материалы VIII ВСЕРОССИЙСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ПО ВОДНОЙ ЭКОТОКСИКОЛОГИИ «Антропогенное влияние на водные организмы и экосистемы», (17 - 20 октября 2023 года). п. Борок, Некоузский район, Ярославская область. С. 185-187., Материалы VIII ВСЕРОССИЙСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ПО ВОДНОЙ ЭКОТОКСИКОЛОГИИ «Антропогенное влияние на водные организмы и экосистемы», (17 - 20 октября 2023 года). п. Борок, Некоузский район, Ярославская область. С. 185-187. (год публикации - 2023)

3. Фомина Ю.Ю. СОВРЕМЕННОЕ СМОСТОЯНИЕ ЗООПЛАНКТОНА В РАЙОНЕ КИЖСКИХ ШХЕР ОНЕЖСКОГО ОЗЕРА В УСЛОВИЯХ АНТРОПОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ Материалы VIII ВСЕРОССИЙСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ПО ВОДНОЙ ЭКОТОКСИКОЛОГИИ «Антропогенное влияние на водные организмы и экосистемы», (17 - 20 октября 2023 года). п. Борок, Некоузский район, Ярославская область. С. 194-195., Материалы VIII ВСЕРОССИЙСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ПО ВОДНОЙ ЭКОТОКСИКОЛОГИИ «Антропогенное влияние на водные организмы и экосистемы», (17 - 20 октября 2023 года). п. Борок, Некоузский район, Ярославская область. С. 194-195. (год публикации - 2023)

4. Смирнова В.С. ЛЕТНИЙ ФИТОПЛАНКТОН РАЙОНА КИЖСКИХ ШХЕР ОНЕЖСКОГО ОЗЕРА И ЕГО ИЗМЕНЕНИЯ В РЕЗУЛЬТАТЕ АНТРОПОГЕНННОГО ВЛИЯНИЯ Материалы VIII ВСЕРОССИЙСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ПО ВОДНОЙ ЭКОТОКСИКОЛОГИИ «Антропогенное влияние на водные организмы и экосистемы», (17 - 20 октября 2023 года). п. Борок, Некоузский район, Ярославская область. С. 101-104., Материалы VIII ВСЕРОССИЙСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ПО ВОДНОЙ ЭКОТОКСИКОЛОГИИ «Антропогенное влияние на водные организмы и экосистемы», (17 - 20 октября 2023 года). п. Борок, Некоузский район, Ярославская область. С. 101-104. (год публикации - 2023)

5. Сидорова А.И. Распространение и особенности биологии инвазионной амфиподы Gmelinoides fasciatus (Stebbing 1899) в Онежском озере Байкальская летняя школа-конференция молодых ученых «Современные методы изучения гидробионтов», приуроченная у 100-летию НИИ биологии ИГУ, 25 августа-4 сентября 2023 г.: тезисы докладов. – Иркутск, 2023.C.68-69., Байкальская летняя школа-конференция молодых ученых «Современные методы изучения гидробионтов», приуроченная у 100-летию НИИ биологии ИГУ, 25 августа-4 сентября 2023 г.: тезисы докладов. – Иркутск, 2023.C.68-69. (год публикации - 2023)

6. Сидоров С.М. , Сидорова А.И., Макарова Е.М., Смирнова В.С., Фомина Ю.Ю., Сластина Ю.Л. Водные биоценозы района Кижские шхеры Онежского озера Байкальская летняя школа-конференция молодых ученых «Современные методы изучения гидробионтов», приуроченная у 100-летию НИИ биологии ИГУ, 25 августа-4 сентября 2023 г.: тезисы докладов. – Иркутск, 2023.C.66-67., Байкальская летняя школа-конференция молодых ученых «Современные методы изучения гидробионтов», приуроченная у 100-летию НИИ биологии ИГУ, 25 августа-4 сентября 2023 г.: тезисы докладов. – Иркутск, 2023.C.66-67. (год публикации - 2023)

7. Фомина Ю.Ю., Сидорова А.И. Features of the life cycles of copepods in different areas of Lake Onego Russian Journal of Developmental Biology, Fomina Yu. Yu., Sidorova A. I. Features of the life cycles of copepods in different areas of Lake Onego // Russian Journal of Developmental Biology, 2024, Vol. 55, No. 3, pp. 119–130. DOI: 10.1134/S1062360424700103 (год публикации - 2024)
10.1134/S1062360424700103

8. Сидорова А.И. ОСОБЕННОСТИ БИОЛОГИИ И РАСПРОСТРАНЕНИЯ ИНВАЗИОННОГО ВИДА GMELINOIDES FASCIATUS (CRUSTACEA: AMPHIPODA) В ОНЕЖСКОМ ОЗЕРЕ Актуальные проблемы изучения ракообразных. Сборник тезисов докладов четвёртой научно-практической конференции, Сидорова А.И. ОСОБЕННОСТИ БИОЛОГИИ И РАСПРОСТРАНЕНИЯ ИНВАЗИОННОГО ВИДА GMELINOIDES FASCIATUS (CRUSTACEA: AMPHIPODA) В ОНЕЖСКОМ ОЗЕРЕ // ЧЕТВЁРТАЯ ВСЕРОССИЙСКАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ИЗУЧЕНИЯ РАКООБРАЗНЫХ. п. Борок Ярославской обл. 23-25 мая 2024 г. С.79. (год публикации - 2024)

9. Смирнова В.С. Оценка качества воды и трофическое состояние района Кижских шхер и Кондопожской губы Онежского озера по показателям летнего фитопланктона Биология внутренних вод. Перспективы и проблемы современной гидробиологии: материалы XVII Всероссийской научной конференции молодых ученых, посвящённой 300-летию Российской академии наук, 170-летию со дня рождения Н.А. Морозова и 130-летию со дня рождения И.Д. Папанина, 21–25 октября 2024 г. , Смирнова В.С. Оценка качества воды и трофическое состояние района Кижских шхер и Кондопожской губы Онежского озера по показателям летнего фитопланктона // XVII Всероссийская научная конференция молодых ученых «Биология внутренних вод: перспективы и проблемы современной гидробиологии», с 21 по 25 октября 2024 года. Институт биологии внутренних вод РАН (пос. Борок). С.93. (год публикации - 2024)

10. Фомина Ю. Ю., Сидорова А.И., Макарова Е. М., Смирнова В.С., Зобкова М.В., Ефремова Т.А., Сластина Ю.Л. Современное состояние водной экосистемы района о. Кижи Онежского озера по гидробиологическим и гидрохимическим показателям 13-й съезд Гидробиологического общества при Российской академии наук, посвященный 300-летию Российской академии наук, Десятилетию науки и технологий в России и 5-летию Архангельского отделения ГБО при РАН, 16–20 сентября 2024 г., г. Архангельск, Россия : тезисы докладов : электронное научное издание / ред.: А. П. Новосёлов [и др.]. – Архангельск : КИРА, 2024. , Фомина Ю. Ю., Сидорова А.И., Макарова Е. М., Смирнова В.С., Зобкова М.В., Ефремова Т.А., Сластина Ю.Л. Современное состояние водной экосистемы района о. Кижи Онежского озера по гидробиологическим и гидрохимическим показателям // 13 Съезд гидробиологического общества при РАН. г. Архангельск. 16-20 сентября 2024 г. С.228-229. (год публикации - 2024)

11. Фомина Ю. Ю., Сидорова А.И. Весенний зоопланктон и зообентос в районе о. Кижи в Онежском озере 13-й съезд Гидробиологического общества при Российской академии наук, посвященный 300-летию Российской академии наук, Десятилетию науки и технологий в России и 5-летию Архангельского отделения ГБО при РАН, 16–20 сентября 2024 г., г. Архангельск, Россия : тезисы докладов : электронное научное издание / ред.: А. П. Новосёлов [и др.]. – Архангельск : КИРА, 2024., 13-й съезд Гидробиологического общества при Российской академии наук, посвященный 300-летию Российской академии наук, Десятилетию науки и технологий в России и 5-летию Архангельского отделения ГБО при РАН, 16–20 сентября 2024 г., г. Архангельск, Россия : тезисы докладов : электронное научное издание / ред.: А. П. Новосёлов [и др.]. – Архангельск : КИРА, 2024. С.168-169. (год публикации - 2024)

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Согласно плану по гранту, было запланировано проведение экспедиций на Онежское озеро для оценки современного состояния экосистемы. Местоположение основных станций 2024 г. соответствовало координатам станций исследований в 1994 и 1996 гг. однако станции с 2000-х годов были переименованы согласно зарегистрированной базе данных. В течение вегетационного сезона 2024 г. были организованы три комплексных экспедиций с целью изучения экологической ситуации в районе о. Кижи и центральном районе Онежского озера в качестве фоновой станции. Всего за 2024 г. было отобрано 37 проб воды на химический анализ. С поверхностного и придонного горизонтов отбор проб осуществлялся в центральном плесе (фоновая станция) и в районе о.Кижи, где глубина составляла больше 8 м. На других станциях в Кижских шхерах отбор проб проводился с поверхностного горизонта. Анализ полученных данных в районе о. Кижи за период открытой воды 2023-2024 гг., показал близкий химический состав воды на всех исследованных станциях, включая фоновую. Вода в Кижских шхерах является маломинерализованной и характеризуется низким содержанием органических веществ, по содержанию биогенных элементов – мезотрофной. Превышение ПДК было выявлено только по нефтепродуктам за счет интенсивной нагрузки от водного транспорта, а также железу, марганцу и меди, что является региональной особенностью вод, а не показателем ее загрязнения. Исследования на станциях, в район которых происходит выброс очищенных сточных вод, показало отсутствие разницы в химическом составе воды в сравнении с другими станциями Кижских шхер, что свидетельствует об отсутствии явного влияния поступления сточных вод на химический состав воды в данном районе озера. Проведена оценка изменения химического состава воды в районе Кижских шхер за последние 30 лет (1994-2024 гг.). Установлены изменения ионного состава как на фоновой станции, так и самом шхерном районе, снижение содержания биогенных элементов, рост цветности и концентрации СО2. Наблюдаемые изменения не являются следствием локального антропогенного влияния, они могут быть вызваны только глобальными процессами, такими как изменения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу или изменением климата, что требуют дальнейшего изучения. Размерно-морфологическая структура клеток бактерий в воде о. Кижи имела пространственное и сезонные изменения. Высокие численности условно-патогенных микроорганизмов были характерны для западного побережья о. Кижи, характеризующегося слабым водообменом. Центральная часть озера сохраняет свой трофический статус (олиготрофия). Всего за весенний-осенний сезоны 2024 г. было отобрано 35 проб воды для определение пигментов водорослей в воде на 10 станциях. Предварительный анализ полученных данных за 2024 г. показал, что на фоновой станции концентрация хлорофилла «а» в среднем составляла 1,29 мкг/л. В районе Кижских шхер средняя концентрация – 4,68 мкг/л. Полученный результат сопоставим с данными 60-70 гг. XX в. когда шхерный район выделялся как наиболее продуктивный. По содержанию хлорофилла «а» в воде Кижские шхеры характеризуются как мезотрофный участок. В результате исследования состояния фитопланктона были получены структурные и количественные показатели развития фитопланктона в районе Кижских шхер и фоновой станции. В целом количественные показатели микроводорослей характеризуют данный район как мезотрофный. На основе индикаторных значений фитопланктона и их количественного развития тип вод в районе о. Кижи можно отнести к β-мезосапробной зоне загрязнения. На основе анализа данных за вегетационный период 2023 г. отмечено, что видовой состав зоопланктона и доминанты района Кижских шхер и центрального района озера относятся к характерному для крупных озер Северо-Запада России. Высокое видовое разнообразия характеризует планктонные системы как олиготрофные. Показано, что за последние 60 лет состав доминантных видов зоопланктона района о. Кижи не изменился. По сравнению с 1990-ми отмечено увеличение уровня трофии, что может быть связано с воздействием антропогенного фактора или межгодовой изменчивостью показателей зоопланктона и требует дальнейшего исследования. Температурный фактор определяет сроки развития возрастных стадий рачков по районам. В шхерном районе скорость развития викарных видов определяется особенностями биологии вида. Анализ современного состояния макрозообентоса не выявил различий в количественных показателях района о. Кижи и центральной части. Средняя биомасса бентоса в шхерном районе изменялась от 0,44 до 2,5 г/м2, которая соответствует олиготрофному состоянию. В центральной части средняя биомасса составила 0,99 г/м2, что соответствует ультраолиготрофному статусу. За последние 30 лет отмечено достоверное снижение по численности макрозообентоса в последнем десятилетии, по биомассе сообщество макрозообентоса района о. Кижи стабильно. Данный район озера относиться к олиготрофному типу. Исследования литоральной зоны о. Кижи в 2023 г. показали различия в пространственном распределении количественных характеристик макрозообентоса, которые связаны с разнообразием литоральных местообитаний. В 2023 году встречаемость G.fasciatus – 82%, данный вид доминировал по биомассе на пяти станциях из одиннадцати. Впервые для условий Онежского озера использовали новый биомаркер – доля эмбрионов G. fasciatus с нарушениями развития для оценки эффектов загрязнения водной среды. Для условий района о. Кижи индекс состояния эмбрионов амфипод равен 1%, что соответствует показателю экологического состояния местообитаний, как очень хорошее. Приведены размерно-возрастные характеристики популяций судака, щуки, леща и окуня, отобранных в 2023 г. В шхерном районе сохраняется видовое разнообразие ихтиофауны, популяции характеризуются типичной для Онежского озера размерно-весовой структурой.

Публикации