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 24-44-20006
НазваниеПространственное планирование и спутниковый мониторинг морских охраняемых природных акваторий Каспийского моря
Руководитель Костяной Андрей Геннадьевич, Доктор физико-математических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук , г Москва
Конкурс №94 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований международными научными коллективами» (INSF)
Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-301 - Охрана окружающей среды
Ключевые слова Каспийское море, Морская окружающая среда, Морские охраняемые природные акватории, Многокритериальная оценка, Алгоритм моделирования гомогенизации, Программное обеспечение MARXAN, Спутниковое дистанционное зондирование, Региональное изменение климата, Загрязнение нефтью, Химическое загрязнение, Общее количество взвешенных веществ, Хлорофилл-а
Код ГРНТИ37.25.33
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Морские охраняемые природные акватории (Marine Protected Areas — MPAs) создаются для защиты морских и прибрежных экосистем, сохранения морского биоразнообразия от негативных воздействий хозяйственной деятельности и природопользования (чрезмерный промысел биоресурсов, строительство в прибрежной зоне, нерегулируемый туризм, разливы нефти и т. п.). Деятельность человека в этих акваториях ограничена и тщательно регламентируется. Здесь также проводятся разносторонние научные и мониторинговые исследования, в том числе на биологических станциях.
Каспийское море — крупнейшее озеро в мире, имеющее большое значение для пяти прикаспийских стран из-за своего особого географического положения, среды обитания уникальных видов, индустрии, связанной с рыболовством, а также морской добычей и транспортировкой нефти и газа. Разведка, добыча и транспортировка нефти и газа представляют собой главную угрозу для морской среды Каспийского моря из-за серьезного загрязнения морской воды нефтью. Падение уровня моря, рост населения, развитие сельского хозяйства, развитие морской нефтегазовой отрасли, морской транспорт, индустрия туризма, отсутствие оптимальной системы очистки сточных вод и появление инвазивных видов, включая Mnemiopsis leidyi, приводят к снижению качества морской воды, биоразнообразия, разрушению жизненно важных мест обитания и в целом снижению качества жизни местного населения. Поэтому для защиты среды обитания и оценки возможного воздействия природных и антропогенных факторов необходимо оптимальное определение и создание морских охраняемых природных акваторий, которые могут сыграть важную роль в сохранении биоразнообразия и видов, находящихся под угрозой исчезновения, а также в передовой практике управления рыболовством.
В регионе Каспийского моря имеется большое количество прибрежных природных заповедников, национальных парков и заказников, но до недавнего времени здесь не было ни одной морской охраняемой природной акватории (MPA). В сентябре 2018 года Азербайджан объявил о создании первого MPA на Каспийском море путем модернизации и расширения Гызылагаджского государственного природного заповедника.
Целью проекта является выявление морских охраняемых природных акваторий (MPA) во всем Каспийском море на основе мультипараметрической оценки, разработанной иранскими партерами проекта для прибрежных иранских вод, которая включает использование специализированного программного обеспечения MARXAN, а также организация спутникового мониторинга экологического состояния этих MPA на основе получения и анализа мультисенсорных и мультиплатформных спутниковых данных высокого пространственного разрешения. Впервые мы определим площади и конфигурацию всех потенциальных MPA в Каспийском море, что очень важно для сохранения биоразнообразия во всех пяти прибрежных странах. Затем мы организуем спутниковый мониторинг этих MPA в тестовом режиме в течение 6 месяцев на основе данных высокого разрешения об уровне моря, температуре поверхности моря, нефтяном загрязнении, хлорофилле-а и общей концентрации взвешенных веществ. Параллельно мы будем исследовать основные характеристики регионального изменения климата для каждого выявленного MPA, чтобы понять основные тенденции естественных изменений окружающей среды. Ежегодно мы будем проводить две экспедиции в авандельту р. Волга (район Астраханского заповедника, одного из кандидатов в MPA) с целью выявления особенностей химического состава стока в разных биоценозах авандельты при условиях «высокой» и «низкой» воды, влияние стока на химический состав вод прибрежной акватории дельты, а также подспутниковые исследования акватории дельты с целью изучения динамики вод. Полученные результаты, в качестве научно обоснованных рекомендаций, будут полезны министерствам и ведомствам при принятии решений о создании MPA и спутникового мониторинга MPA в прикаспийских странах.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В 2024 году по проекту получены следующие научные результаты:
(1) С иранскими партнерами подготовлен и согласован список географических, климатических, физических, химических и биологических параметров, необходимых для многокритериальной оценки, используемой при численном моделировании пространственного планирования морских охраняемых природных акваторий (MPA) на всей акватории Каспия. Собраны, подготовлены в нужном формате и переданы иранским партерам наборы данных, которые будут использоваться при численном моделировании пространственного планирования MPA c помощью специализированного программного комплекса MARXAN.
(2) Проведена ревизия имеющихся в литературе сведений о видовом составе ихтиофауны бассейна Каспийского моря. Был составлен список видов рыб, из которого были исключены виды, не являющиеся эндемичными для бассейна Каспия и виды, не находящиеся под угрозой исчезновения. При определении локальных эндемиков, требующих охраны, из списка были исключены виды с широким распространением в пределах большей части Каспийского моря, а также виды, состояние популяций которых не вызывает в настоящее время опасений. Таким образом, список видов, требующих картирования основных местообитаний с дальнейшим их включением в разрабатываемую схему пространственного планирования морских охраняемых районов в российских водах Каспийского моря, насчитывает 19 видов, в т.ч. 7 локальных эндемиков (в основном из семейства бычковых Gobiidae) и 12 видов в угрожаемом состоянии (1 вид круглоротых, 6 видов осетровых Acipenseridae и 5 видов костистых рыб из семейств сельдевых Clupeidae, карповых Cyprinidae, лососевых Salmonidae и сиговых Coregonidae).
(3) Определены и картированы зоны экологического риска на Каспийском море по литературным источникам и многолетним спутниковым данным о нефтяном загрязнении и цветении вод. Проведен обзор литературы по истории развития концепции Морских Охраняемых Зон (МОЗ) и Экологически и Биологически Значимых Морских Зон (ЭБЗЗ) в Мировом океане, а также ее применения к Каспийскому морю. На акваториях пяти прибрежных государств Каспия находятся 16 ЭБЗЗ в границах, определенных Региональным семинаром по содействию описанию зон ЭБЗЗ в Черном и Каспийском морях в 2017 г. Даны краткие описания 16-ти ЭБЗЗ Каспия на основе исходного материала Регионального Семинара (2017 г.) с нашими исправлениями/добавлениями, основанными на анализе современных научных публикаций и доступной спутниковой информации. С учетом публикаций последних лет, посвященных ЭБЗЗ Каспия, а также продолжающихся падения уровня Каспия и потепления климата нами рассмотрены уже наблюдающаяся и возможная к концу столетия трансформация границ и площадей ЭБЗЗ Каспия. Рассмотрены планируемые мероприятия на национальном/региональном и международном уровнях, направленные на решение экологических проблем Каспийского моря в связи с растущим антропогенным воздействием и изменяющимися климатическими условиями (потеплением, изменением уровня моря).
(4) На основе анализа многолетних рядов спутниковых данных за 2017-2021 гг. построена сводная карта-схема нефтяного загрязнения поверхности Каспийского моря. На базе построенной карты рассчитана плотность пространственного распределения нефтяного загрязнения различных участков поверхности, вычисляемая как количество сликов, выявленных для данного участка поверхности, отнесенное к общему числу сликов, выявленных в районе интереса. Эти распределения позволяют качественно оценить вероятность загрязнения различных участков морской поверхности Каспийского моря. Площадь поверхности Каспийского моря, потенциально подверженная загрязнению пленками сырой нефти, определенная по спутниковым данным, за пять лет наблюдений колеблется в пределах 4334–5600 км2 в районе нефтедобычи Нефтяные Камни, 235–340 км2 на иранском шельфе в районе мыса Сефидруд, 203─ 527 км2 на туркменском шельфе в районе полуострова Челекен. Общая площадь нефтяного загрязнения поверхности моря вследствие подводного грязевого вулканизма, т.е. сумма площадей всех нефтяных пятен, выявленных по спутниковым данным в юго-западной части Каспийского моря за год, превышает 1 тысячу км2. Основной вклад в общее нефтяное загрязнение поверхности Каспийского моря вносят: постоянное загрязнение морской поверхности нефтью в районе Нефтяных Камней ─ 63%, грязево-вулканическая деятельность на дне моря в районе Южно-Каспийской впадины ─ 20%, естественные нефтепроявления на иранском шельфе 7–10%, естественные нефтепроявления на туркменском шельфе 8–11%. Вклад несанкционированных сбросов нефтесодержащих пленок с судов не относится к числу основных источников пленочного загрязнения поверхности Каспийского моря и невелик по сравнению с вкладом вышеперечисленных источников загрязнения.
(5) На основе анализа многолетних рядов спутниковых данных оптического диапазона, полученных над акваториями Северного, Южного и Среднего Каспия, построены карты регулярного цветения фитопланктона в Каспийском море за 2019-2020 гг. На основе построенных карт рассчитана плотность пространственного распределения областей регулярного цветения фитопланктона. Картирование, проведенное на основе спутниковых данных, позволяет выделить основные районы регулярного цветения фитопланктона: (1) Северный Каспий, где цветение вод начинается сразу после схода ледяного покрова и обуславливается выносами рек Волги и Урала; западное побережье Среднего Каспия в приустьевых зонах рек Терек и Самур; акватория вокруг Апшеронского полуострова, южный берег Каспийского моря, в первую очередь в районе дельты р. Сефидруд, юго-восточная часть Каспийского моря.
(6) В мае и сентябре 2024 г. проведены 2 экспедиции в дельте Волги. Получены новые данные об изучаемых параметрах стока и гидрохимического режима дельты Волги, а также загрязнении устьевых областей исследуемых акваторий. Сезонная изменчивость физических и химико-биологических характеристик в дельте Волги и на прилежащем шельфе Каспийского моря, скорее всего, имеет естественную природу, однако продолжающиеся процессы потепления климата в регионе, понижение уровня Каспийского моря и уменьшение стока Волги приводят к перестройке функционирования экосистемы дельты на всех трофических уровнях: от растворенных биогенных элементов до эндемика бассейна Каспийского моря воблы Rutilus caspicus и других промысловых видов рыб.
(7) Подготовлены и опубликованы 5 статей в высокорейтинговых журналах, цитируемых в базах данных WoS и Scopus: четыре в «EcologicaMontenegrina» (Scopus Q2), и одна в «Океанология» (Scopus Q3, WoS Q4); 1 работа в трудах международной конференции, цитируемой в РИНЦ. На 2 международных конференциях сделано 3 устных и 1 стендовый доклад. Две статьи из пяти статей в высокорейтинговых журналах опубликованы совместно с иранскими партнерами проекта.
Ссылка на информационные ресурсы в сети Интернет: http://caspian.geosmis.ru/c_static/?proj-24-44-20006
Публикации
1.
Митягина М.И., Костяной А.Г.
Areas of heavy permanent oil pollution of the Caspian Sea surface identified by use of satellite remote sensing
Ecologica Montenegrina, 76: 49-62 (год публикации - 2024)
10.37828/em.2024.76.3
2.
Ахмади Б., Голамалифард М., Нагхди М., Костяной А.Г.
Improvement of bio-optical characteristics of seawater in the Southern Caspian Sea Basin triggered by COVID-19 lockdowns: Insights from remote sensing data
Ecologica Montenegrina, 76: 133-153 (год публикации - 2024)
10.37828/em.2024.76.8
3.
Гинзбург А.И., Костяной А.Г., Голамалифард М., Койбакова С.Е., Сырлыбеккызы С.
Ecologically and biologically significant marine protected areas in the Caspian Sea: A Review
Ecologica Montenegrina, 76: 85-115 (год публикации - 2024)
10.37828/em.2024.76.6
4.
Голамалифард М., Ахмади Б., Нагхди М., Костяной А.Г.
Monitoring of Optically Active Constituents (OACs) in the Southern Caspian Sea: Concurrent Match-up between In-Situ and Satellite Observations
Ecologica Montenegrina, 76: 168-186 (год публикации - 2024)
10.37828/em.2024.76.10
5. Полухин А.А., Костяной А.Г., Литвинов К.В. ИССЛЕДОВАНИЯ МЕЖСЕЗОННОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ ЭКОСИСТЕМНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ДЕЛЬТЫ р. ВОЛГИ Океанология (год публикации - 2024)