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 25-77-00115
НазваниеДинамика палеоэкологических обстановок Плещеева озера (Ярославская область) в позднеледниковье и голоцене
Руководитель Рудинская Анна Ивановна, канд. геогр. наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт географии Российской Академии наук , г Москва
Конкурс №110 - Конкурс 2025 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными, приоритетного направления деятельности Российского научного фонда «Поддержка молодых ученых»
Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-701 - Палеогеография
Ключевые слова диатомовый анализ, палеолимнология, условия осадконакопления, донные отложения, автоматизированное распознавание изображений, радиоуглеродное датирование, геохимия
Код ГРНТИ39.19.29
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Плещеево озеро — уникальный природно-культурный комплекс, имеющий высокую научную, экологическую и историческую ценность. Это одно из крупнейших и древнейших озер центра Восточно-Европейской равнины, сформированное около 150 тыс. лет назад (Писарева и др., 1998)
Включение озера в систему ООПТ через создание национального парка «Плещеево озеро» усиливает его роль в развитии экотуризма. Туристическая привлекательность обусловлена не только живописными ландшафтами, но и богатым культурно-историческим наследием: археологическими памятниками раннего Средневековья (курганы IX–XI вв., древнерусские поселения) и объектами петровской эпохи (судоверфи, гидротехнические сооружения).
Современные гидрологические и экологические аспекты озера изучены достаточно хорошо, однако палеоэкологические условия остаются малоисследованными. Существующие реконструкции охватывают в основном последние тысячелетия, а более ранние этапы практически не изучены из-за труднодоступности глубоководных отложений (глубина озера составляет более 20 м) для традиционных методов бурения.
В марте 2025 года в рамках совместных работ Института географии РАН и кафедры геоморфологии Института наук о Земле СПбГУ было проведено бурение в глубоководной части озера. Суммарная длина полученной осадочной колонки составила 22 м, что кратно превысило длину ранее полученных колонок. Судя по литостратиграфии отложений, колонка может охватывать позднеледниковье и голоцен.
Проект нацелен на реконструкцию палеоэкологии озера Плещеево в интервале последних примерно 15 тыс. лет, а также установление причинно-следственных связей между состоянием озера, климатическими колебаниями, биогеохимическими циклами и антропогенным воздействием в долгосрочной ретроспективе.
В рамках проекта планируется выполнить подробное радиоуглеродное датирование (как по общему углероду, так и по макроостаткам) для построения надежной глубинно-возрастной модели. Запланировано выполнение комплекса литологических анализов, анализ стабильных изотопов кислорода из карбонатных соединений, валовой элементный анализ. Главный акцент в исследованиях будет сделан на диатомовый анализ, позволяющие уловить тонкие изменения экологических параметров водоема. Отдельной задачей станет создание базы фотографических изображений диатомовых водорослей для машинного обучения систем автоматического распознавания диатомей.
Проведенные исследования позволят реконструировать глубину, трофический статус, pH, термические условия и водный баланс озера, а также оценить влияние климатических событий (например, раннеголоценовое потепление, пребореальная осцилляция, события 8200 и 4200 лет назад).). Эти данные важны для археологии, так как помогут восстановить гидрологический ландшафт в разные исторические периоды и выявить этапы антропогенного воздействия. Через состав донных отложений и диатомовые комплексы будут выявлены этапы антропогенной трансформации озера (например, влияние древнего земледелия и загрязнений индустриального периода).
Результаты проекта могут быть использованы для прогнозирования развития экосистемы озера в условиях ожидаемых климатических изменений и усиления антропогенного воздействия. Данные о прошлых экологических кризисах (например, эвтрофикации, засухах) помогут разработать рекомендации по сохранению биоразнообразия и рациональному использованию ресурсов озера, что соответствует задачам адаптации природных систем к антропогенным и климатическим нагрузкам.
Интеграция базы микроскопических изображений диатомовых панцирей с моделями сверточных нейронных сетей открывает перспективу автоматического определения видовой принадлежности диатомей Плещеева озера, что значительно ускорит и упростит дальнейшие палеоэкологические исследования.
Результаты проекта будут использованы в научно-просветительской деятельности национального парка «Плещеево озеро», включая создание информационных стендов, плакатов, издание книг, проведение лекций и публикаций в СМИ.
Ожидаемые результаты
1. Создание модели роста осадка в Плещеевом озере для позднеледниковья и голоцена.
Подробное радиоуглеродное датирование опорной колонки позволит построить первую глубинно-возрастную модель донных отложений озера Плещеева, охватывающую позднеледниковье и голоцен. С учетом плотности осадка будут рассчитаны темпы прироста массы осадка (MAR), которые позволят корректно оценить скорость поступления отдельных компонентов осадка, прежде всего, терригенного и биохемогенного вещества. Будет сделана количественная оценка современных тенденций в осадконакоплении – интенсификация или замедление MAR по сравнению с доиндустриальной эпохой. На основе этой оценки можно будет строить прогнозы по темпам осадконакопления на среднесрочную (десятки лет) и долгосрочную (сотни лет) перспективу.
2. Реконструкция экологических условий в Плещеевом озере на протяжении позднеледниковья и голоцена.
Диатомовые, литологические и геохимические исследования донных отложений позволят создать первую модель изменения локальных условий в Плещеевом озере на протяжении позднеледниковья и голоцена. К реконструируемым параметрам относятся: глубина, интенсивность водообмена, трофический статус, температурные условия, pH воды. Результаты будут сопоставлены с региональными и глобальными палеоклиматическими реконструкциями для оценки влияния разномасшабных факторов на изменение экологических условий в озере.
Палеоэкологическая модель позволит установить коротко- и долгопериодные ритмы изменения условий в озере и на прилегающем водосборе, что послужит основой для прогноза состояния озера на ближайшие десятки и сотни лет.
3. Выявление антропогенного сигнала в донных осадках озера Плещеева, установление взаимосвязей между разными видами антропогенной нагрузки и состоянием экосистемы озера.
Результаты исследований позволят уточнить природные обстановки поселений в окрестностях озера Плещеева, что послужит лучшему пониманию условий жизни людей на разных этапах освоения территории - в доисторический период, в эпоху Средневековья, в Новое время и в индустриальную эпоху. Эти сведения представляют большую ценность для историков, краеведов и археологов. Выявление вклада антропогенного фактора в трансформацию экосистемы озера позволит улучшить прогнозирование последствий современных антропогенных нагрузок (туризм, строительство, транспорт), разработать меры по защите уязвимых экосистем и населения
4. Создание базы данных изображений разных видов диатомовых водорослей из донных отложений Плещеева озера; ее интеграция с моделью искусственного интеллекта для последующей автоматизированной таксономической идентификации панцирей диатомей
Такая база данных станет обучающей выборкой для сверточных нейронных сетей, необходимых для автоматического распознавания диатомей. Это позволит значительно сократить время, необходимое для проведения диатомового анализа, что, в свою очередь, откроет возможности для проведения более быстрых и детализированных палеоэкологические реконструкции.