В конце мая компания En+ Group подвела итоги конкурса экологических проектов. Коллектив ученых ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» стал победителем конкурса в номинации «Наука и практика» с проектом «Выявление зон цветения реки Енисей в городской черте Красноярска». Руководитель проекта, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Института вычислительного моделирования СО РАН Анна Андрианова рассказала о планах красноярских ученых.


Чем опасны цветения? Почему и где они происходят, насколько эта проблема остро стоит для края?

В настоящее время большинство водоемов в мире в той или иной степени подвержены воздействию человека. Это приводит к ухудшению качества воды и зачастую к необратимой деградации. Одна из типичных экологических проблем — эвтрофикация и массовое зарастание водоемов как высшими водными растениями, так и микроводорослями. Под термином “цветение воды” традиционно понимают массовое развитие микроводорослей, вызывающих помутнение и изменение цвета воды. В зависимости от вида водорослей вода может становиться зелёной, жёлто-коричневой, иногда даже красной. Кроме того, массовое развитие цианобактерий крайне опасно не только для обитателей водоема, но и для человека. Некоторые виды цианобактерий выделяют токсины, которые вызывают у человека серьезные аллергические реакции. Зарастание водоемов уменьшает их площадь, влияет на температуры и химический состав воды, снижает прозрачность воды. Отмирая, растения оставляют после себя огромное количество органической гниющей массы. Прямым следствием таких процессов является потеря рекреационного и рыбохозяйственного значения водоемов. 

Подобные зарастания часто наблюдаются в пресных малопроточных водоемах. Однако на сегодняшний день проблема актуальна и для рек. Енисей, основная водная магистраль Сибири, так же подвержен зарастаниям. Особенно на участке незамерзающей полыньи после Красноярской ГЭС. Наиболее интенсивное зарастание Енисея наблюдается в черте Красноярска, где русло изобилует островами, протоками и заводями. Снижение проточности и многогранная антропогенная нагрузка от жизни промышленного мегаполиса создают благоприятные условия для ухудшения качества воды в реке.

Что планируется сделать в работе?

Мы планируем создать карту зон цветения реки Енисей в пределах Красноярска, совмещая данные мультиспектральной аэрофотосъемки с беспилотного летательного аппарата и наземного гидробиологического мониторинга. Будем исследовать одноклеточные микроводоросли и обитателей дна в местах их массового развития, а также на контрольной станции в “чистой воде” основного русла. Информация об обитающих в реке видах и их количестве будет использованы для оценки качества воды методами биоиндикации, которые рекомендованы для рек.

Почему решили заявить эту работу? Были наработки или просто подумали об актуальной проблеме в рамках тематики конкурса?

Проблемы цветения и зарастания водоемов исследуются учеными всего мира, и особо актуальны в условиях растущего дефицита воды. Для нашей основной водной артерии – реки Енисей данные проблемы не менее актуальны и находятся в поле зрения не только научного сообщества, но и региональных властей и общественности. Уже приняты ряд мер по ликвидации цветения Енисея в городской черте. В частности, проведены научные исследования и разработаны технические рекомендации для очистки Абаканской протоки, расположенной в центре Красноярска, которая является излюбленным местом отдыха горожан. Однако в настоящее время не изучен масштаб проблемы, не определены площади зарастания реки и протяженность нарушенных участков. Без данной информации в дальнейшем не возможна эффективная реализация мероприятий по восстановлению реки.

У нашего коллектива есть опыт проведения подобных исследований. В команду проекта входят специалисты с большим опытом проведения исследований, по оценке качества воды и состояния водных биологических ресурсов различных водоемов Красноярского края. Есть и наработки в области обработки и представления геопространственной информации, данных дистанционного зондирования Земли, разработаны методы геоинформационного анализа и математического моделирования. Полеты на беспилотнике и мультиспектральную аэрофотосъемку будут выполнять аспиранты ФИЦ КНЦ СО РАН, имеющие квалификацию «оператора наземных средств управления беспилотным летательным аппаратом», полученную в специализированном Центре подготовки летного персонала.

Какие методы будут использованы в работе?

Мы планируем выполнить серию съемок водной поверхности Енисея с оснащенного мультиспектральной камерой беспилотного летательного аппарата, обработать массив полученных изображений, рассчитать спектральные индексы и создать на их основе серию цифровых карт для анализа характеристик исследуемых водных объектов. Наземный гидробиологический мониторинг позволит выполнить калибровку цифровых карт.

Можно ли эти наработки и подходы масштабировать, использовать на других объектах?

Мы рассматриваем этот проект как первый этап в цикле междисциплинарных исследований, посвященных изучению цветения Енисея методами дистанционного зондирования в сочетании с наземным гидробиологическим мониторингом. Подходы, используемые нами в работе над проектом, являются крайне актуальными и успешно применяются в подобного рода мониторинговых исследованиях. С помощью данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) и программных комплексов по их обработке можно решать такие задачи как: инвентаризация водных объектов; мониторинг состояния гидротехнических сооружений; мониторинг экологического состояния водных объектов, в том числе выявление загрязненных в результате аварийных сбросов и разливов загрязняющих веществ участков водоемов, выявление источников загрязнения; мониторинг русловых процессов; прогнозирование и оперативный мониторинг наводнений и многое другое.

Результаты, полученные в ходе работы над проектом, в совокупности с уже имеющимися у коллектива наработками в перспективе сформируют информационную основу для принятия экологических и градостроительных решений, направленных на повышение эффективности использования рекреационного потенциала Красноярска. Есть перспективы включения данной тематики в работы по государственному заданию научных подразделений ФИЦ КНЦ СО РАН.

Социальный эффект проекта – информация о зонах цветения и загрязнения Енисея может стать катализатором активности общественных и некоммерческих организаций, что будет способствовать организации работ по очистке русла реки от водорослей, созданию новых мест пляжного отдыха в городе.