Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Московский государственный университет имени

УДК 556.55:581.526.325

N госрегистрации 01201351955

Инв. № 62–06

       УТВЕРЖДАЮ

       Проректор МГУ

       ________________

       Дата представления доработанного отчета        "___" _________2013 г.

ОТЧЕТ

О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ

по Государственному контракту от 01.01.01 г. /3-8-2012
по базовому проекту 12фцп-Н5-07 «Изучение влияния экстремально жарких периодов на гидрохимические и гидробиологические характеристики

систем водоснабжения на примере г. Москвы»

Этап 1 «Предложения по формированию комплекса факторов, определяющих развитие продукционных процессов в экосистемах Можайского, Рузского, Озернинского и Истринского водохранилищ и в экосистемах водохранилищ водораздельного бьефа канала им. Москвы»

(промежуточный)

Руководитель темы        ___________________

       подпись, дата

Москва 2013

СПИСОК ИСПОЛНИТЕЛЕЙ

Руководитель темы:

д-р географических наук,        _________________         (введение, раздел 2,

       профессор        подпись, дата        заключение)

Ответственный исполнитель:

канд. географических наук,        _________________         (введение, раздел 1,

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

       вед. науч. сотрудник        подпись, дата        раздел 3, заключение)

Исполнители темы:

канд. биологических наук,        _________________         (раздел 1)

       вед. науч. сотрудник        подпись, дата        

канд. географических наук,        _________________         (раздел 2)

       ст. науч. сотрудник        подпись, дата        

канд. географических наук,        _________________         (раздел 2)

       ст. науч. сотрудник        подпись, дата        

канд. биологических наук,        _________________         (раздел 2)

       ст. науч. сотрудник        подпись, дата        

науч. сотрудник        _________________         (раздел 2)

               подпись, дата        

инженер        _________________         (раздел 1)

               подпись, дата        

РЕФЕРАТ

Отчет 99 с., 1 ч., 15 рис., 7 табл., 246 источников.

МОСКВОРЕЦКАЯ И ВОЛЖСКАЯ СИСТЕМА ВОДОСНАБЖЕНИЯ Г. МОСКВЫ, ВОДОХРАНИЛИЩА, ПЕРВИЧНАЯ ПРОДУКЦИЯ, ФИТОПЛАНКТОН, АБИОТИЧЕСКИЕ И БИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ РАЗВИТИЯ ФИТОПЛАНКТОНА, ГИДРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВОДОХРАНИЛИЩ.

Объект исследования. Объектом исследования по теме НИР являются процессы формирования и трансформации качества воды в экосистемах водохранилищ источниках водоснабжения г. Москвы под влиянием экстремальных синоптических условий, в частности изменение уровня первичной продуктивности водоемов в условиях жаркой погоды.

Цель работы – на основе анализа литературного материала разработать предложения по формированию комплекса факторов, определяющих интенсивность продукционных процессов в водохранилищах, представить обзор основных гидрологических характеристик москворецкой и волжской систем водоснабжения г. Москвы, выявить особенности проявления абиотических факторов развития фитопланктона в водохранилищах обеих систем водоснабжения.

Методология проведения работы. Методология проведения работы предполагает использование математических моделей первичной продуктивности и статистических оценок колебаний характеристик качества воды, основанных на системном подходе к описанию балансовых соотношений в круговороте вещества и энергии в экосистемах водоемов. На первом этапе исследования, представленном в данном отчете, приводится литературный обзор факторов развития фитопланктона и дается оценка особенности их проявления в водохранилищах – источниках водоснабжения г. Москвы.

Результаты работы и их новизна. В результате работы внесены предложения по формированию комплекса факторов, определяющих развитие продукционных процессов в экосистемах водохранилищ. Проанализирован комплекс факторов развития фитопланктона в водохранилищах и составлена классификация этих факторов с учетом иерархии их действия на продукционные процессы в экосистемах.

Новизна работы состоит в том, что для водохранилищ Волжской и Москворецкой систем водоснабжения г. Москвы такой анализ проводится впервые, также как и представленная в работе классификация факторов развития фитопланктона.

Рекомендации по внедрению. Результаты работы по первому этапу темы предполагается внедрить в разработку имитационной математической модели фитопланктона, создание которой планируется на пятом этапе исследования.

Область применения. Математическое моделирование экологических процессов и процессов формирования качества воды водохранилищ. Разработка методов прогнозирования качества воды в источниках водоснабжения. Научное обоснование методов управления качеством воды в водохранилищах сезонного и многолетнего регулирования.

Отчет за первый этап включает три раздела. В разделе 1 (Анализ гидрологических, метеорологических, гидрохимических и трофометаболических процессов в экосистемах водохранилищ) приведен аналитический обзор более 200 научных публикаций, в которых рассматриваются факторы, определяющих процессы первичного продуцирования в озерах и водохранилищах. Авторами отчета разработана схема иерархии комплекса факторов, включающая два основных класса – абиотические и биотические факторы (представлена на рисунке 1). Если биотические факторы (сезонные изменения физиологического состояния клеток водорослей, трофические взаимодействия, конкуренция за источники питания и т. д.), подчиняющиеся фундаментальным биологическим закономерностям, изменяются относительно плавно и медленно, то абиотические факторы, связанные с гидролого-гидрохимическим режимом водоема, характеризуются высокой внутрисезонной изменчивостью. Благоприятное для развития роста и размножения клеток фитопланктона сочетание абиотических факторов приводят к резким вспышкам цветения водорослей.

В соответствие с предложенной классификацией комплекс абиотических факторов состоит из четырех уровней по степени опосредованности влияния факторов на рост и динамику фитопланктона в водохранилищах. К верхнему уровню (географические факторы) отнесены климатическая и синоптическая характеристики территории, ландшафтные особенности водосбора водохранилища, антропогенное воздействие и особенности формы ложа водохранилища. Факторы этого уровня представляют собой два ярко выраженных зональных фактора: ландшафт водосбора и климатические особенности территории, и два азональных: форма ложа водоема и интенсивность антропогенного воздействия, как на сам водоем, так и на его водосбор.

Интенсивность антропогенного воздействия относится к азональным факторам первого уровня и проявляется, прежде всего, в дополнительной (по сравнению с ландшафтно обусловленной) биогенной нагрузке, как на сам водоем, так и на питающий его речной сток с водосбора. Важным элементом антропогенного воздействия следует считать регулирование стока из водохранилища, при котором возникает возможность управления процессами внутреннего водообмена.

Более низкий (водоемный) уровень подразделяет факторы первичного продуцирования на следующие типы:

- гидрологические факторы (внешний водообмен и колебания уровня в водохранилище);

- гидрофизические (динамика вод и термическая структура водной массы водоема);

- гидрохимические (внешняя и внутренняя биогенная нагрузка на экосистему водохранилища).

Структура водного баланса определяет соотношение вертикальной и горизонтальной составляющих внешнего водообмена. Принципиальные различия между этими составляющими имеют важнейшее значение для характера массообмена в водоеме. При увеличении вертикальной составляющей возрастает роль внутриводоемных процессов как факторов трансформации химического стока и, следовательно, возрастает их влияние на процесс круговорота веществ в экосистеме. При доминировании горизонтальной составляющей более значима роль водосбора в формировании абиотического фона экосистемы. Колебания уровня воды в водохранилище в вегетационный период года ведут к изменению соотношения толщины и объема трофогенного (верхнего прогретого) и трофолитического (глубинного холодного) слоев экосистемы водохранилищ. Характер и интенсивность вертикального перемешивания зависит от глубины водохранилища в вегетационный период.

Рисунок 1 – Схема факторов развития фитопланктона в водоемах

Воздействие гидрофизических факторов на фотосинтез фитопланктона неоднозначно. Они могут как усиливать, так и ослаблять продукционные процессы. Приводятся примеры влияния динамики и термической структуры вод на продукцию фитопланктона в водохранилищах.

Из гидрохимических факторов, влияющих на распределение фитопланктона, на первом месте, безусловно, находится концентрация химических веществ в водоеме, которая определяется внешней и внутренней химической нагрузкой. Химический состав и формирование запаса минеральных биогенных веществ в водной массе водохранилища в вегетационный период могут сильно варьировать от года к году в зависимости от соотношения объемов образующих ее исходных водных масс: основной зимней водохранилищной, речной зимней, донной зимней и речной весенней.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27