Опыт экстраполяции оценок первичной продукции на акваторию Онежского озера

DOI: 10.35595/2414-9179-2025-2-31-259-273

Посмотреть или загрузить статью (Rus)

Об авторах

Н.М. Калинкина

Федеральный исследовательский центр «Карельский научный центр Российской академии наук»,
пр-т А. Невского, д. 50, Петрозаводск, Россия, 185030,
E-mail: cerioda@mail.ru

Е.В. Теканова

Федеральный исследовательский центр «Карельский научный центр Российской академии наук»,
пр-т А. Невского, д. 50, Петрозаводск, Россия, 185030,
E-mail: etekanova@mail.ru

А.В. Коросов

Федеральный исследовательский центр «Карельский научный центр Российской академии наук»,
пр-т А. Невского, д. 50, Петрозаводск, Россия, 185030,

Петрозаводский государственный университет,
пр-т Ленина, д. 30, Петрозаводск, Россия, 185035,

E-mail: korosov@mail.ru

М.Т. Сярки

Федеральный исследовательский центр «Карельский научный центр Российской академии наук»,
пр-т А. Невского, д. 50, Петрозаводск, Россия, 185030,
E-mail: msyarki@mail.ru

Е.М. Макарова

Федеральный исследовательский центр «Карельский научный центр Российской академии наук»,
пр-т А. Невского, д. 50, Петрозаводск, Россия, 185030,
E-mail: emm777@bk.ru

К.В. Исакова

Федеральный исследовательский центр «Карельский научный центр Российской академии наук»,
пр-т А. Невского, д. 50, Петрозаводск, Россия, 185030,
E-mail: ksusha_isakova@mail.ru

Аннотация

Использованы ГИС-технологии для изучения пространственного распределения продукции фитопланктона на акватории оз. Онежского. Основой для построения карт послужили эмпирические гидробиологические данные за 1982–2023 гг. Для оценки влияния изменений климата и антропогенной нагрузки на продуктивность водоема рассмотрены два периода — до и после 2000 г. В качестве показателя продуктивности озера использовали инструментально измеренные величины фотосинтеза. Для прогноза уровня первичной продукции использовали эмпирические показатели сапрофитного бактериопланктона, биомассу рачкового зоопланктона, концентрацию хлорофилла а и прозрачность воды. Для этого подобрали и рассчитали оптимальную нейросетевую модель (однослойный персептрон из 4 нейронов), имеющую низкие и равные стандартные ошибки для обучающей и проверочной выборок. Для прогноза уровня первичной продукции на всей акватории оз. Онежского построили сеть из 142 точек, покрывающих всю акваторию озера. В каждую ячейку внесли значения четырех изучаемых показателей, полученных методом пространственной интерполяции с использованием треугольной сглаживающей функции. Используя сеть точек, рассчитали величины продукции в каждой из них. Полученные картограммы наглядно отражают основные тренды пространственного и временнóго распределения первичной продукции по акватории оз. Онежского. Центральная часть акватории оз. Онежского характеризуется низкой продуктивностью. В заливах, на побережье которых расположены крупные промышленные центры (г. Петрозаводск и г. Кондопога) отмечается повышенная продуктивность, связанная с активным загрязнением онежских вод. В последние десятилетия продуктивность экосистемы Петрозаводской губы стала ниже, а Кондопожской губы — возросла, видимо, в результате наращивания мощности товарного производства садковой форели.

Ключ. слова

Онежское озеро, продуктивность, ГИС, нейронные сети, экстраполяция

Список литературы

  1. Алимов А.Ф. Введение в продукционную гидробиологию. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 152 с.
  2. Бульон В.В. Первичная продукция планктона внутренних водоемов. Л.: Наука, 1983. 150 с.
  3. Бульон В.В. Радиоуглеродный метод определения первичной продукции фитопланктона, его возможности и ограничения в сравнении с кислородным методом. Методические вопросы изучения первичной продукции планктона внутренних водоемов. СПб., 1993. С. 41–47.
  4. Винберг Г.Г. Первичная продукция водоемов. Минск: Издательство Академии наук БССР, 1960. 328 с.
  5. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2023 году». М.: Минприроды – ООО «Интеллектуальная аналитика», 2024. 707 с.
  6. Дудакова Д.С., Капустина Л.Л., Митрукова Г.Г., Трифонов А.Е., Зарипова К.М. Состояние планктонных и бентосных сообществ шхерного района Ладожского озера вблизи садковых рыбоводных хозяйств. Труды ВНИРО, 2024. Т. 196. С. 163–178 DOI: 10.36038/2307-3497-2024-196-163-178.
  7. Калинкина Н.М., Коросов А.В., Белкина Н.А., Теканова Е.В., Сярки М.Т., Коросов А.А. Географическая информационная система «биоресурсы Онежского озера». ИнтерКарто. ИнтерГИС. Материалы Международной конференции, 2018. Т. 24. Ч. 2. С. 362–370. DOI: 10.24057/2414-9179-2018-2-24-362-370.
  8. Калинкина Н.М., Коросов А.В., Теканова Е.В. Экологическая информационная система «Онего». Принципы экологии, 2019. Т. 8. № 1. С. 72–88. DOI: 10.15393/j1.art.2019.8222.
  9. Калинкина Н.М., Теканова Е.В., Сярки М.Т. Экосистема Онежского озера: Реакция водных сообществ на антропогенные факторы и климатические изменения. Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление, 2017. № 1. С. 4–18.
  10. Китаев С.П. Экологические основы биопродуктивности озер разных природных зон. М.: Наука, 1984. 207 с.
  11. Коросов А.В. Нейронные сети для экологии: введение. Принципы экологии, 2023. № 3. С. 76–96. DOI: 10.15393/j1.art.2023.14002.
  12. Коросов А.В., Калинкина Н.М., Теканова Е.В., Сярки М.Т., Исакова К.В. Разработка индексов трофности для Онежского озера с помощью экологической информационной системы. ИнтерКарто. ИнтерГИС. Материалы Международной конференции, 2021. Т. 27. Ч. 3. С. 256–273. DOI: 10.35595/2414-9179-2021-3-27-256-273.
  13. Крупнейшие озера-водохранилища Северо-Запада европейской территории России: современное состояние и изменения экосистем при климатических и антропогенных воздействиях. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2015. 374 с.
  14. Рыжков Л.П., Дзюбук И.М. Экологическая безопасность садкового рыбоводства. Петрозаводск: Издательство ПетрГУ, 2014. 98 с.
  15. Стерлигова О.П., Китаев С.П., Ильмаст Н.В., Комулайнен С.Ф., Кучко Я.А., Павловский С.А., Савосин Е.С. Состояние заливов Онежского озера при товарном выращивании форели. Поволжский экологический журнал, 2011. № 3. С. 386–393.
  16. Стерлигова О.П., Китаев С.П., Ильмаст Н.В., Кучко Я.А., Павловский С.А., Савосин Е.С. Состояние Кефтень губы Онежского озера при товарном выращивании радужной форели. Биологические ресурсы Белого моря и внутренних водоемов Европейского Севера. Материалы XXVIII Международной конференции. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2009. С. 532–528.
  17. Третий оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. Общее резюме. СПб.: Наукоемкие технологии, 2022. 124 с.
  18. Chorus I., Fastner J., Welker M. Cyanobacteria and Cyanotoxins in a Changing Environment: Concepts, Controversies, Challenges. Water, 2021. V. 13. P. 2463–2504. DOI: 10.3390/w1318246.
  19. Cyanotoxins: Occurrence, Causes, Consequence. Berlin: Springer, 2012. 357 p.
  20. Eutrophication: Causes, Consequences and Control. Dordrecht: Springer, 2011. 394 p. DOI: 10.1007/978-90-481-9625-8.
  21. Henderson-Sellers B., Makland H.R. Decaying Lakes: The Origins and Control of Cultural Eutrophication. New York: Wiley, 1987. 254 p.
  22. Magnuson J.J., Webster K.E., Assel R.A., Bowser C.J., Dillon P.J., Eaton J.G., Evans H.E., Fee E.J., Hall R.I., Mortsch L.R., Schindler D.W., Quinn F.H. Potential Effects of Climate Changes on Aquatic Systems: Laurentian Great Lakes and Precambrian Shield Region. Hydrological Processes, 1997. V. 11. No. 3. P. 825–871.
  23. McCann K.S. Food Webs (MPB-50). Princeton: Princeton University Press, 2011. 256 p.
  24. Sabylina A.V., Lozovik P.A., Zobkov M.B. Water Chemistry in Onega Lake and its Tributaries. Water Resources, 2010. V. 37. No. 6. P. 842–853. DOI: 10.1134/S0097807810060102.
  25. Schwefel R., Müller B., Boisgontier H., Wüest A. Global Warming Affects Nutrient Upwelling in Deep Lakes. Aquatic Sciences, 2019. V. 81. No. 50. DOI: 10.1007/s00027-019-0637-0.
  26. Stich H.B., Brinker A. Oligotrophication Outweighs Effects of Global Warming in a Large, Deep, Stratified Lake Ecosystem. Global Change Biology, 2010. V. 16. No. 2. P. 877–888. DOI: 10.1111/j.1365-2486.2009.02005.x.
  27. Tekanova Ye.V., Timakova T.M. Assessment of the Current Throphic State of Lake Onega by Primary Production of Phytoplankton. Hydrobiological Journal, 2007. V. 43. No. 5. P. 87–90. DOI: 10.1615/HydrobJ.v43.i5.60.

Для цитирования: Калинкина Н.М., Теканова Е.В., Коросов А.В., Сярки М.Т., Макарова Е.М., Исакова К.В. Опыт экстраполяции оценок первичной продукции на акваторию Онежского озера. ИнтерКарто. ИнтерГИС. M.: Географический факультет МГУ, 2025. Т. 31. Ч. 2. С. 259–273. DOI: 10.35595/2414-9179-2025-2-31-259-273

For citation: Kalinkina N.M., Tekanova E.V., Korosov A.V., Syarki M.T., Makarova E.M., Isakova K.V. The experience of extrapolating productivity estimates for the water area of lake Onego. InterCarto. InterGIS. Moscow: MSU, Faculty of Geography, 2025. V. 31. Part 2. P. 259–273. DOI: 10.35595/2414-9179-2025-2-31-259-273 (in Russian)