В Тюменском государственном Университете в 2010 г. создана Лаборатория качества вод, устойчивости водных экосистем и экотоксикологии при государственной поддержки научных исследований, проводимых под руководством ведущих ученых в вузах России. Ведущий ученый - доктор биологических наук, профессор, член-корреспондент РАН Моисеенко Татьяна Ивановна. Грант № 11G34.31.0036 (2010-2012 гг.). Поддержку получил проект Формирование качества вод в условиях изменения окружающей среды и климата Западной Сибири. Цель проекта
Исследование закономерностей формирования качества вод Западной Сибири в условиях антропогенных нагрузок и изменения климата; оценка экологических последствий поступления токсических веществ, включая нефтепродукты, в водные системы; разработки мероприятий и технологий по снижению негативных воздействий антропогенной деятельности на воды суши.
Задачи проекта:
1. Разработка принципов и современных интеграционных методов исследований, направленных на выявление антропогенных изменений качества вод и экосистем в вдоль климатического градиента (от арктических до степных регионов).
2. Изучение факторов, условий и механизмов развития евтрофирования, закисления, токсичного загрязнения (нефтепродукты, металлы, хлорорганические углеводороды и др.) в различных по химическому составу водах Обь-Иртышского бассейна. Оценка экотоксикологических последствий загрязнения вод.
3. На основе сочетания нео- и палеоэкологических методов определение антропогенных изменений и климатических вариаций в историческом прошлом, как научной основы для разработки сценариев их будущих изменений при потеплении климата.
4. Изучение молекулярных, генетических и клеточных нарушений в живых организмах, адаптивных перестроек популяций и сообществ под воздействием экотоксикантов.
5. Обоснование критериев и методов оценки качества вод и ранней диагностики нарушений в экосистемах для практики мониторинга с учетом региональной специфики загрязнения и природных условий региона.
6. Разработка рекомендаций по стратегии водопользования в промышленных центрах нефте- и газодобычи и сохранения высокого качества вод в системе жизнеобеспечения региона; новых технологий очистки загрязненных вод с учетом экологических требований.
Ожидаемые результаты
Дано понимание преобразований качества вод и эволюции водных экосистем под воздействием антропогенных нагрузок и изменения климата в Западной Сибири, экотоксикологических последствий загрязнения вод, включая клеточные и генотоксичные эффекты. Полученные результаты позволят обосновать безопасные условия существования, предотвратить деградацию водных биоресурсов и сохранить высокое качество вод в условиях развития промышленного нефтегазоносного района Сибири.
Структура лаборатории
В 2010 году создана Лаборатория, в состав которой вошли высококвалифицированные кадры в области эколого-географических, химических, экологических и биологических исследований, включая генетиков, биохимиков и гистологов. Всего в состав Лаборатории входит 40 специалистов: 7 докторов наук, 14 кандидатов, 7 научных сотрудников, 7 аспирантов и 7 студентов. Исходя их обозначенных целей междисциплинарных научных исследований, объединяющих фундаментальные исследования в области наук о Земле и Жизни, в структура лаборатории подразделяется на 3 сектора по направлениям исследований.
1. Сектор качества вод и биогеохимических процессов. Специализация – натурные эколого-географические и физико-химические исследование процессов формирования качества вод на водосборе, внутриводоемные процессы, процессы на границе вода-дно; круговорота экотоксикантов в природных средах, биодеградации углеводородного сырья; палеореконструкции вариаций климата в голоцене и истории антропогенной нагрузки.
2. Сектор экотоксикологических исследований. Специализация – натурные и экспериментальные исследования воздействия загрязняющих веществ на организмы, популяции и сообщества в природных средах, разработка системы диагностики и биоиндикации. Изучение механизмов влияния загрязняющих веществ на организмы-биотесты в эксперименте и в натурных исследованиях, установление пороговых значений и доза-эффектных зависимостей, изучение биохимических и генетических последствий, адаптивных ответных реакций организмов в длительных экспериментах, устойчивости экосистем.
3. Сектор технологий очистки вод и реабилитации нарушенных территорий. Специализация – разработка технологий очистки вод и почв от нефтяного загрязнения, рекультивации нарушенных территорий в местах промышленных разработок, включая методы биодеградации нефтяного загрязнения, методы улавливания и обеззараживания экотоксикантов.
Состав лаборатории качества вод, устойчивости водных экосистем и экотоксикологии
Методологической основой работы является комплексный междисциплинарный подход, отраженный на схеме, позволяющий интегрировать результаты на выходе двух систем исследований:
1) территориальным масштабном исследовании вдоль климатического градиента, позволяющем выявить изменчивость химического состава вод и экосистем в контексте зональной и ландшафтно-географической дифференциации;
2) углубленном исследовании на модельных водосборах, позволяющим выявить состояние водных и эколоводных экосистем, причинно-следственные связи между абиотическими и биотическими факторами (см. схему).
Содержание исследований
Лаборатория ведет исследование факторов и механизмов формирования качества вод и изменчивости экосистем в современных условиях антропогенных нагрузок и изменения климата в Западной Сибири. Разрабатываются новые подходы и оригинальные методы изучения пространственной неоднородности химического состава вод вдоль климатического градиента «север-юг», оценки экологических последствий развития нефтегазовой индустрии на основе интегрирования результатов изучения генетических, молекулярных и патофизиологических биомаркеров токсичного загрязнения в натурных условиях и эксперименте. Развивается теория критических антропогенных нагрузок, как научная основа для выработки рекомендаций по ограничению негативных воздействий и рекультивации нарушенных территорий в местах добычи углеводородного сырья. Разрабатываются технологии стимулирования самоочищающего потенциала водных экосистем по борьбе с нефтяным загрязнением по принципу биоконвейера с использованием волокнистых синтетических бонов. Создается музей углеводородокисляющей микрофлоры Западно–Сибирского региона как основа для новых углеродородокисляющих бактериальных препаратов. Теоретический итог
Итогом междисциплинарных исследований будет синтез фактов и знаний для объяснения новых явлений и законов антропогенных преобразований в биосфере, понимания закономерностей формирования качества вод и их изменчивости под воздействием антропогенных нагрузок локального и глобального характеров; биогеохимических циклов экотоксикантов, антропогенной эволюции водных экосистем. Развита теория критических нагрузок как научная основа для разумного ограничения антропогенных воздействий на природные среды.
Практический выход
Обеспечение науки ключевыми знаниями о законах антропогенных преобразований качества вод суши позволит в будущем разрешить противоречия, с одной стороны - между техническим прогрессом человечества, необходимостью обеспечения его продукцией и с другой стороны – сохранения безопасных условий существования; направить усилия на ускорение процессов восстановления и сохранения ключевых функций экосистем и биосферы в целом.