Научно-организационные работы.
Обосновано и закуплено необходимое экспедиционной оборудование и снаряжение, современные аналитические приборы для химических и биологических проб, необходимые реактивы, что позволило создать на базе Тюменского ГосУниверситета лабораторию, отвечающую современным международным требованиям исследований в области экологии.
Развернуты масштабные экспедиционные исследования на всей территории Тюменской области: 7 экспедиционных отрядов вели исследования от зоны тундры до зоны лесостепи. Принципиальной новизной выполняемых исследований было проведение работ в двух тесно связанных направлениях:
1) территориальным масштабном исследовании вдоль климатического градиента, позволяющем выявить изменчивость химического состава вод и в контексте зональной и ландшафтно-географической дифференциации;
2) углубленном исследовании на модельных водосборах, позволяющим выявить состояние экосистем, причинно-следственные связи между абиотическими и биотическими факторами, параметры «нормы» функционирования водных и околоводных экосистем. В 2011 году экспедиционные работы были ориентированы на исследования водных и околоводных экосистем в условно-фоновых районах, которые сформировали представление о природной специфики формирования химического состава вод и функционирования экосистем.
Разработана и опубликована обобщенная методика исследований, которая вобрала передовой мировой опыт исследований по гидрохимии, геоэкологии, экологии и биологии. Проведен научно-методических семинар на озере Кучак.
 Научно-методический семинар по полевым исследованиям качества вод на озере Кучак: раки - индикаторы качества воды |  Научно-методический семинар по полевым исследованиям качества вод на озере Кучак: описание пробы донных отложений |
В пределах всей территории проведено гидрохимическое обследование. На ключевых исследовательских полигонах исследования включали: геоботанические, орнитологические териологические, гидрохимические, гидробиологические и палеоэкологические. Таким образом, заложен огромный потенциал для развития фундаментальных исследований, подготовки статей и научных работ, включая докторские и кандидатские диссертации, статьи в российских и зарубежных изданиях.
Основные научные результаты 2011 г.
Разработана структура и созданы базы данных, позволяющий оперативно вносить результаты измерений и проводить расчеты баланса ионов, буферной способности вод и критических нагрузок. Установлена связь между природно-климатическими условиями формирования и химическим составом вод в пределах Западной Сибири. Чрезвычайно низкая минерализация вод тайги обусловлена преобладанием мономинеральных химически бедных горных пород ледникового и флювиального, озерно-аллювиального происхождения. Относительно высокое содержание водорастворимых солей и карбонатов отмечается на севере арктических полуостровов и на крайнем юге территории – в лесостепи. В зоне тундры растворение солей поверхностными водами ограничено мерзлотностью горных пород, в условиях лесостепи миграция солей происходит активно, что приводит к увеличению минерализации озер вплоть до формирования рассольных водоемов. Для заболоченной тайги с доминированием древесной растительности, результатом разложения которой являются органические кислоты, характерны высокие содержания H+, что приводит к естественному подкислению вод до показателей рН~4.5-5.5.
Заболоченность водосборов таёжных озер (местами до 70-80%) приводит к формированию высоких показателей цветности воды, насыщенности её органическим веществом естественного происхождения – ульматами, гуматами и фульватами Fe и Mn. Оглеение почв, анаэробная восстановительная геохимическая обстановка стимулируют подвижность Fe, Mn и Al, приводят к тому, что данные элементы являются типоморфными в таёжных водах.
Несмотря на то, что основными производствами, приводящими к загрязнению природных комплексов, являются предприятия нефтегазовой добычи, их воздействие локально и в исследованных условно-фоновых озерах загрязнение вод нефтяными углеводородами и стойкими органическими загрязнителями (СОЗ) не выявлено, что свидетельствует об отсутствии влияния трансграничных и региональных потоков СОЗ на эти водные объекты западной Сибири.
Разработан алгоритм расчета критических нагрузок (CL) по фактору закисления. Проведена адаптация метода CL для оценки уязвимости поверхностных вод Тюменского региона. Выявлены тенденции восстановления качества вод (на примере озера Арантур к 2008г. по сравнению с 1998 г.), что согласуются с общими тенденциями в Европе по восстановлению качества вод после закисления.
Проведены экспериментальные работы по изучению комплексообразования металлов с гумусовым веществом природных вод. На основе этих работ разработан алгоритм теоретичекого расчета форм нахождения металлов в природных водах.
Разработан предварительный прогноз влияния возможного потепления климата на качество природных вод Западной Сибири. Учитывая вероятность растепления мерзлотных горных пород Крайнего Севера и выделения больших объемов воды, существует опасность нарастания заболоченности территории и дальнейшего снижения минерализации поверхностных вод тундры и тайги. Растепление мерзлых торфяников может привести к росту эмиссии метана и других парниковых газов в атмосферу, воды рек и озёр. Усиление заболачивания территорий может вызвать дальнейший рост цветности воды, нарастание количества взвешенных веществ в поверхностных водах тайги. В целом изменение климата в сторону увеличения температур и роста увлажнения в гумидных зонах, уменьшения увлажнения в субаридных и аридных зонах приведет к росту различий в гидрохимических характеристиках между южной и северной частями Западной Сибири, вызывая так же внутризональную разнородность показателей минерализации из-за роста зависимости от химизма слагающих водосбор горных пород.
Впервые исследованы особенности развития процессов техногенного галогенеза малых водотоков в гумидных регионах Западной Сибири в сезонном аспекте. Дан развернутый анализ воздействия самоизливающихся из старых геологоразведочных скважин артезианских минеральных вод на водосборные ландшафты речных долин и малые водотоки. Показано, что в результате развития процессов техногенного галогенеза происходит изменение ионного состава речных вод, которое носит пульсирующий характер в зависимости фазы водности.
Дано определение водной экотоксикологии как научной дисциплины, изучающей свойства и поведение загрязняющих веществ в водной среде, их воздействия на организмы, популяции и сообщества. Рассмотрена история становления и развития данного направления, сформулированы ее основные теоретические принципы. Показана их значимость для решения практических задач обоснования критериев оценки качества вод и нормирования антропогенного загрязнения водной среды.
Развиты методы биоиндикации, основанные на адекватном «отклике» сообществ животных и отдельных популяций на изменение параметров среды их обитания. Изучены изменения сообществ по климатическому градиенту на уровнях: структуры сообществ, морфо-физиологическом и гистологическом. Дается объяснение общих закономерностей трансформации экосистем с позиций экологической теории и термодинамического механизма упорядочивания энергии в живых системах. Анализируются основные признаки дезорганизации в экосистемах в условиях максимальный нагрузок и восстановительной самоорганизации. Показано, что развитие новой модификации водной экосистемы после снижения токсичного загрязнения согласуются с закономерностями сукцессий экосистем: от природной через критическую стадию к более стабильной ее модификации, но отличной по структуре от природной. Для оценки состояния ихтиофауны и установления «нормы физиологического состояния» в фоновых озерах разных природно-климатических зон Тюменского региона, проведены морфологические и гистологические исследования гонад, жабр, печени, почек и желудочно-кишечный тракт у ключевых представителей арктического пресноводного (голец, сиги) и бореально-равнинного (плотва, окунь) фаунистических комплексов. Обоснована «норма» физиологического состояния рыб (гистологические тест-системы). Проанализированы основные симптомов заболеваний рыб, обитающих в природных водоемах и патогистологических нарушений в органах и тканях, обусловленных токсичным загрязнением вод. Показана высокая информативность и доступность метода экотоксикологической диагностики качества вод в практике мониторинга и оценки «здоровья» экосистем.
 Пробы рыб |  Примеры гистопаталогических нарушений у рыб Обского бассейна |
Анализ литературных и собственных данных по факторам загрязнения показал, что поверхностные водные объекты региона испытывают большой спектр техногенных воздействий. Наиболее масштабная трансформация как химического состава, так и гидрологического режима в настоящее время происходит вследствие освоения месторождений углеводородного сырья в Среднем Приобье.
Проведен анализ современного состояния Объ-Иртышского бассейна с целью обоснования ключевых исследовательских участков, где проявляется интенсивное загрязнение. Дано обоснование экотоксикологических исследований на водосборной территории крупных рек, включая регионы нефтегазового комплекса. Дана оценка территориальной дифференциации региона Западной Сибири по факторам загрязнения, которая подчинена цели организации комплексного мониторинга на наиболее загрязняемых участках области по факторам воздейсвия.
Исследованы процессы выноса нефтепродуктов с речным стоком. Показано, что малая река в тундровой и лесотундровой зоне, имеющая площадь водосбора около 1000 км², на котором разрабатывается нефтяное месторождение, при загрязнении около 1% от площади водосбора выносит в год более 8 т НУВ, что подтверждает значимый вклад диффузных источников загрязнения в общее загрязнение речных вод.
 Карта удельной электрической проводимости (УЭП), мкСм/см |  Карта концентраций общего углерода (ТС), мг/л |  Карта концентраций железа, мкг/л |
 Карта цветности вод, (гр. цв.) |  Карта концентраций хлора, мг/л |  Карта концентраций кадмия, мкг/л |
Подготовка кадров высшей квалификации.
В 2011 г. защищено 2 кандидатские диссертации. Проведена работа по структуризации кадрового состава и выявлению потенциальных докторов и кандидатов наук, выделено 3-е молодых специалистов (кандидатов) в области геохимии, биологии и географии природных вод, которые приступили к подготовке докторских диссертаций. Разработана структура докторских работ в рамках поставленных задач по проекту. По их направлениям сосредоточено по 2-4 молодых специалистов или магистров, работающих над диссертациями, что создает целостность и преемственность в исследованиях.
Публикации.
В текущем году опубликовано 12 работ, из которых 3 в зарубежных изданиях, 4 – в научных академических журналах и 5 – в Вестнике Тюменского Университета
Список публикаций авторского коллектива в зарубежных изданиях.
Список публикаций авторского коллектива в центральных изданиях.
Список публикаций авторского коллектива в вестнике ТюмГУ
Сложности в работе.
В 2011 г., наряду с решением ряда фундаментальных теоретических задач в области экологии, были проведены масштабные экспедиционные исследования и собраны уникальные данные. Следует отметить, что решение экологических задач базируется, прежде всего, на натурных экспедиционных исследованиях, которые должны быть обеспеченны методически корректной основой для полевых работ и кропотливой обработкой полученных данных с использованием современного оборудования. На обработку ряда данных уходит не один год.
Не все собранные материалы в 2011г. до конца обработаны, что связано как с запоздалым поступлением необходимого оборудования (следствие действия в 2011г. ФЗ 94), так и трудоемкостью сложных анализов гидрохимических, палеоэкологических и биологических образцов. Обобщение и подготовка статей также занимает время, на издание уже подготовленных статей в академических и зарубежных рецензируемых изданиях уходит более года. Поэтому, в международной практике длительность экологических проектов, как правило, составляет не менее 4-5 лет.
Вместе с тем, исходя из представленной аннотации отчета, очевидно, что поставленные задачи для 2011 г. выполнены успешно, и главное - заложены фундаментальные основы для решения теоретических и прикладных задач мирового уровня на долгосрочную перспективу для лаборатории «Качества вод, устойчивого функционирования экосистем и экотоксикологии».