Отчего "цветёт" великая сибирская река Енисей?

Учёные Красноярского научного центра Сибирского отделения Российской академии наук разработали карту распространения водной растительности в русле Енисея на территории Красноярска.

Это стало возможным благодаря победе проекта в грантовом конкурсе экологических проектов компании Эн+. Сотрудники Института вычислительного моделирования получили грант в номинации "Наука и практика" и разработали карту.

Одна из типичных для многих рек и озёр экологических проблем -- неконтролируемое размножение различных видов микроводорослей, вызывающих "цветение" воды, а также зарастание высшей водной растительностью. Наросшая в воде растительная биомасса всплывает к поверхности, начинает гнить, влияет на качество воды и порой делает водоём непригодным ни для отдыха человека, ни для жизни рыб и других обитателей, создаёт проблемы для малого и крупного судоходства.

Эта тема очень актуальна для Красноярска, где русло Енисея имеет сложную форму, изобилует островами, протоками и заводями. Снижение проточности и многогранная антропогенная нагрузка от деятельности промышленного мегаполиса создают благоприятные условия для эвтрофирования и зарастания реки.

Для исследования применялся междисциплинарный подход, сочетающий классические гидробиологические методы и новые технологии. Информация об обитающих в реке микроводорослях и донных беспозвоночных животных позволила провести оценку качества воды методами биоиндикации.

А методы дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) с помощью спутников и беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) обеспечили разработку детальной тематической карты распространения фитоценозов в Енисее в городской черте Красноярска, содержащую сведения о площади и степени зарастания русла водной растительностью. В качестве показателя растительной вегетации рассчитан индекс, отражающий интенсивность фотосинтеза.

По результатам анализа водной поверхности Енисея методами дистанционного зондирования с помощью спутников и съёмки с БПЛА выявлено, что развитие водорослей в черте Красноярска происходит повсеместно. В то же время основное русло реки традиционно слабо подвержено развитию водной растительности в связи с большой глубиной, скоростью течения и низкой температурой воды.

Наибольшая концентрация водной растительности отмечается у берегов и в протоках, заводях и курьях, то есть в условиях сниженного скоростного режима. Особо обращает на себя внимание зона многоостровья (острова Татышев, Верхний и Нижний Атамановские), где в протоках Татышева (левый берег Енисея) и Ладейская (правый берег Енисея) зафиксированы наибольшие значения вегетационного индекса.

Анализ многолетней динамики вегетационного индекса на исследованной части русла Енисея позволяет сделать вывод о том, что одним из существенных факторов, влияющих на развитие водорослей, является уровень воды в реке, регулируемый Красноярской ГЭС. В условиях аномально низкого уровня воды в Енисее в 2022 году величина вегетационного индекса и, соответственно, зоны развития водорослей уменьшились за счёт осушения больших прибрежных территорий.

Помимо анализа фотосинтетической активности по спутниковым данным, была рассчитана площадь русла Енисея на территории Красноярска в условиях колебания уровня воды. В 2020 году, когда уровень воды соответствовал среднемноголетним значениям, площадь русла составляла 30 квадратных километров. В летний период 2021 года площадь реки увеличилась на 2,5 квадратного километра (на 8 процентов), а в 2022 году -- уменьшилась на 3,5 квадратного километра (на 12 процентов) по сравнению с 2020 годом.

Гидробиологический мониторинг показал, что в протоках Енисея в черте Красноярска в условиях снижения скоростного режима, заиливания грунтов и распространения высшей водной растительности наблюдалась смена структурообразующих комплексов фитопланктона и зообентоса по сравнению с основным руслом реки.

Возрастает роль зелёных водорослей и цианобактерий, а в зообентосе -- олигохет и хирономид, индикаторов органического загрязнения. При этом качество воды в протоках оценивается как "загрязнённая" третьего класса, в основном русле -- "слабо загрязнённая" второго класса.

Более подробная информация о реализации и результатах проекта, в том числе карта распространения водной растительности, представлены на геопортале Института вычислительного моделирования Сибирского отделения РАН -- https://gis.krasn.ru/blog/algal.