Совместная научно-исследовательская программа между ИГУ и Савойским университетом (Шамбери, Франция) в рамках деятельности кафедры водных ресурсов ЮНЕСКО (2001 - 2004 г.г.)

Оглавление

• Образовательная программа.
• Научно-исследовательская программа.
• Раздел I. "Мониторинг экосистемы озера Байкал и других крупных водных объектов".
• Раздел II. "Поиск, характеристика и анализ управления водными, термальными и карстовыми ресурсами".
• Раздел III. "Партнерство и распространение полученных результатов".
• Раздел IV. "Оценка и распространение полученных результатов".

 Совместная научно-исследовательская программа между ИГУ и Савойским университетом на 2001-2004 г.г. представляет собой часть рамочной программы, подписанной между упомянутыми университетами 10 июля 2001 г. и предполагающей долгосрочное сотрудничество в рамках деятельности международной кафедры ЮНЕСКО по водным ресурсам.

 Важность данного документа проявляется прежде всего в том, что особо охраняемые территории являются достоянием и золотым фондом всего человечества, а потому должны быть постоянно в поле его пристального внимания. Комплексный подход к оценке всех параметров охраняемых территорий: состояния воздушных масс, гидрологического режима, биопродуктивности, экологического состояния, динамики изменчивости, а также характеристик сопредельных пространств позволяют дать правильный диагноз и обеспечить достоверный прогноз изменения изучаемого объекта. Для выполнения такой работы необходима кооперация специалистов различных направлений с четкой координацией своих совместных действий.

Образовательная программа.

В деятельности кафедр, образованных под эгидой ЮНЕСКО, образованию отводится приоритетная роль. Иркутский государственный университет считает необходимым в связи с этим открытие новой специализации "Водные ресурсы" для студентов 3 курса. По данной специализации, первый набор на которую начат в 2001 году, планируется написание дипломных работ и подготовка аспирантов. Савойский университет готовит в перспективе открытие подобной специализации, утверждение которой состоится после принятия плана работы университета на 2003-2006 г.г. Учебный план планируемой специализации будет максимально интегрироваться с учебными дисциплинами уже открывшегося в ИГУ направления таким образом, чтобы в будущем иметь возможность выдачи двух дипломов, связанных с проблематикой воды. Уже сегодня планируется предварительное название DEA (диплома углубленного изучения) "Структура, функционирование и использование горных гидросистем". До момента утверждения этой специализации планируется обмен преподавателями-исследователями, докладчиками и студентами ИГУ и Савойского университета. Эта программа будет обязательно дополнена преподаванием русского и, соответственно, французского языков в обоих университетах.

Вернуться в оглавление

Научно-исследовательская программа.

Важное место в ряду особо охраняемых территорий занимает уникальное озеро Байкал. Озеро Байкал, содержащее 20 % мировых запасов пресной воды, представляет собой по химическим показателям самую пресную и самую чистую воду среди континентальных озер, которые могли бы разрешить проблему питьевой воды всего человечества. Температурный режим озера способствует естественному перемешиванию всей толщи вод Байкала, благоприятствуя, таким образом, развитию удивительно богатой и разнообразной фауны (4 000 животных видов, 80 % из которых - эндемики). Человечеству ещё предстоит дать оценку разумному использованию этого биоразнообразия. Именно этим объясняется необходимость оценить и предохранить это уникальное наследие Человечества путем комплексного изучения функционирования озерных гидросистем. На первом этапе изучения озерных комплексов научные исследования будут касаться озера Байкал.

Особенности Байкала приводят к тому, что концентрации загрязняющих веществ здесь пока еще очень низки (часто на пределе обнаружения), а значения выше фоновых обнаруживаются лишь непосредственно у источников загрязнения в прибрежной полосе вод. Вместе с тем, в биотической компоненте экосистемы Байкала в последние два десятилетия обнаружены некоторые изменения. В первую очередь это касается экосистемы Южного Байкала, которая в большей степени подвержена антропогенному влиянию, чем экосистемы Среднего и Северного Байкала. Этому способствует перенос вредных веществ с воздушными массами от предприятий Иркутской области, расположенных за пределами впадины озера; поступление вредных веществ с водами Селенги, поступление загрязнений со сбросами плохо очищенных сточных вод с очистных сооружений населенных пунктов.

Изменилась структура сообществ обитателей дна - одни виды исчезают, другие появляются. Деградация проявляется в смене доминантных видов в сообществах, исчезновении эндемичных для Байкала видов. Воздействие сточных вод БЦБК на толщу вод Байкала наиболее заметно проявляется в увеличении численности бактерий ряда физиологических групп, свидетельствующих о поступлении специфических загрязнений.

Установлено, что в Южном Байкале постепенно снижается численность и роль коренных байкальских видов водорослей и увеличивается численность и роль мелкоклеточных и общесибирских видов. Изменения структуры и динамики фитопланктона Южного Байкала могут существенно изменить биогеохимические циклы веществ и оказать влияние на все биотическое сообщество водной толщи открытого Байкала, а значит и на качество его вод.

Пространственно-временное распределение загрязняющих веществ в озере Байкал зависит от множества взаимодействующих факторов (физических, химических, биологических, гидрометеорологических). Для того чтобы свести к минимуму ущерб, наносимый хозяйственной деятельностью, сохранить уникальную природу Байкала и не допустить нарушения складывающегося тысячелетиями экологического равновесия, необходимо уделять внимание изучению потенциальных источников нарушения экологического равновесия на основе проведения комплексных экспериментальных работ и математического моделирования. Предложенная программа позволит установить некоторые природные закономерности функционирования отдельных звеньев экосистемы, взаимосвязей между ними, тенденций, возникающих под влиянием глобальных изменений среды и климата.

Масштаб и сложность заявленной тематики диктуют необходимость международной кооперации, ориентированной на многопредметность и опирающуюся, в частности, на научный потенциал двух учебных заведений: Иркутского государственного университета и Савойского университета. В этом плане необходимо предпринять научные исследования компаративного плана, позволяющие опереться на имеющиеся работы в области изучения приальпийских озер с тем, чтобы сопоставлять и обосновывать полученные исследовательские материалы при изучении Байкала.

Предполагаемые исполнители программы:

• Кафедра водных ресурсов ЮНЕСКО Иркутского государственного университета
• Савойский университет (Франция)
• Институт земной коры СО РАН
• Институт геохимии СО РАН

Вернуться в оглавление

Раздел I. "Мониторинг экосистемы озера Байкал и других крупных водных объектов".

Общие цели: установить природные закономерности функционирования абиотической и биотической компоненты экосистемы Байкала, взаимосвязей между ними, тенденций, возникающих под влиянием глобальных и антропогенных изменений среды и климата и дать прогноз состояния экосистемы озера Байкал

1. Гидрохимический и биохимический мониторинг

Иркутский государственный университет

• Изучить круговорот углерода, азота и фосфора в водной толще озера Байкал
• Изучить роль биогенных элементов в продукционно-деструкционных процессах и формировании качества вод озера Байкал. Изучить динамику состава растворенных газов и физико-химических показателей вод озера Байкал
• Изучить динамику состава растворенных газов и физико-химических показателей вод озера Байкал

Савойский университет

• Круговорот азота и фосфора

2. Гидробиологический мониторинг

Иркутский государственный университет

• Изучение пространственно-временной динамики структурно-функциональных параметров сообществ пелагиали озера: автотрофного звена (уровень первичной продукции, содержание хлорофилла "а", видовой состав планктонных водорослей)
• Изучение пространственно-временной динамики гетеротрофного звена: зоопланктона, инфузорий и простейших (видовой состав, численность и биомасса)
• Изучение пространственно-временной динамики микроорганизмов (численности и продуктивности различных групп микроорганизмов, их роли в деструкции автохтонного и аллохтонного органического вещества)
• Санитарно-бактериологический контроль качества вод (патогенные микроорганизмы и вирусы, населяющие толщу вод)
• Изучение влияния локально действующих биотических и антропогенных факторов на фоне глобальных изменений на сбалансированность продукционно-деструкционных процессов, оценка риска эвтрофирования
• Изучение структурно-функциональных параметров сообществ литорали, в том числе определение структуры сообществ зообентоса, его численности и биомассы; определение структуры сообществ фитобентоса, в том числе макрофитов.

Савойский университет

• Уточнение видовой принадлежности некоторых видов водорослей, чье систематические положение до сих пор не ясно методами электронной микроскопти и геносистематики.
• Исследование систематического состава простейших и инфузорий, их роли в круговороте вещества и энергии
• Определение видового состава микроорганизмов с помощью методов генной систематики.
• Исследование структуры и продукционного потенциала макрофитов, макрофитобентоса в сообществах литорали, исследование биотических связей в сообществах литорали

3. Ихтиологический мониторинг

Иркутский государственный университет

• Изучение пространственно-временной динамики видового состава ихтиофауны озера Байкал (эндемичные виды, сибирские виды, виды акклиматизанты).
• выяснение путей и механизмов взрывного видообразование и возникновения эндемичных видов рыб
• изучение структуры рыбного населения в различных зонах озера Байкал (литораль; пелагиаль; абиссаль; заливы, характеризующиеся слабым водообменом с озером Байкал; предустьевые участки крупных притоков озера - рек Селенги, Верхней Ангары и Баргузина).
• изучение популяционных характеристик эндемичных и промысловых видов рыб

4. Осадкообразование

• Иркутский государственный университет
• Исследовать скорости и особенности осадкообразования, их зависимость от глобальных изменений климата с использованием глубинного бурения

5. Глубинные исследования

Иркутский государственный университет

• исследовать природу собственного свечения водной среды озера Байкал
• провести биоакустические исследования водной толщи озера Байкал
• установить взаимосвязь некоторых оптических характеристик вод озера Байкал с гидрохимическими и гидробиологическими параметрами

6. Математическое моделирование процессов переноса вещества и энергии в атмосфере, гидросфере и на подстилающей поверхности.

Иркутский государственный университет

• Создать негидростатическую нестационарную трехмерную нелинейную модель гидротермодинамических процессов стратифицированных водоемов с учетом сжимаемости воды для описания полей скоростей течений, температуры и плотности воды в озерах, водохранилищах, реках и других водоемах естественного и искусственного происхождений.
• Создать математическую модель взаимодействия атмосферы и гидросферы
• Создать модели переноса и трансформации примесей в реках и озерах.
• Разработка численных методов на основе интегрирования уравнений геофизической гидродинамики.
• Составление алгоритмов. Написание программ для персональных компьютеров на языке С++. Проведение тестовых и модельных численных экспериментов на компьютере
• Сбор, обработка и анализ гидрометеорологической информации, данных о рельефе местности и батиметрии водоемов, параметрах загрязняющих источников. Подготовка входной информации для осуществления расчетов на компьютере.
• Проведение расчетов для изучения гидротермодинамических процессов в системе атмосфера-водоем для региона оз. Байкал и его бассейна. Оценка накопления за год твердых взвесей, выбрасываемых антропогенными источниками, на водной поверхности озера Байкал.

Исследования по разделам 1 и 2 проводятся круглогодично в пелагиали Южного Байкала (биостанция Б.Коты) в 2 км от западного побережья над глубинами 850-900 м. Экспедиционные исследования (разделы 1,2,3) (конец мая-начало июня и август) на постоянных гидробиологических станциях НИИ Биологии при Иркутском государственном университете.

Вернуться в оглавление

Раздел II. "Поиск, характеристика и анализ управления водными, термальными и карстовыми ресурсами".

Основные цели раздела:

• формирование научного направления "Теоретические и методологические основы изучения, освоения и рационального использования гидроминеральных ресурсов";
• повышение эффективности фундаментальных исследований на основе интеграции, сложившихся научных школ в области гидрогеологии, гидрохимии, обеспечивающих реализацию комплексного их изучения и использования;
• проведение фундаментальных исследований, разработка методологии по изучению физико-химических процессов формирования химического состава и свойств природных вод;
• совершенствование комплексного подхода к изучению качества водных ресурсов, создание банка данных лечебных минеральных вод;
• участие студентов, аспирантов и соискателей в выполнении фундаментальных исследований в области физикохимии природных вод.

Для достижения этих целей предполагается решить следующие взаимосвязанные задачи.

• Изучение условий и особенностей формирования состава и взаимодействия подземной и поверхностной гидросферы.
• Изучение взаимодействия вода-порода;
• Изучение новых типов месторождений минеральных вод, глубинных и озерных комплексов.

Этапы исследований

1. 2002г. Углекислые, радоновые минеральные воды Шумакского месторождения (Восточный Саян). Шумакское месторождение минеральных вод расположено в Восточном Саяне на высоте более1300 м. Оно представлено более 100 выходами источников с различной температурой, составом растворённых газов, радиоактивностью, отличающимся макрокомпонентным составом. На месторождении отмечено современное минералообразование в виде отложения травертинов (карбонаты). Для района характерно наличие карста. Задачи, стоящие при реализации данного раздела: Гидрогеохимическое опробование основных проявлений минеральных вод. Изучение состава растворённых органических веществ. Изучение карстообразования Конечный результат: Результаты анализа минеральных вод, состояние приоритетных минеральных систем , расчет физико-химических равновесий.
Сроки выполнения: Май 2002 г. Экспедиция на 15-20 дней.
Изучение минеральных термальных вод Альпийской горной системы: Июль-август 2002 г. Экспедиция на 15-20 дней.

2. 2003 г. Изучение высокогорных углекислых гидротерм Жойганского месторождения (Воcточный Саян).

Жойганское месторождение минеральных вод расположено в Восточном Саяне на высоте более1500 м. Оно представлено более 40 выходами источников с различной температурой, составом растворённых газов, радиоактивностью, отличающимся макро компонентным составом. На месторождении отмечено современное минералообразование в виде отложения травертинов (карбонаты). Для района характерно наличие карста.

Задачи, стоящие при реализации данного раздела: Гидрогеохимическое опробование основных проявлений минеральных вод. Изучение состава растворённых органических веществ. Изучение карстообразования. Сроки выполнения: Июль- 2003 г. Экспедиция на 15-20 дней.
Конечный результат: Результаты анализа минеральных вод, состояние приоритетных минеральных систем , расчет физико-химических равновесий.
Продолжение изучения минеральных вод Альпийской горной системы. Август 2003 г. Экспедиция на 15-20 дней

3. 2002-2004 г.г. Разработка технологии получения лекарственных препаратов из гидротерм Альпийской горной системы. В Иркутском госуниверситете разработан способ получения лекарственных препаратов из минеральных вод различного состава и генезиса. Получен Патент РФ, проведены медико-биологические испытания. Препарат обладает широким спектром при лечении различных заболеваний.
Сроки выполнения:2002-2004 г.г.
Конечный результат: Разработать Регламент получения препарата.

4. 2004 г. Изучение минеральных вод рифтовых систем Китая совместно с Китайским геологическим университетом. По согласованию с руководством Китайского геологического университета, 2003-2004 г.г.

Вернуться в оглавление

Раздел III. "Партнерство и распространение полученных результатов".

• Организация совместных семинаров по проблемам изучения минеральных вод горно-складчатых и платформенных областей- 2002-2003 г.г. с участием ведущих специалистов, молодых учёных, студентов;
• Обмен опытом исследования минеральных вод;
• Совместные научные публикации;
• Издание монографии "Минеральные воды горно-складчатых областей". Создание редакционной коллегии из ведущих учёных, занимающихся изучением минеральных вод.;
• Создание видеофильмов, фотоальбомов;
• Привлечение СМИ к отражению работ совместного творческого коллектива.

Раздел III "Контроль и улучшение качества воды" будет разработан и осуществлен учеными Савойского университета.

Вернуться в оглавление

Раздел IV. "Оценка и распространение полученных результатов".

В рамках объявленного ЮНЕСКО Международного Года Воды, Кафедрой водных ресурсов ЮНЕСКО в ИГУ планируется организация в 2003 г. международного симпозиума по проблеме "Современное состояние гидросферы в условиях антропогенного влияния". Этот симпозиум позволит представить первые результаты заявленной учебной и исследовательской программы, привлечь мировое научное сообщество, работающее над проблемами других гидросистем.

Симпозиум планируется провести в виде двух коллоквиумов: один - в России, другой - во Франции. Такое решение продиктовано намерением обоих университетов ещё более сплотить узы сотрудничества. Первый коллоквиум будет организован ИГУ и проведен в Иркутске ( с выездом на Байкал); второй - будет организован Савойским университетом и проведен в г. Экс-ле-бэн, курортном городе на берегу озера Буржэ, являющемся партнером кафедры водных ресурсов ЮНЕСКО. В ходе коллоквиума предполагается посещение крупных городов регионального значения, связанных с эксплуатацией минеральных вод (новые водолечебницы в Экс-ле-бэне, минеральные воды Эвьяна и Тонона).

Эти коллоквиумы позволят также привлечь различные учреждения и частных лиц-партнеров Кафедры водных ресурсов, в частности предприятия, деятельность которых связана с использованием водных ресурсов. Именно поэтому два коллоквиума могут касаться не только проблематики управления, но и новых открытий и исследований, связанных в водой. Симпозиум позволит, таким образом, собрать всех интересующихся лиц вокруг " водной тематики" в самых широких рамках, которые должны подумать о возможности интеграции в мировом масштабе во имя долгосрочного развития.

Программа заслушана
на Ученом Совете ИГУ 16 октября 2001 г.

Вернуться в оглавление