Влияние режима поступления биогенных элементов на особенности функционирования экосистемы проточного водоема

Введение 3
Глава 1. Структурно-функциональная схема водной экосистемы 5
Глава 2. Эвтрофирование водных экосистем 9
2.1. Основные источники поступления биогенных элементов в водные
экологические системы 10
Глава 3. Краткий обзор основных понятий лимнологии, использованных в работе 12
3.1. Морфология озёрных котловин 12
3.2. Морфометрия озёр 13
3.3. Площадь, средняя и максимальная глубина 13
3.4. Определение водного баланса. Классификация озёр по водному балансу 15
3.5. Удельный водосбор и показатель условного водообмена 17
Глава 4. Уровенный режим озёр Северо-Запада России 19
Глава 5. Имитационное моделирование водных экосистем 28
5.1. Основные этапы имитационного моделирования водной экосистемы 28
5.2. Описание имитационной модели экосистемы проточного водоема 30
Глава 6. Параметры моделируемого водоема 36
6.1. Исходные данные для численных экспериментов с моделью 36
6.2. Абиотические компоненты. Биотические компоненты 37
6.3. Результаты численных экспериментов 38
Заключение 45
Литература
Купить

Антропогенное загрязнение и эвтрофирование водных экосистем являются глобальными проблемами. Особенно остро стоит проблема снижения качества и без того ограниченного запаса пресных вод. Эти проблемы вызвали проведение широкого круга исследований в области компьютерного математического моделирования водных экосистем.
Особенность Северо-запада России заключается в обилии экосистем проточных водоёмов. Их функционирование в значительной мере определяется наложением антропогенного и естественного поступления биогенных элементов с водосборных бассейнов. Поэтому для определения экологически обоснованных норм антропогенного поступления биогенных элементов в экосистему водоёма необходимо выявить особенности естественной внутригодовой динамики содержания биогенных элементов в речном стоке.
Морфометрические показатели системы «водосбор-водоём», т.е. площадь водосбора, объём водоёма, коэффициент удельного водосбора, показатель формы котловины и коэффициент условного водообмена влияют на особенности функционирования экосистемы водоёма, поэтому данные параметры следует учитывать при разработке экологически обоснованных норм антропогенного воздействия. Для этого необходимо применение компьютерного моделирования, в частности, имитационного моделирования.
Систематические исследования по математическому моделированию водных экосистем были начаты в Санкт-Петербургском университете в 1968-1970-х годах на кафедре океанологии географического факультета. С начала 1970-х годов коллектив учёных под руководством Ю.Н. Сергеева при участии В.В. Дмитриева, В.П. Кулеша разработали модели экосистем Северного моря, Невской губы, Финского залива, Балтийского моря. В 1994 году В.Ю. Третьяковым была создана имитационная модель функционирования водно-пойменной экосистемы озера Ильмень. Блок проточности этой модели применим только для озера Ильмень.
В.Ю. Третьяковым в конце 1990-х - начале 2000-х годов на базе этой модели была создана двухрезервуарная модель экосистемы проточного водоема, предназначенная для имитации воздействия токсических веществ на функционирование водной экосистемы. При этом модель универсальна и может применяться к различным
водоёмам, поскольку внутригодовые динамики объема и других параметров водоёма являются внешними факторами, записанными в отдельных файлах.
В модели изменение объёма и других параметров водоёма происходит в зависимости от формализованной взаимосвязи между нормированным расходом вытекающей из водоёма реки и отклонением уровня водоёма от среднего значения. В связи с этим необходимо определить характерные для проточных водоёмов бассейна Финского залива регрессионные зависимости между нормированным расходом вытекающей из водоёма реки и отклонением уровня водоёма от его среднего значения.
Актуальность данной работы определяется тем, что применение имитационного моделирования является одной из необходимых частей экологических исследований, помогающих решать вопросы рационального природопользования и сохранять естественное функционирование экосистем. Лишь на основе полученных сведений о процессах и принципах функционирования природного объекта возможно прогнозирование его состояния в дальнейшем. Только опираясь на данную информацию, возможно грамотное управление природными ресурсами и осуществление рационального природопользования.
Объектом исследования послужила экосистема абстрактного проточного водоема с параметрами, характерными для Северо-Запада России.
Предметом исследования данной работы является изучение влияния режима поступления биогенных элементов на особенности функционирования экосистемы проточного водоема.
Цель данной работы: исследование возможностей компьютерной модели «Экотокс» (автор - В.Ю. Третьяков) для изучения влияния режима поступления биогенных элементов на особенности функционирования экосистемы проточного водоема. Параметры водоёма и значения внешних экологических факторов заданы на основании характеристик, наблюдающихся в Северо-Западном регионе России.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
1. Изучена литература по гидрологии и морфометрии озер Северо-Запада России.
2. Изучена литература по режиму речного стока Северо-Запада России.
3. Изучена литература по имитационному моделированию функционирования водных экосистем.
4. Изучена литература по статистической обработке данных мониторинга.
5. Выполнена статистическая обработка данных о содержании биогенных элементов в речном стоке.
6. Выполнен ряд модельных экспериментов.
7. Произведён анализ полученных результатов моделирования.

Купить