Урбанизированные экосистемы Арктического пояса Российской Федерации: динамика, состояние и устойчивое развитие: 2020 г. этап 3

Project

Project Details

Description

Население Арктического пояса в пределах Российской Федерации проживает преимущественно в урбанизированных территориях (городах и поселках). Урбанизация приводит к колоссальному давлению на природные экосистемы Севера, которые изначально отличались повышенной уязвимостью и хрупкостью. Функционирование урбанизированных систем сопровождается ускоренной деградацией многолетнемерзлых пород. Урбанизация на Севере неразрывно связана с добычей полезных ископаемых и их транспортировкой, что приводит кинтенсивному загрязнению окружающей природной среды, формированию локальных и линейных очагов накопления приоритетных токсикантов, содержание которых в компонентах наземных экосистем в десятки раз превышает существующие нормативы, это усугубляется отсутствием оттока веществ с грунтовыми водами в условиях водоупоров, характерных для многолетнемерзлых пород. Криогенные экосистемы испытывают колоссальное давление инвазийных видов микророрганизмов и растений, попадающих на Север по разнообразным транспортным артериям, в связи с этим актуальной является оценка экологического равновесия и мониторинг биоразнообразия экосистем. Важным фактором влияния является тотальное механическое преобразование местообитаний птиц и млекопитающих в местах возведения городов, постоянных и вахтовых поселков, линейных объектов инфраструктуры, а также резкое увеличение в этих местах рекреационных нагрузок и фактора беспокойства. Не менее важной проблемой является появление большого числа синантропных хищников (домашних и бродячих собак), а также рост численности песцов вокруг новых человеческих поселений, питающихся на свалках пищевых отходов). Особой проблемой является реабилитация экосистем, нарушенных техногенным воздействием, поскольку регенерационный (восстановительный) потенциал экосистем в условиях короткого лета и низких температур является крайне низким. Накопленный экологический ущерб, связанный с деградацией мерзлоты и загрязнением возрастает и требует адекватной оценки в рамках концепции экосистемных услуг – прямых, косвенных и упущенных выгод от функционирования экосистем, которые могут быть оценены количественно, т.е. монетизированы. Эта задача является важной для оценки инвестиционных рисков, учет которых очень важен для любых проектов хозяйственной деятельности, осуществляемых на Севере.

Научная проблема, на решение которой направлен проект
Комплексное исследование проблем развития и функционирования урбанизированных экосистем в условиях Арктической зоны РФ в связи с необходимостью оценки инвестиционных рисков.

Актуальность проблемы, научная значимость решения проблемы
Арктическая зона РФ характеризуется максимальной урбанизацией населения – до 85 % от общей численности проживает в городах и поселках, что приводит к сильному локальному давлению на природные ландшафты и экосистемы. Урбанизация приводит к колоссальному давлению на природные экосистемы Севера, которые изначально отличались повышенной уязвимостью и хрупкостью. Функционирование урбанизированных систем, сопровождается ускоренной деградацией многолетнемерзлых пород, наблюдается техногенное подтопление, которое приводит к повсеместному росту глубин сезонно-талого слоя, увеличению теплопроводности почвенно-мерзлотного комплекса, повышению притока тепла в мерзлую толщу, ослаблению структуры грунтов, уменьшению их плотности и подъему уровня грунтовых вод. Все это приводит к интенсификации биогеохимических процессов, к проблемам в инженерно-строительной сфере и увеличению инвестиционных рисков при освоении ландшафтов. Урбанизация на Севере неразрывно связана с добычей полезных ископаемых и их транспортировкой, что приводит к интенсивному загрязнению окружающей природной среды, формированию локальных и линейных очагов накопления приоритетных токсикантов, содержание которых в компонентах наземных экосистем в десятки раз превышает существующие нормативы, это усугубляется отсутствием оттока веществ с грунтовыми водам в условиях водоупоров, характерных для многолетнемерзлых пород. Криогенные экосистемы испытывают колоссальное давление инвазийных видов микророрганизмов и растений, попадающих на Север по разнообразным транспортным артериям. В частности нами показано, что аборигенные флористические комплексы подвергаются трансформации, в результате которой возникают новые образования, включающие остатки аборигенных флор и мигрантов из других флористических областей. При возведении населенных пунктов и линейных объектов инфраструктуры в этих местах происходит тотальная смена местообитаний птиц и млекопитающих – уничтожение тундровых растительных сообществ и озерных комплексов и появление плотной застройки свайными строениями на песчаных насыпях с сильно обедненной в видовом и количественно соотношении растительностью. То есть исчезает естественные кормовая база и места гнездования для большинства представителей животного мира. В тоже время происходит улучшение условий обитания для отдельных видов, приспособившихся к соседству с человеком. Чаще всего это бывают виды-вселенцы из более южных регионов, для которых антропогенный ландшафт является каналом проникновения на северные территории. Кроме того, часто появление населенных пунктов является фактором роста численности антропогенных хищников (преимущественно собак) и песцов, которые увеличивают ареал своей жизнедеятельности посредством появления антропогенных кормов на свалках. При этом происходит резкое увеличение преследования этими видами, популяции их основных жертв, особенно гнезда и выводки птиц на больших площадях естественных биотопов, окружающих населенные пункты. Появление газопроводов и других линейных объектов может служить фрагментацией естественных местообитаний для ряда видов млекопитающих и ограничивать обмен особей в популяциях. Это, например, характерно для северных оленей и лосей. Увеличение или уменьшение численности стад северных оленей может оказывать существенное разнонаправленное влияние на состояние растительных сообществ и популяций тундровых птиц и млекопитающих. В связи с этим актуализируется необходимость мониторинга экологического равновесия и биоразнообразия экосистем, в том числе для целей санитарно-гигиенического нормирования урбанизированных экосистем и обеспечения здоровья населения. Особой проблемой является реабилитация экосистем, нарушенных техногенным воздействием, поскольку регенерационный (восстановительный) потенциал экосистем в условиях короткого лета и низких температур является крайне низким. Методы реабилитации экосистем в условиях Арктики требуют адаптации и внедрения современных технологий.
Приоритетным является развитие исследований феномена накопленного экологического ущерба, связанного с деградацией мерзлоты и антропогенным загрязнением. Результаты таких исследований необходимы для практической реализации (в условиях арктической зоны) концепции экосистемных услуг, нацеленной на оценки прямых, косвенных и упущенных выгод при осуществлении хозяйственной деятельности. Эта задача является востребованной для оценки инвестиционных рисков, учет которых очень важен для любых проектов хозяйственной деятельности, осуществляемых на Севере.


Конкретная задача в рамках проблемы, на решение которой направлен проект, ее масштаб
Проект направлен на решение следующих конкретных научных задач:
1.Деградация многолетнемерзлых пород и динамика урбанизированных экосистем: механические, геоморфологические и биогеохимические последствия
2.Формирование урбаногенных флор и микробоценозов: инвазии, интродукции и санитарно-эпидемиологические риски.
3.Горная добыча в урбанизированных экосистемах: потоки вещества, загрязнение и актуализация нормативов качества окружающей природной среды
4.Накопленный экологический ущерб и инвестиционные риск в Российской Арктике
Научная новизна поставленной задачи, обоснование достижимости решения поставленной задачи и возможности получения запланированных результатов
Города Севера имеют невысокую численность – от 20 до 150 тыс. человек, хотя с ними сопряжены многочисленные поселки с численностью населения от нескольких сотен до нескольких тысяч человек. Экологическая обстановка урбанизированных экосистемах зачастую не соответствует установленным нормам. Самым загрязненным городом является город Норильск. Он с прилегающими населенными пунктами является одним из основных очагов напряженности связанный с химическим загрязнением природной среды. Градообразующим предприятием Норильска является Заполярный филиал ОАО «Горно-металлургическая компания «Норильский никель». Проблемы загрязнения характеры для городов всех опорных регионов Российской Федерации в Арктике. Оценка загрязнения осложняется методологией нормирования, принятой в РФ, которая разработана для европейской части и автоматически распространяется на всю криолитозону страны, что неверно методически, для регионов с выраженным развитием криогенного массообмена. В результате деятельности предприятий и случаев аварий на теплотрассах наблюдается техногенное подтопление и засоление грунтов, которое приводит к повсеместному росту глубин сезонно-талого слоя; увеличению теплопроводности грунтов; повышению притока тепла в мерзлую толщу; ослаблению структуры грунтов, уменьшению их плотности и подъему уровня грунтовых вод. Вследствие чего уже в начале 21 века в городах Норильск и Якутск, расположенных на аллювиальных террасах, наблюдается ослабление несущей способности свайных конструкций, применяющихся в строительстве производственных и жилых зданий. Продолжается разрушение дорог, трубопроводов и коммуникаций, а также прочих компонентов инфраструктуры. В Мирном в связи с потеплением климата, опасность представляет сам котлован, который расположен в черте города. Есть определённый риск обвала его стенок, которые могут негативно воздействовать на часть города. В 2017 году в шахте под карьером «Мир» произошла крупная авария с человеческими жертвами, одним из факторов которой могло быть потепление современного климата. На Ямале ключевой проблемой является термоабразия береговой зоны, в том числе и в гг. Лабытнанги и Салехард. Промышленные города, расположенные на многолетнемерзлых грунтах, существенно изменяют природный облик. Во всех городах очень тяжелая экологическая обстановка которая из года в год становится все хуже. Необходимо провести детальное изучение урабнизированных экосистем городов, чтобы дать реальную оценку и рекомендации по исправлению сложившейся ситуации.
Следующим важным вопросом является изучение биологических инвазий и флорогенеза в городах Арктики. Актуальность изучения состояния и развития озеленения северных городов российской Арктики определяется их возрастающей ролью не только как промышленных центров, но и как селитебных и рекреационных территорий, поиском практических решений, касающихся различных аспектов городского зеленого строительства. Современное развитие городов российской Арктики требует комплексных решений экологических и организационных проблем зеленого хозяйства. Вопросами воздействия процессов урбанизации северных территорий на растительность начали активно заниматься в 90-ые годы XX века (Морозова, Магомедова, 1996; Орловская, 1996). Однако, в настоящее время урбофлорогенез до сих пор находится в стадии изучения и количественного накопления данных, поэтому не существует стройной его теории и практики. Сведения по урбоценогенезу в публикациях отрывочны и практически не систематизированы. Результатом же всех флоргенетических процессов, происходящих в составе городской растительности, является возникновение на месте аборигенных флористических комплексов совершенно новых образований, включающих остатки трансформированных аборигенных флор, мигрантов из других флористических областей и видов антропогенного происхождения – урбоантропогенных растительных комплексов. С инвазией видов связана также проблема санитарно-гигиенического нормирования городских экосистем и проблема возрастающих рисков биоповреждений в связи с привносом новых видов микроорганизмов и их адаптацией. Отдельным блоком развития урбанистических экосистем на Севере является их агрогенное освоение. Оно приводит к коренному изменению термического режима, протаиванию слоев многолетнемерзлых пород, формированию термокарстовых явлений, деградации аласных экосистем, развитию солифлюкции и эрозии, коренному изменению мезорельефа. Изучении этих процессов необходимо для дальнейшего прогнозирования развития ситуации и оценки инвестиционных рисков в сельское хозяйство.
Отдельной задачей является также определение влияния потепления климата в Арктике и интенсификация урбанизированных систем на гидрологический режим городских ландшафтов. Отмечаемое потепление в Арктике не может не сказаться на ландшафтах и водоемах городских поселений: большинство строений имеет срок давности более 40-50 лет (период активного освоения Арктики в СССР), а активное потепление – с конца 70-х годов. Т.е. для строительства были использованы параметры и характеристики грунтов и их водных свойств для более холодного периода. Таким образом, запас заглубления конструкций часто не учитывал происходящих в настоящий момент изменений – увеличение слоя сезонного протаивания, увеличение осадков в арктической зоне и, как следствие, дополнительное переувлажнение территорий и пр. Активизация хозяйственной деятельности в Арктике в последнее десятилетие также добавляет все новые источники тепла, приводящие к еще более сложному характеру терморегуляции и водоотведения. Поэтому выделение естественной и антропогенной составляющей для моделирования и прогнозирования изменения водных и почвенных свойств ландшафтов является важной экосистемной задачей.
Важнейшей проблемой является поиск способов монетизации экосистемных услуг - прямых косвенных и упущенных выгод, получаемых человеком от использования и неиспользования экосистем. Монетизация необходима для объективизации принятия решений и для повышения эффективности функционирования систем экологического менеджмента.


Современное состояния исследований по данной проблеме
Криогенные экосистемы характерны не только для обширных природных ландшафтов криолитозоны РФ, но и для многочисленных городских и частично урбанизированных территорий. В связи с разработкой новой законодательной стратегии РФ по отношению к Арктике (8 опорных регионов), внимание ученых к Арктической зоне становится все более и более пристальным. Хотя население Арктического пояса составляет немногим менее 2,5 млн человек, 89,3 % от этого числа проживает на урбанизированных территориях. При этом урбанизированные территории представлены либо небольшими городами с населением около 20-50 тыс. человек, либо поселками. Плотность населения в урбанизированных территориях Севера высока, что вызывает коренную трансформацию почвенного покрова и экосистем. Также происходит увеличение мощности деятельного слоя и рисков дальнейшей деградации многолетнемерзлых пород на территории поселений. Немногочисленные исследования экогеохимического состояния городов Севера касаются Мурманска (Петрова, 2017), Воркуты (Дымов и др., 2013), Якутстка (Легостаева и др, 2011), Надыма (Агбалян, 2017). Решающей проблемой для расчета геохимических показателей при санитарно-гигиеническом нормировании является проблема фонового содержания токсикантов. В этом плане для ЯНАО важны работы Юртаева (2017), Томашунаса (2014), Московченко (2010) и Walker (2003, 2005). Тем не менее, систематических исследований почв урбанизированных территорий ЯНАО не проводилось, что является целью настоящего проекта. Ежегодно в арктических городах, на свалки вывозится до сотни тысяч тонн твердых бытовых отходов, и десятки тысяч тонн строительного мусора. Свалки, или как их называют, «склады открытого хранения» не оборудованы должным образом и не обеспечивают должной экологической безопасности, не отвечают требованиям СП 2.1.7.1038-01 «Гигиенические требования к устройству и содержанию полигонов для твердых бытовых отходов». Система обезвреживания ТБО основана на захоронении подавляющего большинства отходов (около 98%) на полигонах и неорганизованных свалках. Положение усугубляется тем, что из-за отсутствия раздельного сбора ТБО в общий контейнер, а нередко рядом с ним, вместе с бумагой, полимерной, стеклянной и металлической тарой, пищевыми отходами выбрасываются лекарства с просроченным сроком годности, разбитые ртутьсодержащие термометры и люминесцентные лампы, тара с остатками ядохимикатов, лаков, красок и пр. Сложившаяся ситуация в области обращения с отходами ведет к опасному загрязнению окружающей природной среды и создает реальную угрозу здоровью населения.
Арктические полярные ландшафты являются особенными объектами в плане нормирования уровней загрязнения почв приоритетными токсикантами. Это связано с тем, что почвы мерзлотных комплексов отличаются от обычных зональных почв, развивающихся за пределами криолитозоны, особенностями их функционирования, а также путями миграции загрязняющих веществ. В частности, подходы по оценке уровней загрязнения почв в пределах слоев 0-20 и 0-50 см приводят к существенной недооценке уровней фактического загрязнения почвенной толщи, так как в перераспределении веществ существенную роль играет криогенный массообмен и латеральная миграция веществ в условиях затрудненного грунтового стока. В связи с этим, крайне необходима адаптация нормативов загрязнения почв с учетом роли криогенных процессов, развивающихся в пределах почвенно-мерзлотного комплекса. Тундровые ландшафты ЯНАО редко используются в качестве пахотных сельскохозяйственных угодий. Тем не менее, применение транслокационного подхода при нормировании загрязнения почв остается актуальным, поскольку территории ЯНАО традиционно используются коренными народами Севера под оленьи пастбища. При этом актуальным остается как общесанитарный подход к нормированию, так и оба миграционных - водный и воздушный. Однако, уровни ПДК, основанные на этих подходах, должны быть адаптированы к условиям ЯНАО, поскольку криогенез отражается как на условиях миграции токсикантов, так и на биологических параметрах и свойствах почв. В пределах ЯНАО находятся ландшафты, которые могли бы служить референс-ландшафтами при организации и проведении мониторинга загрязнения окружающей среды (Полярный Урал, Гыданский заповедник, о-в Белый и др.) В связи с вышесказанным, территория ЯНАО станет важной площадкой для теоретической и практической проработки вопросов нормирования качества компонентов окружающей природной среды в условиях криолитогенеза.
Современный уровень знаний, накопленный при изучении геохимии природных и техногенных ландшафтов Севера Западной Сибири не позволяет решить многочисленные вопросы, связанные с эколого-геохимическим состоянием территории ЯНАО. Одним из «узких» мест геохимических исследований является несовершенство научно-методологического обеспечения. Так, при изучении геохимических особенностей почвенного покрова как правило не учитываются процессы криогенного массообмена, которые могут приводить к снижению концентрации поллютантов в верхних слоях почвы. Лишь только немногие работы проведены с учетом профильного подхода (Томашунас, Абакумов, 2014; Abakumov et al., 2017). Кроме этого, имеются только эпизодические исследования геохимического состояния почв природных и урбанизированных территорий (Московченко, 1998; Дорожукова, 2004; Московченко, Бабушкин, 2015; Печкина и др., 2015; Агбалян, Шинкарук, 2015; Попов и др., 2016; Баглаева и др., 2017).
Городская растительность в разных секторах российского Севера изучена неодинаково. Довольно много работ относятся к Кольскому Северу (Мурманск, Кировск, Апатиты и др). и городам Западной Сибири (Ишбирдин, Ишбирдина, Хусаинов, 1996; Сродных, 2005). Результаты обследований по этим двум районам довольно схожи и показывают, что система городского озеленения складывается в северных городах стихийно, что связано с практическим отсутствием разработанных генеральных планов при их застройке в советское время.
В настоящее время растительный покров урбанизированных территорий российской Арктики объединяет культивируемые человеком насаждения, массивы естественных сообществ и спонтанную растительность, в составе которой наряду с синантропными группировками немало фрагментов аборигенных растительных сообществ. В большинстве случаев городская растительность начинает формироваться на основе естественной окружающей растительности, которая по разным оценкам и по сей день составляет от 40 до 70 и более процентов от всех городских зеленых насаждений. Включение естественных насаждений в систему озеленения населенных мест было одним из наиболее оптимальных путей быстрого создания зеленого наряда заполярных городов по ряду климатических и экономических причин. Однако, зачастую в природной среде Заполярья оказывается не так много видов растений, которые могли бы устойчиво формировать системы городских озеленений. Это связано с уязвимостью большинства аборигенных флористических комплексов, тесно экологически связанных с криогенными условиями произрастания, которые в городах и поселках практически полностью разрушены. В этой связи в последние десятилетия уделяется много внимания интродуцентам, главным образом древесных растений, их возможным адаптациям к условиям произрастания в городах Крайнего Севера (Святковская и др., 2009). Здесь, отметим, что именно древесным растениям всегда уделялось наибольшее внимание, как организаторам и ключевым элементам систем городского озеленения (Липпонен, 2009). Так, например, для городов Мурманской области первый перечень декоративных деревьев и кустарников был представлен Н.А. Аврориным еще в начале 40 –х годов XX века. Он состоял из порядка 40 видов древесных растений. Текущий ассортимент включает в себя уже 136 видов (Гонтарь, 2010). В тоже время травянистым растениям уделялось значительно меньшее внимание (Турбина, 2003). В основном исследования осуществлялись в контексте синантропизации местной флоры, проникновения и расселения в городах Заполярья адвентивных видов растений из более южных областей. Еще меньшее внимание уделено споровым растениям, мохообразным и лихенобиоте (Другова, 2017). Особые трудности возникают при озеленении городов, возведенных на насыпных грунтах, например, Губкинский или Лангепас в Западной Сибири.
История изучения фауны наземных позвоночных евразийской Арктики имеет более, чем двухсотлетнюю историю. Вместе с тем, фауна урбанизированных территорий, и территорий прилегающих к населенным пунктам специально почти не изучалась. В первую очередь это связано с большим объемом задач по изучению огромных площадей естественных биотопов в регионе, которые еще мало охвачены исследовательскими проектами. Определенный сдвиг произошел в последние годы, что связано с инженерно-изыскательскими и мониторинговыми исследования на объектах нефте и- газодобычи и на строящихся вахтовых поселках, например, на территории Ямало-Ненецкого автономного округа. Эти первые пилотные исследования показывают, что характер влияния строящихся и функционирующих объектов инфраструктуры на сообщества птиц и млекопитающих в окружающих экосистемах может быть различным. Это связано в первую очередь с разрабатываемыми мерами по экологической безопасности и природокомпенсационными мероприятиями.

Предлагаемые методы и подходы, общий план работ на весь срок выполнения проекта
Арктическая зона занимает 18 % процентов РФ, хотя криолитозона в целом – 54 %. Это колоссальные площади, по преимуществу находящиеся в зоне влияния многолетнемерзлых пород. Очевидно, что в ходе выполнения данного проекта невозможно изучить все разнообразие урбанизированных экосистем Арктики, поэтому в ходе выполнения первого года будет выбрано два кластера урбанизированных экосистем: в Ямало-Ненецкой и Северо-Якутской опорных зонах Арктического пояса. В дальнейшем спектр объектов будет расширятся и дополняться, однако уже понятно, что это могут быть урбанизированные экосистемы в р-не Баренцбурга (Шпицберген), г. Тикси, Диксон и др.
Анализ ландшафтного разнообразия урбосистем Арктики, анализ функционального разнообразия урбанизированных экосистем. Анализ процессов деградации многолетнемерзлых пород и сопутствующих рисков для арктической инфраструктуры, также анализ антропогенной динамики городских экосистем в условиях деградации многолетнемерзлых пород. Анализ и классификация последствий урбанизации в полярных местообитаниях. Разработка системы и классификации экологических аспектов и проблем урбанизации.
Исследование влияния горной добычи и транспортировки полезных ископаемых в урбанизированных экосистемах Арктической зоны (особенно важно это в том смысле, что северные города исторически развивались в районах интенсивной горной добычи). Анализ трендов загрязнения компонентов природной среды. Гармонизация нормативов санитарно-гигиенического состояния почв (в почвах криолитозоны происходит занижение фактического содержания токсикантов в верхнем, нормируемом слое за счет криогенного массообмена). Изучение полихимического загрязнения почв уязвимых городских и природных экосистем. Изучения феномена агропочв и агроладншафтов в Арктической зоне. Исследование деградации агроземов в залежном состоянии и оценка возможности реабилитации пахотных земель с целью возрождения локального овощеводства.
.
Антропогенная нагрузка на природу Арктики отражается и на безопасной жизнедеятельности людей, живущих и работающих в арктических поселениях. Одним из показателей, происходящих экосистемных изменений может служить микобиота в районах полярных станций. Использование микроорганизмов как объектов биоиндикации может осуществляться на разных уровнях (эколого-ценотический, организменный, молекулярно-генетический). Состав и структура микробных сообществ служат отражением экологического состояния ключевых участков полярных ландшафтов. Ключевыми путями расселения микробов являются антропогенный перенос (инвазия) и распространение микроорганизмов через воздушную среду. Например, споры (клетки) микроскопических грибов, среди которых немало условно патогенных видов, являются основными контаминантами воздушной среды в различных экологических условиях. При значительной концентрации спор грибов в воздухе и продолжительном воздействии на человека этот фактор может стать причиной развития аллергических и астматических реакций, микозов, вызвать заметное ухудшение состояния людей, особенно с ослабленным иммунитетом. При этом накопление микроорганизмов в полярных регионах часто происходит на антропогенных материалах. Особенно это относится к микроскопическим грибам, которые являются биодеструкторами органических и неорганических антропогенных субстратов, быстро накапливаются в окружающей среде и способны оказывать влияние на здоровье человека. В этой связи планируется изучить разнообразие микромицетов на антропогенных субстратах в районе полярных поселений в Арктике (пос. Баренцбург, арх. Шпицберген, и др.) и оценить их деструктивную активность. Будет исследован состав аэромикоты в районах арктических поселений, что позволит понять пути циркуляции микромицетов в зонах антропогенного влияния в Арктике. Планируется проведение сравнительного анализа структуры сообществ микромицетов антропогенных и ненарушенных местообитаний по отношению к температурному фактору.
В ходе выполнения проекта будет дана характеристика текущего состояния городской растительности в ряде городов российской Арктики, будут изучены закономерности и выявить специфические черты урбофитоценозов северных городов, будет выявлена реакция аборигенных и адвентивных растений по отношению к факторам городской среды, будут определены характерные черты и пути урбофлорогенеза и урбофитогенеза северных городов в разных секторах российской Арктики. Будут проанализированы существующие системы городского озеленения в различных секторах российской Арктики и даны практические рекомендации по их оптимизации с учетом функций, выполняемых зелеными насаждениями.
В контексте зоологических исследований будут выявлены специфические черты арктических урбанистических орнито- и териоценозов. Будет проведена оценка специфики орнитокомплексов и сообществ млекопитающих на природных территориях-предпольях населенных пунктов. Будут разработаны рекомендации по комплексу мероприятий по минимизации ущерба и природокомпенсационных мероприятий. Будет изучена проблема «человек и крупные арктические и субарктические хищники»

Планируется рассмотреть существующие гидро- и теплодинамические модели (рекомендации и СНиПы) применительно к городским ландшафтам Арктики. Провести их параметризацию и апробировать на урбосистемах ЯНАО с целью подбора более подходящих для прогнозирования изменений водных и тепловых свойств ландшафтов в условиях потепления климата и возрастания антропогенной нагрузки. Для этого будет проведена систематизация используемых моделей для арктической зоны, проверена их адекватность. Для параметризации моделей планируется выполнение дополнительных полевых исследований в городах, поселках, портах, транспортных магистралях (ж\д, дороги, зимники). Основными определяемыми характеристиками будут влажность грунтов, температура и скорости промерзания \ протаивания, гранулометрический состав, коэффициенты влагопроводности, водоотдачи и фильтрации, геохимический состав водных вытяжек (для определения агрессивности среды на строительные конструкции). Отобранные пробы почв и поровых вод будут проанализированы в ресурсных центрах СПбГУ.

Водные экосистемы городских территорий непрерывно подвергаются воздействию и изменению, поэтому в рамках проекта будет выполнена оценка изменения водных экосистем озер и рек за последние десятилетия (в период наиболее резкого климатического потепления) на основе характеристик гидрохимического, теплового и гидрологического режимов, а также биоиндикации экосистем (зоопланктон, бентос).
В условиях современных тенденций к устойчивому развитию городов стоит задача озеленения урболандшафтов, тем более, что климатически в настоящее время это имеет больше предпосылок чем ранее. Однако для любой деятельности по планированию ландшафтов абсолютно необходимо провести необходимые меры по водоотведению и, впоследствии, по обогащению минерального питания тундровых и лесотундровых почв. Поэтому в проекте будут выполнены измерения по минеральному питанию городских ландшафтов на основе их источников водного питания (поверхностные воды, грунтовые, подземные, атмосферные осадки), составлены схемы необходимых дренажных систем и написаны рекомендации для городских служб городского планирования. Дренажные системы в Арктике представляют собой весьма сложные и малоизученные задачи. Так, при потеплении климата возможна избыточная фильтрация в почвогрунты и дополнительное засоление грунтовых вод. Однако простое водоотведение (организация осушительной сети) не решит всех проблем, т.к. почвы тундр, обогащенные органикой и часто заболоченные, при осушении становятся более подвержены эрозии (термо- и ветровой эрозии) и требуют внесения дополнительных удобрений. Все эти вопросы будут отражены в рекомендациях.
Исследование феномена «дикой рекреации» и его влияния на урбанизированные экосистемы. Пригородные территории арктических поселений испытывают колоссальное давление рекреационного типа. Это приводит к увеличению частоты пожаров и механическому нарушению тундровых экосистем. Кроме того, в пригородных зонах чрезвычайно развито локальное дачной хозяйство на самозахваченных землях, что приводит к локальным нарушениям природных экосистем. Это явление будет оценено при помощи картографических методов, а также изучено как регулярный фактор антропогенного нарушения наземных экосистем.
Таким образом, методология проекта включает:
1.Концептуальный анализ проблем урбанизации в Арктике. Разработка системы анализа последствий урбанизации.
2.Комплекс экспедиционных исследований в арктических урбанизированных экосистемах
3.Комплекс лабораторных исследований с привлечением оборудования ресурсных центров Научного парка СПбГУ
4.Комплекс методов мониторинга (фауна, флора, гидрофизика и гидрохимия почв, гидрология ландшафта) и математического моделирования (гидрофизика, гидрология)
Комплекс планируемых исследований будет способствовать оценке, накопленный экологический ущерб и инвестиционных рисков в урбанизированных экосистемах Российской Арктики. Оценка и монетизация экосистемных сервисов (услуг) будет использована в качестве нового аппарата экологических изысканий, что позволит выработать рекомендации для лиц, принимающих решения (decision makers). Полученные результаты будут использоваться для разработки систем добровольного и сертификационного экологического аудита, для оценки инвестиционных рисков при осуществлении хозяйственной деятельности в Арктической зоне, а также для разработки системы бальной оценки качества компонентов природной среды, бонитировки урбанизированных экосистем и оценки накопленного экологического ущерба. Будут также разработаны аспекты страхового экологического аудита полярных экосистем в связи с их повышенной уязвимостью и низкой регенерационной (восстановительной) способностью.

Имеющийся у коллектива научный задел по проекту
Коллектив имеет существенный научный задел по проекту и опыт работы в Арктической зоне. Е.В. Абакумов руководил несколькими экспедициями на п-ове Ямала (2012-2017 гг.), а также научно-исследовательскими работами на арх. Шпицберген и был участником четырех Российских антарктических экспедиций. Тематика его публикаций тесно связана со стабильностью экосистем полярного пояса и с проблемами урбанизации на Крайнем Севере.
Е.Н. Моргун имеет опыт исследования природных и антропогенных экосистем на Ямале, опыт логистического сопровождения научных проектов в Арктике, а также опыт в изучении загрязнения городских экосистем приоритетными токсикантами.
А.Р. Десяткин имеет обширный опыт исследования урбанизированных экосистем Якутии: агроландашфты, карьерно-отвальные комплексы, рудники, места обширной деградации многолетнемерзлых пород
Д.Ю. Власов имеет опыт исследования экосистем городов Крайнего Севера (Тикси, Баренцбург) в плане изучения инвазивных видов микроорганизмов и биоповреждений зданий и сооружений в условиях сурового климата.
В.И. Поляков являлся участником трех экспедиций в дельту р. Лена в рамках Российско- Германской кооперации
И.В. Федорова ежегодно участвовала в арктических экспедициях с 2002 года в дельту р.Лены (российско-германская экспедиция «Лена» на НИС «о.Самойловский»), в экспедиции Ямал-Арктика 2012 и 2013, руководит ежегодными сезонными гидроэкологическими наблюдениями в антарктических оазисах. Во время морской экспедиций «Ямал-Арктика» с наземным базированием были выполнены многочисленные высадки в прибрежные зоны Ямала и Гыдана, о. Белый и п-ва Явай; изучены особенности озерных экосистем, рассмотрено антропогенное влияние на реки и водоемы в районах нефтегазодобычи (Тамбей, Сеяха, Новый порт и др.) и портов (порт Сабетта), выявлено существенное влияние на водные ландшафты, примыкающих к местам хозяйственной деятельности.
Е.М. Копцева имеет богатый опыт изучения флоры экосистем Крайнего Севера, в том числе в условиях антропогенного воздействия.
С.А.Коузов имеет многолетний опыт исследования популяций птиц и млекопитающих в арктической зоне Ямала (порт Сабетта и окружающие территории, акватория северной части Обской губы))

Детальный план работы на первый год выполнения проекта
1.Описание основных типов населенных пунктов и других урбанистических объектов в арктической зоне по величине, численности населения, степени и характеру преобразования естественных местообитаний.
2.Выбор двух представительных урбанизированных территорий в двух опорных зонах Арктического пояса: Северо-Якусткой и Ямало-Ненецкой. Организация экспедиционных исследований с привлечением местных логистических ресурсов (Научный центр по изучению Арктики, Салехард, Институт Биологических проблем криолитозоны, Якустк). Дополнительно планируется проведение исследований на архипелаге Шпицберген, где участники проекта проводили предварительные исследования в ходе экспедиции Шпицберген-2017, организованной ААНИИ.
3.Описание и систематизирование видов антропогенного воздействия на наземные экосистемы и изучение биологических и криолитологических параметров наземных экосистем
4.Описание основных типов урбаногенных, урбоестественных, естественных и агропочв убранизированных территорий, определение их морфологических особенностей, основных свойств и таксономического положения.
5.Определение фракционного состава и содержания неорганических токсикантов (тяжелых металлов, мышьяка и ртути) в почвах основных функциональных зон урбанизированных территорий.
6. Определение фракционного состава и содержания полициклических ароматических углеводородов природного и антропогенного происхождения в почвах основных функциональных зон урбанизированных территорий
7.Выявление и описание характера местообитаний птиц и млекопитающих в зонах с различной интенсивностью и характером оленеводства
8.Определение видового состава и плотности популяций птиц и млекопитающих в основных типов населенных пунктов и других урбанистических объектов в арктической зоне и в зонах их предполья среди естественных местообитаний
9.Определение видового состава урабоногенной и местной флоры в урбанизированных экосистемах. Выявление основных путей инвазий и миграций видов растений и микроорганизмов.
10.Определение эффективности размножения птиц и основных факторов отхода кладок и выводков в основных типов населенных пунктов и других урбанистических объектов в арктической зоне и в зонах их предполья среди естественных местообитаний
11.Обобщение материалов по международному опыту мелиорации в арктических городах и поселениях: регулирование грунтового стока для строительства и городского озеленения.

12.Подбор моделей для расчета тепловых и водных свойств слоя сезонного протаивания применительно к условиям городских ландшафтов ЯНАО и расчету грунтового стока с территорий. Будут рассмотрены модели, основанные на формуле Стефана, используемый для строительства СНиП 2.02.04-88, модель Topoflow, термодинамическая модель Flow и др.

13.Проведение дополнительных полевых исследований в городах и поселках ЯНАО для получения дополнительных сведений по параметрам почв (влажность, коэффициенты фильтрации, геохимический и гранулометрический состав и др.) и водных экосистем (гидрохимический состав, видовой состав гидробионтов, содержание хлорофилла «а» и пр.) в урбанизированных зонах для параметризации моделей.

14.Обработка полевых материалов; аналитическая обработка проб воды, почвы, биоты; параметризация моделей.

15.Анализ динамики мощности почвенно-мерзлотного слоя на созданных ранее мониторинговых площадках в пределах урбанизированных экосистем для анализа и прогноза механической устойчивости почвенно-грунтовой толщи в городских экосистемах.

16.Проведение сравнительного анализа качества жизни основных категорий населения Арктики в пределах урбанизированных территорий. Разработка критериев транспортной доступности по видам транспорта, по частотности поездок, по видам транспортных пересадок и длительности переезда, комфортности поездки и т.д.

17. Стратегический анализ действующих инвестиционных политик компаний и органов власти разного уровня. Разработка требований к инвестиционным политикам, обеспечивающим устойчивое развитие в Арктической зоне: теоретические и практические аспекты

18.Критерии и практика оценки этнокультурного потенциала для развития туризма и рекреации в Арктической зоне. Ключевые риски инвестиционной деятельности в Арктической зоне (тепловая карта рисков и матрицы контролей инвестиционного потенциала Арктической зоны).


Ожидаемые научные и или научно-технические результаты и их научная значимость

1)Формирование представительной выборки данных о содержании приоритетных неорганических и органических загрязняющих веществ в почвах фоновых ландшафтов с возможностью её дальнейшего статистического анализа.
2) Оценка текущих уровней загрязнения почв в районах сельских и городских урбанизированных территорий.
3) Оценка текущих уровней загрязнения почв агроландшафтов урбанизированных территорий.
4) Оценка текущих уровней загрязнения почв и вод в районах активной газодобычи, связанных с урбанизированными территориями.
5) Выявление закономерностей накопления, миграции и трансформации полициклических ароматических углеводородов в основных типах почв урбанизированных ландшафтов исследуемого региона с учётом их физических и химических свойств.
6) Выявление закономерностей накопления и миграции тяжелых металлов в основных типах почв урбанизированных ландшафтов исследуемого региона с учётом их физических и химических свойств.
7)Формирование представительной базы данных по видовому составу и численности сообществ наземных позвоночных в различных типах населенных пунктов и других урбанистических объектов арктической зоны и в зонах их предполий
8)Оценка характера влияния прямых и опосредованных антропогенных факторов на сообщества наземных позвоночных и эффективность размножения птиц в различных типах населенных пунктов и других урбанистических объектов.
9)Оценка эффективности существующих природоохранных мер в различных функциональных зонах арктических урбанзированных кластров.
10)Разработка рекомендаций по оптимизации мер охраны животного мира вокруг различных типов населенных пунктов и других урбанистических объектов арктической зоны и в зонах их предполий.
11)Моделирование изменений водных характеристик почвогрунов урбоэкосистем на основе выбранных моделей и их параметризации для рассматриваемого региона с учетом изменения климатата и возрастания антропогенной нагрузки.
12)Рекомендации по проведению водных и снежных мелиораций с целью совершенствования арктических городских ландшафтов.
13)Выявление динамики водных экосистем в городских поселениях, в местах нефте- и газодобычи и транспортных систем (порты, временные дороги, в том числе зимники и пр.).
14)Проведение сравнительного анализа и выявление основных мировых тенденций развития Арктической зоны на основе кластерного и факторного анализов (при помощи SPSS).
15)Разработка моделей оценки инвестиционного потенциала убранизированных территорий Арктической зоны с учетом факторов инвестиционной привлекательности, состава участников и инструментального наполнения, реализуемые в рамках многоцелевого подхода к построению системы Арктической политики РФ.

Layman's description

Урбанизация коренным образом изменила северные регионы и коренные места проживания людей в Арктике, которые до последнего времени были изолированы. Несмотря на короткую историю урбанизации Арктики, она становится одним из важнейших драйверов развития региона. Помимо характерного переселения людей с Севера на Юг, также существует тенденция к переселению в противоположном направлении, что связано общественными услугами, милитаризацией, экономическими возможностями, основанными на разработке полезных ископаемых. В результате урбанизации возникает ряд проблем, которые влияют на стабильность естественных экосистем и стабильность городских урбанизированных систем. Состояние почв оказывает воздействие на окружающую среду и природные ресурсы, уровень экономического и социального развития государства, здоровье населения. Без решения проблем охраны почв невозможно устойчивое развитие биосферы, безопасность и благополучие нынешнего и будущих поколений людей. В связи с этим проведены экотоксикологические исследования почвенно-мерзлотных толщ в урбанизированных экосистемах. Выявлено, что в населенных пунктах практически полностью отсутствуют природные почвы и формируются специфичные органо-минеральные образования с той или иной примесью строительного и бытового мусора, реликтами исходных природных типов почв. В нарушенных ландшафтах возникает сложная геохимическая и экотоксикологическая обстановка. Произведено исследование действующих и залежных агроэкосистем в качестве уникальных моделей развития, деградации, продеградации и, в целом, – эволюции компонентов биогеоценозов во времени и пространстве в связи с разнонаправленной динамикой агрогенного воздействия в течение ХХ века на территории РФ. Урбанизация сильно влияет на биоразнообразие наземных экосистем, в связи, с чем проведены исследования териофауны, флоры и микробиома. Установлено, что в случае микробиома, альфаразнообразие нарушенных экосистем нередко увеличивается, в то время как богатство видового состава растений снижается. Выявлено, что урбанизация природит к существенной фрагметнации местообитаний птиц и других животных. При этом создаются новые местообитания, на которых возможно существование популяций краснокнижных видов, которые ранее не были типичны для данного региона. Произведен анализ текущей экономической и социально-экономической ситуации в регионах, принадлежащих Арктической зоне. На в ходе выполнения проекта удалось проанализировать текущее состояние урбанизированных экосистем Российской Арктики и те процессы, которые связаны с активными процессами урбанизации в данном секторе Российской Федерации.

Key findings for the project

Население Арктического пояса в пределах Российской Федерации проживает в основном в урбанизированных территориях (городах и поселках). Современная урбанизация приводит к колоссальному давлению на природные экосистемы Севера, которые изначально отличались повышенной уязвимостью и хрупкостью. В связи с этим, изучение процессов трансформации природной среды в условиях урбанизации криогенных экосистем является приоритетной фундаментальной и одновременно практически-ориентированной научной задачей для современных междисциплинарных исследований, на решение которой направлен настоящий проект. Проведены исследования в следующих арктических населенных пунктах: Баренцбург, Мурманск, Апатиты, Салехард, Лабытнанги, Харсаим, Аксарка, Харп, Обская, Сабетта, Новый Порт, Новый Уренгой, Надым, Тикси, Якутск, Черский и др. Проведено описание урбанизированных экосистем и сопоставление их морфометрических показателей и индексов биоразнообразия в сравнении со смежными природными экосистемами. Проведен отбор проб компонентов природной среды (растительных тканей, водорослей, микромицетов, почв, грунтов, вод), проведена фотофиксации объектов исследования, а также описание видового разнообразия флоры и фауны. Выявлена существенная трансформация флористических комплексов и состава сообществ растений в условиях урбанизации и феномен продвижения южных видов на север, в особенности по транспортным артериям. Подробно и количественно охарактеризована трансформация орнитофауны и териофауны в пределах урбанизированных и смежных экосистем Арктического пояса. Показано, что изменяется не только видовой состав фауны, но и структура целых пищевых цепей. Проведены микробиологические исследования природных и антропогенных Арктического пояса. Выявлены основные типы патогенных и условно-патогенных микромицетов в помещениях заброшенных поселков и городов и проведено сопоставление их разнообразия с таковым в природных экосистемах. Проведена параметризация экосистемных услуг природных и антропогенно-нарушенных природно-территориальных комплексов Арктического пояса. Оценены инвестиционные риски, возникающие в связи с проявлением феномена накопленного экологического ущерба. Проведен факторный анализ, в результате чего выявлены факторы в наибольшей степени оказывающие влияние на активность освоения Арктики: товарооборот, инвестиции, запасы нефти и газа, улов рыбы и биоресурсов, миграция населения в Арктическую зону. Проведена систематизация и первичная параметризация экосистемных услуг в арктических экосистемах в природном состоянии и в условиях урбанизации. Проведены исследования в области изучения этноориентированных видов туризма и репрезентации кочевого образования в качестве туристического бренда.

Key findings for the stage (in detail)


Арктический полярный биом – ключевой резервуар важнейших элементов биологического круговорота и регулятор биогеохимических процессов, осуществляющихся в условиях длительного сезонного промерзания и присутствия многолетнемерзлых пород, непосредственно влияющих на ключевые процессы стабилизации и дестабилизации. Даже природные (референсные) экосистемы в настоящее время подвержены интенсивной трансформации в связи глобальными климатическими изменениями, неконтролируемыми пожарами, изменением гидрологии и глобальной деградации почвенно-мерзлотной только. Указанная трансформация резко интенсифицируется в процессе урбанизации как экологического процесса, который был изучен как самостоятельный феномен существования и эволюции наземных и пресноводных экосистем Арктики. Урбанизация сама по себе имеет различное количество форм и пространственных характеристик (лоскутная, радиальная, линейная и т.п.), при этом она по-разному проявляется в различных климатических секторах и природных подзонах Российской Арктики. Каждый случай урабанизационного воздействия на природную среду должен быть рассмотрен отдельно, как уникальная модель природно-антропогенных взаимодействий в условиях криолитозоны. Ошибочно полагать, что самом формирование экосистемы в криолитозоне способствует некоторой ее стабилизации из-за термической устойчивости почвенно-мерзлотной толщи к деградации. Наоборот, любое нарушение поверхности почвенно-растительного слоя приводит к резкому нарушению термического баланса и деградации почвенно-мерзлотного комплекса, что выражается в трансформации рельефа, формировании термокарстовых явления, провалов, это в свою очередь снижает устойчивость зданий, конструкций и линейны сооружений (в том числе, в составе транспортных артерий, которые часто не имеет аналогов).
Урбанизация приводит к коренной трансформации биоразнообразия наземных экосистем. Это выражено, в первую очередь в интродукции растений, используемых для озеленения, а также локализованного вокруг городов овощеводства и культивирования сенокосных и пастбищных культур. Эти «очаги» биоразнообразия служат источником для расселения новых видов, особенно в участках нарушенной тундры (колеи вездеходов, карьерно-отвальные комплексы и пр.), которые заселяются новыми видами трав и кустарников. Инвазивные процессы приурочены, в основном к трансформации биотического компонента вокруг транспортных артерий и сооружений (автомобильных и железных дорог, аэропортов и т.п.). Это касается не только растений и животных, но микроорганизмов. Для инвазий растений и животных решающим является в первую очередь изменение почвенной среды – насыпи являются более теплыми и дренированными, что способствует проникновению новых видов травянистых растений, которые являются кормовой базой для животных, в первую очередь, птиц. Это приводит к изменению структуры пищевых цепей, трансформации параметров биотического круговорота. Инвазии микроорганизмов – очень обширный процесс, который приурочен, в основном в жилой зоне, многие бактерии и микромицеты сохраняются даже в заброшенных домах годами и десятилетиями. Здесь важен не столько процесс трансформации биоразнообразия, сколько увеличение риска изменения общего санитарно-гигиенического состояния ландшафтов и экосистем. В связи с этим гигиенические нормативы состояния урбанизированных экосистем Арктики требуют гармонизации и адаптации с учетом перечисленных факторов. Урбанизация сопровождается строительством линейных сооружений, в частности газопроводов, высота которых с защитной обваловкой может достигать нескольких метров. Это – существенный фактор для фрагментации популяций оленей, а также диких животных в Арктике.
Урбанизация в Арктике сопровождается освоение природных почв под огороды и пригородные хозяйства, а также вовлечением бывших пахотных почв, находящихся в залежном состоянии в локализованные формы овощеводства и картофелеводства. Изучение и мониторинг агрохимических и термических свойство почв, вовлекаемых в земледельческий процесс – важнейшая задача местных властей в рамках программ по развитию органического земледелия в регионах РФ. Проведенные исследования установили существенное количество остаточных форм удобрений в залежных почвах Салехардской агломерации, а также стабильность микробиома залежных почв, слабо изменившегося в течение 30 лет залежности. Связано это с самой природой криогенных экосистем, которые, в данном случае долгое время могут сохранять свои параметры. Криогенные почвы в условиях изменяющегося климата могут быть рассмотрены как «скрытая продовольственная корзина» ключевых опорных зон РФ в Арктике. Менеджмент этого ресурса должен опираться, в том числе и на негативный опыт, имеющийся в Якутии, когда распашка приводила к резкому увеличению теплопоглощения почвами и формированию термокарста. Распашка новых территорий в Арктике возможна, но в ограниченном количестве и с учетом термических характеристик почвенно-мерзлотной толщи.
Проблемы водоснабжения и водоотведения в Арктике были изучены на примере Мурманской области и Ямальского региона. Первейшей проблемой является качество питьевой воды, даже в проточных источниках. Понятие устойчивости использования водных ресурсов для Арктики рассмотрено с точки зрения концепции устойчивого развития и трёх его измерений – социального, экологического и экономического. Проведена алгоритмическая реализация построения интегрального показателя устойчивости использования водных ресурсов на основе метода сводных показателей. В результате оценки устойчивости использования водных ресурсов показали возможность отнесения ЯНАО к региону со «средней» устойчивостью. Наиболее низкие значения интегрального показателя характерны для территорий Шурышкарского и Приуральского районов со слабым промышленным освоением. Однако для большинства районов наблюдается положительная динамика сводных показателей, что связано с реализацией мероприятий схемы комплексного использования и охраны водных объектов. Остро стоит проблема водоотведения в условиях наличия мерзлоты в верхней части почвенно-мерзлотного комплекса, что вызывает затрудненный дренаж или полностью препятствует ему. Из-за этого загрязненные сточные воды могут накапливаться на долгие годы в составе почв и мерзлых грунтов и впоследствии попадать в водоемы. Установлено, что в течение весенне-летнего периода протаивания многолетней мерзлоты микробиомный разложение органогенного вещества может быть лимитировано загрязнением металл(оид)ами в водонасыщенных органогенных почвах в Арктике. Высокодинамичные арктические гидрологические системы получают геохимические элементы, в том числе и тяжелые металлы из окружающих многолетнемерзлых почв и доставляют большое количество элементов в соседние гидрологические системы. Изменение климатических условий приводит к интенсификации процессов в системе почва-ручей-река из-за деградации вечной мерзлоты и динамики активного слоя. Закономерности миграции элементов для окружающих водоемов, прилегающих речных поверхностных вод и надмерзлотных вод были в целом сопоставимы для большинства элементов, превышающих пределы обнаружения (Zn, Mn, Sr, Fe, Mg, Cr, Co, V, Pb, Al и Ca), и были самыми высокими в период с сентября по октябрь, соответствующее наибольшей глубине активного слоя. Хотя в толще почвы наблюдался геохимический барьер в восстановленных глеевых слоях, некоторые элементы (Mn, Ca, Mg, Al и Ti) имели повышенную подвижность над верхней границей вечной мерзлоты. Показано, что Mn может поступать в реки как с почвенной верховодкой, так и с надмерзлотными водами, транспортирующими органические вещества, включая CH4 и CO2.
Проведены оценки влагоемкости почвы их фильтрационной способности некоторых поселков ЯНАО, что важно для пространственного планирования хозяйственной деятельности.
Смежной проблемой является интенсифицирующая термоабразия береговой зоны, как в Приморской зоне, так и на берегах рек. Это связано с потеплением и вторичным освоением пространств и приводит к рискам в строительной отрасли, а также к миграции загрязняющих веществ с бывших свалок в водоемы.
Проблема загрязнения городской среды связана также с загрязнением почв. Установлено, что несмотря на чрезвычайно сильное загрязнение поверхности почв во многих городах Арктики, не происходит интенсивного накопления приоритетных токсикантов в верхних горизонтах, что связано с перераспределением токсикантов в результате криогенного массообмена. Максимальные концентрации загрязняющих веществ наблюдаются в надмерзлотной толще и в криогенно-турбированных горизонтах, что необходимо учитывать при гармонизации и регионализации нормативов качества почв и санитарно-гигиенических требований к качеству почв.
Опыт имплементации аппарат экосистемных услуг (сервисов) в изучены урбанизированных территориях показал, что аппарат экосистемных услуг только начинает применяться для оценки и параметризации выгод от существования арктических экосистем. Показано, что применение методологии и аппарата экосистемных услуг способствует адекватной оценке и созданию иерархической классификации «польз» и «выгод», которые общество может получить от существования, использования, а также неиспользования экосистем. Существуют следующие важнейшие аспекты имплементации аппарата экосистемных услуг. Первый аспект – идентификация, классификация и первичное оценивание, преимущественно на качественном уровне. Второй аспект – выявление степени податливости экосистемной услуги к оцениванию и дальнейшая монетизация экосистемной услуги. Аппарат монетизации находится на самой начальной стадии развития и требует верификации в полевых экспериментах, лабораторных и модельных исследованиях.
На примере экосистем Арктики показано, что податливость к оценке и точность оценки может быть совершенно различной и во многом зависим от типа услуги в классификации. Из возможности качественной и верифицированной монетизации вытекает возможность оценки и параметризации инвестиционных рисков и анализа вклада накопленного экологического ущерба в компоненты инвестиционных рисков. Анализ возможных экосистемных услуг и их связи с качеством жизни людей в Российской Арктике свидетельствует о существенных инвестиционных рисках. Оценка риска на примере Российского сектора Арктики как уникального примера интенсивного воздействия на окружающую среду – приоритетная задача, особенно в контексте разработки и имплементации Программы социально-экономического развития Арктической зоны, так как процесс принятия решения является довольно сложным и неопределенным по причине специфических особенностей Арктической территории. Наиболее актуальным является использование указанного аппарата для оценки накопленного экологического ущерба, а также для планирования хозяйственной деятельности, а также территориального планирования (размещение рекреационных зон, особо-охраняемых природных территорий и т.д.). Использование экосистемных услуг в качественно и количественной оценке ряда параметров криогенных экосистем в условиях их антропогенной трансформации будет способствовать повышению имиджа Арктических регионов как «регионов-доноров» экосистемных услуг на общефедеральном и мировом фоне.
Анализ этнокультурного потенциала некоторых населенных пунктов ЯНАО показал, что свидетельствует о том, что ресурсы развития этно-ориентированных видов туризма в Ямальском регионе кране недооценены. При этом, исследования показали, население Шурышкарского района заинтересовано в развитии туризма в районе, что особенно важно на фоне проблем с занятостью населения, в особенности, коренного. Необходима разработка региональной и муниципальной стратегии, обосновывающую целесообразность развития туризма с акцентом на этно-ориентированные виды туризма.
Для формирования привлекательного туристского образа ряда населенных пунктов ЯНАО необходима разработка проекта по развитию сельского туризма. Необходима разработка экскурсионных и туристских программ (пеше-промысловый, этнографический и эколого-просветительский, в том числе по кочевому образованию). Рекреационные экосистемные услуги ЯНАО и других относительно легкодоступных регионов Арктики являются крайне неисследованными и недооцененными.
Растущий интерес ведущих российских и зарубежных корпораций к арктическому региону сегодня обусловлен серьезными промышленными, производственными, экономическими, социальными и политическими факторами, а именно: освоение минеральных и топливно-энергетических ресурсов; развитие рынка туристических услуг; расширение научных исследований; увеличение грузопотока по Северному морскому пути, ускоренная модернизация и восстановление портовой и транспортно-логистической инфраструктуры (таких портов как Тикси, Мурманск, Певек, Хатанга Дудинка, Диксон и др.), увеличение состава ледокольного флота, введение в строй сооружений и средств навигационно-гидрографического и гидрометеорологического обеспечения, повышающего безопасность мореплавания и др. В нашей работе представлена разработка структурной схемы морской интеллектуальной транспортной системы арктического региона.
Применение разработанной архитектуры морской интеллектуальной транспортной системы арктического региона имеет серьезные технологические и экономические преимущества, по сравнению с передовыми аналогами, позволяет осуществить интеллектуализацию функциональных процессов, при оптимизации вычислительных ресурсов, обеспечить внедрение геоинформационных систем и систем мониторинга различного назначения, интеграцию с системами управления на водном транспорте, а также применение систем автоматического извлечения и классификации морской-транспортной информации, разрешить проблемы оптимальной разметки планирования миссий и маркировки области предпочтительного маршрута с помощью мобильных технологий дополненной реальности и перейти к построению качественно новых и более эффективных систем интеллектуального управления, вплотную подойдя к реализации когнитивной парадигмы интеллектуального управления транспортной системы.
Проведен анализ инновационного потенциала Арктического пояса РФ, охватывающего Северный морской путь, в основе которого была представлена система показателей, распределенная на три группы: социально-экономические, инновационная деятельность, научно-технический потенциал. На основе сбора статистической базы было проведено рейтингование, в основе которого лежит оценка количественных и качественных показателей инновационного развития исследуемых регионов с акцентом на Арктический пояс РФ.
На основе всех расчетов установлено, что самые лучшие позиции занимают: Ханты-Мансийский автономный округ (33 -ье место) и Ямало-Ненецкий автономный округ (36-ое место). Следующая группа регионов входит в интервал с 40 по 50 места, а именно: Республика Саха (40-ое место), Республика Коми (44-ое место), Архангельская область, Мурманская область и Камчатский край (45-ое место), Республика Карелия (47-ое место), Ненецкий автономный округ (50-ое место). Наиболее низкие позиции занимают: Магаданская область (52-ое место) и Чукотский автономный округ (57-ое место).
Итак, модернизацию инфраструктуры СМП необходимо связывать с построением своеобразной северо-восточной «технологической дуги», - территория, где будут внедряться новые инженерные и транспортные технологии. Эти задачи в краткосрочной перспективе способны решать инновационно-территориальные кластеры в административных центрах арктических регионов, объединяющие предприятия и организации одной научно-производственной цепочки, включая научные организации и учебные учреждения. Однако, по данным статистического наблюдения, внутренние затраты на НИОКР арктического бизнеса незначительны, что скорее обусловлено небольшим количеством предприятий, зарегистрированных в арктических регионах. Возможно, это связано с планами развития освоения Арктики крупными ресурсодобывающими компаниями и с их проектами освоения трудноизвлекаемых запасов (ТРИЗ), а это, в свою очередь, предполагает поиск новых решений и технологий в освоении месторождений, и способах доставки полезных ископаемых. Кластеры предприятий, ориентированные на задачи освоения Арктики, могут располагаться в различных уголках страны. Так предприятия робототехники морского применения и радиоэлектроники территориально располагаются в Санкт-Петербурге и Зеленограде. Предприятия судостроительного кластера расположены в крупных промышленных центрах России и т.п.
Построение кластеров целесообразно развивать в рамках особо-экономических зон (ОЭЗ). В стране уже существует наработанный опыт организации деятельности бизнеса в рамках ОЭЗ. Идея создания этих территорий заключалась в стимулировании деятельности хозяйствующих субъектов по приоритетным направлениям экономического развития отсталых регионов. Это промышленное производство, инновационные технологии, портовые хозяйства и туризм. Первоначально предполагалось создавать и развивать ОЭЗ в слабых дотационных регионах России. Основная их задача заключалась в стимулировании экономического потенциала страны. Однако этот статус имеют экономически развитые регионы, а по инновационному развитию – лидеры среди субъектов Федерации. Это связано с основными критериями получения статуса «особая экономическая зона»: стабильное экономическое развитие и реализация в регионе крупных инвестиционных проектов. Для арктических регионов, где реализуются крупные инвестиционные проекты с участием как частного бизнеса, так и государственных компаний, появляется хорошая возможность получить этот статус. Необходимо выделить следующие субъекты Российской Федерации, где возможны ОЭЗ технико-внедренческого типа: Мурманская область, Архангельская область, Ненецкий автономный округ, Чукотский автономный округ, Ямало-ненецкий автономный округ, Республика Саха (Якутия), Красноярский край. Создание ОЭЗ в портовых и промышленных центрах российской Арктики дополнительно стимулирует малый инновационный бизнес, активизирует крупные предприятия в реализации инфраструктурных проектов.
Функционирование кластеров в Арктике позволит не только ускорить модернизацию СМП, но и достигнуть целевых показателей социально-экономического развития субъектов РФ, а именно обеспечит рост валового регионального продукта; увеличит долю радиоэлектронного оборудования российского производства и наукоемких инновационных товаров, работ (услуг); повысит уровень освещенности акваторий арктических морей.
В качестве рекомендаций можно также предложить - построение системы эффективной международной кооперации. Россия активно взаимодействует в Арктике с другими странами по различным вопросам международной кооперации. Основное межправительственное сотрудничество в рамках Арктического Совета налажено в сфере защиты окружающей среды и улучшения условий жизнедеятельности Арктических общин. В соответствии с Оттавской декларацией в эту организацию помимо Российской Федерации входят такие страны как Канада, Королевство Дания, Финляндия, Исландия, Норвегия, Швеция и Соединенные Штаты. Вопросы экономического развития и национальной безопасности выступают отдельными ключевыми задачами государств, входящих в Арктический Совет. Однако большой интерес к развитию Арктики проявляют и другие страны. Неарктические страны, зависящие от поставок энергоресурсов и заинтересованные в развитии СМП. Это страны Азиатско-Тихоокеанского региона.
Особую активность в использовании магистрали проявляет Китай и рассматривает ее как часть проекта «Шелковый путь: один пояс-один путь», т.н. «Ледовый шелковый путь». Нам представляется, что объединение СМП и Морского «Шелкового пути» позволит резко усилить кооперацию России и Китая не только в области транспорта, но и развития многих технологий как в области добычи, так и переработки ресурсов Арктики. Привлечение национального партнера к задачам модернизации СМП позволит России выйти на качественно новые уровни технологического развития.
Другим не менее важным предложением могут служить налоговые преференции для бизнеса в АЗРФ. Для наращивания инвестиций и активизации бизнеса необходимо вводить налоговые льготы для предприятий, ориентированных на проекты в АЗРФ. Особенно, для компаний, внедряющих инновационные технологии. Эти задачи можно решать, как в рамках организации ОЭЗ технико-внедренческого типа, так и по примеру программ развития Дальнего Востока, где предусмотрены льготные ставки налога на прибыль, понижающие коэффициенты для НДПИ, упрощенные процедуры земельных участков, с обязательным условием реализации инвестиционных проектов для компаний. В новой Стратегии развития Арктики возможны варианты налогового и административного стимулирования бизнеса, включая налоговые льготы и благоприятные сценарии развития событий для международных компаний, обладающих современными технологическими решениями строительства портовой инфраструктуры и построения системы безопасного судоходства СМП в сложных природно-климатических условиях.
Подводя итоги, необходимо отметить, что алгоритм экологического аудита должен состоять из следующих элементов:
-Подготовительный этап, на котором происходит определение задач и выбор критериев экологического аудита. И как итог: заключение договора на оказание услуг.
-Выездная проверка, включающая в себя выезд рабочей группы непосредственно на предприятие или объект, проведение аудиторских мероприятий по согласованному пану.
-Оформление результатов – создание проекта аудиторского заключения по итогам проведения аудита и создание полного пакета документов.
-Заключительный этап - предоставление заказчику аудиторского заключения с рекомендациями действий по устранению нарушений.
Объектами экологического аудита в Арктике могут быть следующие крупные проекты:
-Нефтегазохимический кластер в Ямало-Ненецком автономном округе.
-Добыча полезных ископаемых на Кольском полуострове.
-Судостроение, машиностроение, логистика, лесопромышленный комплекс и туризм в Архангельской области.
-Освоение угольных месторождений, меди, никеля, платины на территории Таймырского, Туруханского районов Красноярского края и Норильска.
-Развитие транспортной (водной) инфраструктуры Северо-Якутской территории.
-Создание транспортной инфраструктуры на основе единой системы СМП, воздушного сообщения и автомобильных дорог Чукотского края.
-Освоение шельфовых месторождений в Ненецком Автономном округе.
-Транспортные магистрали и портовая инфраструктура в Ненецком Автономном округе.
-Освоение угольных месторождений в Республике Коми.
Кроме того, объектом экологического аудита становятся новые формы отчетности, такие как интегрированная отчетность. Особенность интегрированной отчетности состоит в том, что происходит отход от двойственного понимания капитала (финансовый и физический) к шести уровням интерпретации капитала: финансовый, производственный, интеллектуальный, человеческий, социально-репутационный и природный. Но не все капиталы в равной степени значимы или имеют отношение ко всем организациям

Key findings for the stage (summarized)

1)Сформирована представительная выборка данных о содержании приоритетных неорганических и органических загрязняющих веществ в почвах фоновых ландшафтов.
2) Оценен текущий уровень загрязнения почв в районах сельских и городских урбанизированных территорий.
3) Оценен текущий уровень загрязнения почв агроландшафтов урбанизированных территорий.
4) Оценен текущий уровень загрязнения почв и вод в районах активной газодобычи, связанных с урбанизированными территориями.
5) Выявлены закономерности накопления, миграции и трансформации полициклических ароматических углеводородов в основных типах почв урбанизированных ландшафтов исследуемого региона с учётом их физических и химических свойств.
6) Выявлены закономерности накопления и миграции тяжелых металлов в основных типах почв урбанизированных ландшафтов исследуемого региона с учётом их физических и химических свойств.
7) Сформирована представительная база данных по видовому составу и численности сообществ наземных позвоночных в различных типах населенных пунктов и других урбанистических объектов арктической зоны и в зонах их предполий
8)Оценен характер влияния прямых и опосредованных антропогенных факторов на сообщества наземных позвоночных и эффективность размножения птиц в различных типах населенных пунктов и других урбанистических объектов.
9) Оценена эффективность существующих природоохранных мер в различных функциональных зонах арктических урбанизированных кластеров.
10)Разработаны рекомендаций по оптимизации мер охраны животного мира вокруг различных типов населенных пунктов и других урбанистических объектов арктической зоны и в зонах их предполий.
11)Создана модель изменения водных характеристик почвогрунтов урбоэкосистем и их параметризация для рассматриваемого региона с учетом изменения климата и возрастания антропогенной нагрузки.
12) Созданы рекомендации по проведению водных и снежных мелиораций с целью совершенствования арктических городских ландшафтов.
13)Выявлена динамика водных экосистем в городских поселениях, в местах нефте- и газодобычи и транспортных систем (порты, временные дороги, в том числе зимники и пр.).
14)Проведен сравнительный анализ и выявлены основные мировые тенденций развития Арктической зоны на основе кластерного и факторного анализов (при помощи SPSS).
15)Разработаны модели оценки инвестиционного потенциала урбанизированных территорий Арктической зоны с учетом факторов инвестиционной привлекательности, состава участников и инструментального наполнения, реализуемые в рамках многоцелевого подхода к построению системы Арктической политики РФ

Academic ownership of participants (text description)

Вклад Абакумова Е.В. - 25 %, им были разработаны следующие разделы: Введение, Микробиота полярных экосистем, Полициклические ароматические углеводороды в почвах и лишайниках из районов добычи в Ямало-Ненецком автономном округе: источник, распределение и корреляции с физико-химическими свойствами, Содержание тяжелых металлов в почвах Российской Арктики, Агроэкосистемы Шурышкарского района ЯНАО, Моделирование сезонного протаивания грунтов в условиях урболандшафтов, Микробиологическое сообщество Российской Арктики, Исследование почвенного покрова урбанизированных территорий Российской Арктики, Опыт обработки почвенно-экологических полевых исследований для формирования базы данных ГИС на примере ЯНАО, Монетизация экосистемных услуг Российской Арктики и оценка инвестиционных рисков, Этноориентированные виды туризма и кочевое образование как туристический бренд в Шурышкарском районе ЯНАО, а также Заключение.
Вклад Власова Д.Ю. – 10 %, им были разработаны следующие разделы: Микробиота полярных экосистем, Микробиологическое сообщество Российской Арктики.
Вклад Федоровой И.В. – 10 %, ей были разработаны следующие разделы: Водные экосистемы урбанизированных территорий: современное состояние и прогноз изменения, Водопользование в Российской Арктике, Монетизация экосистемных услуг Российской Арктики и оценка инвестиционных рисков.
Вклад Попова И.Ю – 5 %, им были разработаны следующие разделы: Териофауна Российской Арктики, Воздействие урбанизации на териофауну Российской Арктики.
Вклад Коузова С.А. – 10 %, им были разработаны следующие разделы: Териофауна Российской Арктики, Орнитофауна Российской Арктики.
Вклад Копцевой Е.М. – 5 %, ей были разработаны следующие разделы: Геоботанические описание урбанизированных территорий Арктики на примере г. Нарьян-Мар, Основы формирования растительности на урбанизированных территориях Российской Арктики.
Вклад Титова В.О. – 10 %, им были разработаны следующие разделы: Этноориентированные виды туризма и кочевое образование как туристический бренд в Шурышкарском районе ЯНАО, Экономические и логистические аспекты функционирования урбанизированных экосистем Арктического пояса.
Вклад Ващук А.Э. – 5 %, ей были разработаны следующие разделы: Этноориентированные виды туризма и кочевое образование как туристический бренд в Шурышкарском районе ЯНАО, Экономические и логистические аспекты функционирования урбанизированных экосистем Арктического пояса.
Вклад Гузова Ю.Н. - 10 %, им были разработаны следующие разделы: Этноориентированные виды туризма и кочевое образование как туристический бренд в Шурышкарском районе ЯНАО, Экономические и логистические аспекты функционирования урбанизированных экосистем Арктического пояса.
Вклад Полякова В.И. – 10 %, им были разработаны следующие разделы: Содержание тяжелых металлов в почвах Российской Арктики, Почвенно-экологическое характеристика г. Якутск, Исследование почвенного покрова урбанизированных территорий Российской Арктики.

Rationale of the interdisciplinary approach

Эффективный ответ российского общества на современные вызовы, связанные с эволюцией биосферы, вызванной антропогенными и природными факторами, во многом зависит от имплементации новых и современных методов ведения сельского хозяйства, в том числе, органического земледелия, в пределах криолитозоны Евразии. Оценка рисков и возможных выгод, связанных с освоением новых территорий, ранее не вовлеченных в сельскохозяйственные практики, является важнейшей задачей экологического менеджмента, связанной с диверсификацией направлений функционирования агропромышленного и хозяйственного комплекса РФ. Анализ инвестиционных рисков при развитии урбанизированных территорий Арктики невозможен без применения аппарата теории экосистемных услуг, который был применен в ходе данного междисциплинарного исследования.

Rationale of the intersectoral approach

Межотраслевой подход в проведении исследований заключается в анализе влияния антропогенных факторов на биоразнообразие наземных экосистем Арктики, в частности, предполагается изучение популяции и среды, общими закономерностями развития сообществ живых организмов и изучении антропогенных воздействий на экосистемы.
Short titleGZ-2020
AcronymM1_2018 - 3
StatusFinished
Effective start/end date20/04/2031/12/20