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.