Анотація до роботи:

Совга О.Є. Особливості механізмів функціонування чорноморських екосистем шельфу та пелагіалі.- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора географічних наук за спеціальністю 11.00.08- океанологія- Морський гідрофізичний інститут НАН України, м. Севастополь, 2002.

Вирішення проблем раціонального природокористування в чорноморському регіоні вимагає глибоких знань фундаментальних процесів, які протікають в його екосистемах, кількісних оцінок залежності цих процесів від мінливості антропогенних та природнокліматичних чинників.

В дисертаційній роботі вивчені механізми функціонування двох головних чорноморських екосистем – екосистеми глибинної сірководневої зони та екосистеми північно-західної частини моря та на конкретних океанологічних параметрах (О₂,СО₂, Р,N, неорганічні форми сірки, органічна речовина) показано їх взаємний вплив при врахуванні мінливості антропогенних і природнокліматичних чинників. Встановлено, що сучасний критичний екологічний стан північно-західної частини моря та рівень його впливу на функціонування екосистем відкритого моря визначаються як обсягами антропогенних навантажень, так і низкою природно-кліматичних чинників, які можуть або підсилювати цей вплив, або його ослабляти. Здійснені прогнозні оцінки еволюції досліджуваних екосистем на основі застосування сучасних методів математичного моделювання.

Наведені в роботі результати дозволяють встановити залежності механізмів функціонування морських екосистем від мінливості природнокліматичних і антропогенних чинників. Виявлення таких залежностей є необхідним при вирішенні однієї з проблем сучасної регіональної океанології – встановлення причин деградації шельфових екосистем.

1. В работе изучены механизмы функционирования двух черноморских экосистем – экосистемы глубинной сероводородной зоны и экосистемы северо-западной части моря и на конкретных океанологических параметрах показано их взаимное влияние с учетом изменчивости антропогенных и природно-климатических факторов.

Установлено, что современное экологическое состояние северо-западной части моря, и степень его воздействия на функционирование экосистем открытого моря определяются как уровнем антропогенных нагрузок, так и рядом природно-климатических факторов, которые могут либо усиливать это воздействие, либо его ослаблять. Получены прогнозные оценки эволюции исследуемых экосистем на основе применения современных методов математического моделирования.

Представленные в работе результаты позволяют выявить зависимости механизмов функционирования морских экосистем от изменчивости природно-климатических и антропогенных факторов. Выявление таких зависимостей необходимо при решении одной из проблем современной региональной океанологии - установление причин деградации шельфовых экосистем.

2. Показано, что особенности функционирования экосистемы глубинной сероводородной зоны определяются интенсивностью разнонаправленных процессов сульфат редукции и окисления H₂S, конечными и промежуточными продуктами которых являются мало изученные неорганические формы серы (SO₄^2-, S₂O₃^2-,S⁰_взвеш.S⁰_{полисульф}.). Закономерности вертикального и пространственного их распределения установлены на полученном впервые обширном экспериментальном материале.

3. На основе изучения гидрохимической структуры зоны контакта аэробных и анаэробных вод, при подробной (через 5 метров по вертикали) съемке этой зоны по распределению исследуемых неорганических форм серы, получено подтверждение одновременности протекания в этой зоне разнонаправленных процессов: сульфат редукции и окисления восстановленных форм серы.

4. Предложена и экспериментально подтверждена гипотеза о микробиологической природе глубинного мутного слоя вод в Черном море. Установлено, что образование на границе аэробных и анаэробных вод глубинного мутного слоя вод (ГМС), является специфической особенностью экосистемы сероводородной зоны. Экспедиционными исследованиями автора показано, что ГМС содержит, кроме бактериальной биомассы, неорганические продукты жизнедеятельности бактерий (MnO₂,S^o) Показано, что структура ГМС, его географическое положение могут служить индикатором нахождения верхней границы сероводородной зоны и исследования этого слоя должны стать необходимой составляющей экологического мониторинга глубинной части моря.

5. Впервые для глубоководной части Черного моря оценены потоки минеральных форм азота (NH₄⁺,NO₃^-,NO₂^-) с учетом поступлений от внешних источников и процессов обмена между слоями вод (поверхностный, глубинный и придонный) в море. Показано, что среди внешних источников этих форм азота на атмосферные осадки приходится 26,5%, преобладающей формой в них является аммиачная.

6. Разработана математическая модель экосистемы сероводородной зоны, в основу которой положено представление о зоне как бактериальной экосистеме функционирующей на основе биогеохимических циклов серы и азота. Осуществлена параметризация процессов, протекающих в экосистеме сероводородной зоны, связанных с трансформацией неорганических форм серы и включенных в ее математическую модель. Разработанная модель позволяет осуществлять прогноз состояния экосистемы этой зоны, как при изменении антропогенных нагрузок

(увеличение потока С_орг. из фотической зоны, залповые поступления метана в случае возможных аварий на глубинном газопроводе), так и при изменении природных факторов (слабый эндогенный источник метана на дне моря).Показана возможность использования разработанной модели для изучения динамики периодически возникающих в северо-западной части моря явлений гипоксии и заморов.

7. Экологическое состояние экосистемы северо-западного района Черного моря оценено с учетом ежегодных объемов поступающих с побережья загрязняющих веществ, гидродинамической ситуации и синоптической обстановки в регионе, что позволило учесть изменчивость антропогенных и природно-климатических факторов. Исследование особенностей функционирования экосистемы северо-западной части Черного моря показало, что усиление антропогенных нагрузок в последние десятилетия существенно отразилось на изменчивости основных параметров экосистемы (кислородный режим, сезонная изменчивость рСО₂, потоки биогенных элементов, особенности деструкции органического взвешенного и растворенного вещества ).

8. Впервые для экосистемы северо-западной части моря разработаны схемы круговоротов двух основных биогенных элементов (азота и фосфора) и на их примере показана многолетняя изменчивость потоков этих элементов на всех поверхностях раздела. С учетом сезонной изменчивости водообмена между северо-западной частью моря и открытым морем рассчитаны потоки азота и фосфора в открытую часть моря. На основе сравнения потоков азота из северо-западной части моря в открытое море с аналогичными потоками фосфора, делается вывод о роли процессов бактериальной денитрификации в уменьшении азотного эвтрофирования моря. Оценены дополнительные количества органического вещества, которые могут образоваться в экосистеме открытой части моря в результате поступлений биогенных азота и фосфора из северо-западной его части и за счет биогенного азота атмосферных осадков над открытым морем.

9. Показано, что для экосистемы северо-западной части моря действие природно-климатических факторов: периодические прорывы распресненных загрязненных вод через фронтальную зону, интенсификация антициклонических вихреобразований на свале глубин, способствующая выносу на мелководье глубинной бескислородной воды и дополнительных количеств биогенных элементов, ведет к усилению антропогенного пресса. С другой стороны, такие природно-климатические факторы как зимнее выхолаживание вод в Каркинитском заливе, устойчивость фронтальной зоны способствуют выносу загрязняющих веществ за пределы акватории северо-западной части моря и тем самым могут уменьшать антропогенный пресс на ее экосистему.

10. Показано, что механизмы функционирования экосистем мелководной северо-западной части моря и современное критическое ее экологическое состояние определяются комплексным влиянием антропогенных и природно-климатических факторов. Механизмы функционирования экосистемы глубинной сероводородной зоны, в большей степени, определяются изменчивостью природно-климатических факторов.

11. Проведено районирование черноморского побережья Украины в зависимости от вида хозяйственной деятельности на побережье (коммунально-промышленные агломерации, включая крупные города и морские порты, районы сельскохозяйственного освоения и курортно-рекреационные зоны) с учетом конкретных величин уровней антропогенных нагрузок на зоны .контакта море-суша.

12. Изучены механизмы функционирования экосистем зоны сопряжения “море -суша” (прибрежные морские экотоны) и сформулированы требования, которым должны отвечать мониторинговые системы для контроля качества водной среды морских прибрежных экотонов. Для акватории устье р.Дунай -о.Змеиный разработаны методические рекомендации по созданию наблюдательного экологического полигона.

Публікації автора:

1. Моделирование геохимических процессов в морском прибрежном экотоне /Беляев В.И., Совга Е.Е., Худошина М.Ю., Соловьева Н.В., Березовский А.А., Богуславский С.Г., Любарцев В.Г., Терещенко В.А., Афонин Е.И., Крашенинников Б.Н. / Под редакцией В.И. Беляева и Е.Е. Совга. -Киев: Наукова думка, 1993.- 239 с.

2. Совга Е.Е., Маньковский В.И., , Прохоренко Ю.А., Чепурнова Э.А. Природа глубинного мутного слоя вод в Черном море// ДАН УССР, сер.Б. –1987.- № 6.- С.32-35.

3. Новоселов А.А., Совга Е.Е.,Фащук Д.Я., Хомутов С.М., Шереметьева А.И.Сравнительная оценка йодометрического и фотометрического методов определения сероводорода в слое его сосуществования с кислородом в Черном море//Океанология. –1987.- Т.27, вып.3.- С. 414-417.

4. Совга Е.Е., Соловьева Л.В. Тиосульфаты в водах Черного моря// ДАН СССР.- 1987.- Т.297, № 4.- С. 969-972.

5. Беляєв В.І., Єремеєв В.М.,Богуславський С.Г., Совга О.Є. Дослідження динаміки сірководневої зони Чорного моря в 37-му рейсі НДС “Акад. Вернадський”// Вісник АН УРСР.- 1989.- № 4.- С. 53-57.

6.Совга Е.Е., Еремеева Л.В., Соловьева Л.В. Геохимические особенности трансформации неорганических форм серы в толще вод Черного моря // Геохимия.- 1989.- № 11.- С.1648-1655.

7. Беляев В.И., Совга Е.Е. Сероводород в Черном море не взорвется //Вестник АН СССР.- 1991.- № 10.- С. 47-57.

8. Беляев В.И., Совга Е.Е. Математическая модель экосистемы сероводородной зоны Черного моря // Морской гидрофизический журнал – 1991.- № 6.- С. 42-54.

9. Совга Е.Е., Еремеева Л.В., Соловьева Л.В. Новые данные по вертикальному распределению тиосульфатов и молекулярной серы в водах Черного моря // ДАН Украины, сер. Б.- 1992.- № 3.- С. 86-88.

10. Беляев В.И., Совга Е.Е., Любарцева С.П. Модельная оценка распределения сульфатов в экосистеме сероводородной зоны Черного моря //Доклады АН Украины,- 1994.- № 7.- С. 117-119.

11. Belyaev V.I., Sovga E.E., Ljubartseva S.P. Modelling the hydrogen sulphide zone of the Black Sea // Ecological modelling, -1997.-96,- Р. 51-56.

12. Богуславский С.Г., Жоров В.А., Совга Е.Е., Иващенко И.К. Особенности океанологических процессов северо-западной части Черного моря// Морской гидрофизический журнал.- 1997.- № 5.- С. 35-41.

13. Беляев В.И., Совга Е.Е., Любарцева С.П. Моделирование придонной гипоксии и возникновения сероводородных линз на северо-западном шельфе Черного моря // Доповіді НАН України, - 1997.- № 4.- С.117-121.

14.Совга Е.Е. Жоров В.А. Анализ основных классов соединений растворенного органического вещества морской воды и их поведение в эстуариях рек и прибрежных зонах моря// Морской гидрофизический журнал.- 1998.- № 2.- С. 56-61.

15. Совга Е.Е., Жоров В.А., Богуславский С.Г. Основные закономерности процессов седиментации взвешенного органического вещества в мелководных зонах морей умеренных широт// Морской гидрофизический журнал.- 1998.- №6.- С. 60-64.

16. Совга Е.Е., Жоров В.А., Богуславский С.Г. Многолетняя изменчивость потоков фосфора в северо-западной части Черного моря//Морской гидрофизический журнал.- 2000.- № 4.- С. 69-79.

17. Беляев В.И., Дорогунцов С.И., Совга Е.Е., Николаенко Т.С. Оценка уровня антропогенных нагрузок на прибрежные зоны и экотоны Черноморского побережья Украины// Морской гидрофизический журнал.- 2001.- № 1. -С. 55-63.

18. Еремеев В.Н., Латун В.С, Совга Е.Е. Влияние антропогенных загрязнителей и путей их переноса на экологическую обстановку в северо-западном районе Черного моря //Морской гидрофизический журнал. –2001. -№ 5.- С. 41-55.

19.Беляев В.И., Давыдова Е.П., Совга Е.Е., Оценка вклада различных факторов в кислородный баланс северо-западного шельфа Черного моря по результатам моделирования // Комплексные исследования Черного моря. –Севастополь: МГИ АН УССР, 1984.- С. 26-31.

20.Беляев В.И., Совга Е.Е. Геохимическая модель сероводородной зоны Черного моря и ее математическое представление// Процессы формирования и внутригодовой изменчивости гидрофизических и гидрохимических полей Черного моря.– Севастополь: МГИ АН УССР,1988.- С.75-83.

21. Совга Е.Е., Еремеева Л.В., Соловьева Л.В. Геохимия неорганических форм серы в толще вод Черного моря // Комплексные океанографические исследования Черного моря. –Севастополь: МГИ АН УССР, 1990.- С. 138-147.

22. Совга Е.Е., Жоров В.А. Особенности деструкции органического вещества естественного происхождения в шельфовых районах моря и эстуариях рек // Комплексные экологические исследования Черного моря.–Севастополь: МГИ НАН Украины,1995.-С.104-110.

23.Еремеев В.Н.,Совга Е.Е. Методологические аспекты проведения экологических исследований в зоне сопряжения "суша-море"// Системы контроля окружающей среды.- Севастополь: МГИ НАН Украины, 1999.- С. 198-204.

24. Еремеев В.Н., Совга Е.Е. Черноморский сероводород: геохимические особенности поведения, источники, формы нахождения, динамика и тенденции изменчивости// Геология и полезные ископаемые Черного моря.–Киев.: Ин-т прикладных проблем экологии, геофизики и геохимии,1999.-С.54-60.

25.Совга Е.Е., Любарцева С.П. Использование математического моделирования для прогноза состояния экосистемы сероводородной зоны Черного моря при реализации технических проектов // Системы контроля окружающей среды.- Севастополь.: МГИ НАН Украины, 2000.- С. 363-368.

26. Совга Е.Е., Богуславский С.Г., Жоров В.А. Потоки азота в северо-западной части Черного моря//Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа (Памяти акад. В.И.Беляева посвящается).- Севастополь.: МГИ НАН Украины,2001.-С.88-97.

27. Совга Е.Е., Жоров В.А., Богуславский С.Г., Сидень В.П. Потоки минеральных форм азота в Черном море // Экологическая безопасность прибрежных и шельфовых зон и комплексное использование ресурсов шельфа (Памяти Л.А.Ковешникова посвяшается)- Севастополь.: МГИ НАН Украины,2001.- С.112-123.

28. Совга Е.Е., Любарцева С.П. Модельная оценка экологических последствий аварийных ситуаций на глубинном газопроводе в восточной части Черного моря // Системы контроля окружающей среды. -Севастополь, МГИ НАН Украины, 2002.- С.339--344.

29. Выполнение экологогеологических, гидрогеохимических и гидробиологических исследований на наблюдательном полигоне устье р. Дунай - о. Змеиный (временные методические рекомендации)/Юровский Ю.Г., Совга Е.Е., Латун В.С., Резник В.А., А.Ю.Митропольский, В.А.Жоров, Чухчин В.Д. Симферополь.: УкрГИМР, 1997.- 112с.

30. Belyaev V.I., Sovga E.E. Mathematical model for the ecosystem of the Black Sea hydrogen sulphide zone.// Sov. J. Phys. Oceanogr. – 1992.- v.3, N 6.- Р. 455-470.

31. Boguslavsky S.G., Zhorov V.A., Sovga E.E., Ivashchenko I.K. Paculiariation of oceanographic processes in the north-western Black Sea.//J. Physical Oceanogr. – 1998.- v.9, No 5.- Р. 347-352.