Влияние внутригодовой динамики компонентов экосистемы на экологический риск: модельные оценки

Н. В. Соловьева

Институт океанологии имени П. П. Ширшова РАН, Москва, Россия

e-mail: soloceanic@yandex.ru

Аннотация

Предложена модель оценки экологического риска с учетом внутригодовой динамики основных компонентов экосистемы. На основе модельных расчетов даны оценки экологического риска при вариациях внутригодового состояния низкопродуктивных экосистем арктического шельфа и действии техногенных стрессоров. Проведенные расчеты позволили получить модельные оценки внутригодовой динамики экологического риска и допустимого воздействия на экосистемы со стороны стрессоров в условиях освоения ресурсов арктического шельфа. Полученные предварительные результаты расчетов позволили выделить области повышенного риска и учесть различную степень требований к исключению ошибок 1-го и 2-го рода, обусловленных спецификой задач экологической безопасности. Важным практическим результатом разра-ботки методики оценок риска является выявление временны х интервалов воздействий, при которых опасная ситуация скрыта внешним благополучием (ошибка 2-го рода). Проведенные модельные исследования открывают возможность перераспределять экономические затраты на безопасность в течение года так, чтобы снизить риски в опасные периоды разработки морских ресурсов и исключить перерасход средств в относительно безопасное время. Другими словами, можно снизить эколого-экономические противоречия в управлении риском.

Ключевые слова

модель экологического риска, вероятность допустимых воздействий, арктический шельф, экосистема, математическое моделирование, биомасса фитопланктона, антропогенное воздействие

Благодарности

Работа подготовлена в рамках государственного задания № 0128-2021-0004. Автор выражает благодарность руководителям лабораторий Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН, в частности доктору биологических наук В. А. Силкину, за обсуждение направлений моделирования экологического риска, академику Российской академии наук М. В. Флинту за организацию экспедиционных работ в морях Арктики и доктору географических наук Е. Е. Совге (МГИ РАН) за помощь и поддержку работы при представлении в журнал «Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря».

Для цитирования

Соловьева Н. В. Влияние внутригодовой динамики компонентов экосистемы на экологический риск: модельные оценки // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2023. № 3. С. 86–97. EDN JKDPNP.

Solovjova, N.V., 2023. Effect of Intra-Annual Dynamics of Ecosystem Components on Ecological Risk: Model Assessments. Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones of Sea, (3), pp. 86–97.

Список литературы

  1. Ecological network analysis metrics: The need for an entire ecosystem approach in management and policy / B. D. Fath [et al.] // Ocean and Coastal Management. 2019. Vol. 174. P. 1–14. doi:10.1016/j.ocecoaman.2019.03.007
  2. Elliott M., Borja A., Cormier R. Activity-footprints, pressures-footprints and effectsfootprints – Walking the pathway to determining and managing human impacts in the sea // Marine Pollution Bulletin. 2020. Vol. 155. doi:org/10.1016/j.marpolbul.2020.111201
  3. Elliott M., Cutts N.D., Trono A. A typology of marine and estuarine hazards and risks as vectors of change: A review for vulnerable coasts and their management // Ocean and Coastal Management. 2014. Vol. 93. P. 88–99. doi:10.1016/j.ocecoaman.2014.03.014
  4. Chen S., Chen B., Fath B. D. Ecological risk assessment on the system scale: A review of state-of-the-art models future perspectives // Ecological Modelling. 2013. Vol. 250. P. 25–33. doi:10.1016/j.ecolmodel.2012.10.015
  5. Solovjova N. V. Ecological risk modelling in developing resources of ecosystems characterized by varying vulnerability levels // Ecological Modelling. 2019. Vol. 406. P. 60–72. doi:10.1016/j.ecolmodel.2019.05.015
  6. Solovjova N. V. Risk assessment simulation for shelf ecosystems based on the ecoscreening and dynamic methods synthesis // Estuarine, Coastal and Shelf Science. 2020. Vol. 243. doi:10.1016/j.ecss.2020.106881
  7. Solovjova N. V. Ecological risk simulation assessment in marine ecosystems of the Arctic shelf // Marine Pollution Bulletin. 2021. Vol. 169. doi:10.1016/j.marpolbul.2021.112577
  8. Sajid Z., Khan F., Veitch B. Dynamic ecological risk modelling of hydrocarbon release scenarios in Arctic waters // Marine Pollution Bulletin. 2020. Vol. 153. doi:10.1016/j.marpolbul.2020.111001
  9. An ecological risk assessment model for Arctic oil spills from a subsea pipeline / E. Arzaghi [et al.] // Marine Pollution Bulletin. 2018. Vol. 135. P. 1117–1127. doi:10.1016/j.marpolbul.2018.08.030
  10. Fahd F., Veitch B., Khan F. Arctic marine fish “biotransformation toxicity” model for ecological risk assessment // Marine Pollution Bulletin. 2019. Vol. 142. P. 408–418. doi:10.1016/j.marpolbul.2019.03.039
  11. Interannual variability of Emiliania huxleyi blooms in the Barents Sea: In situ data 2014–2018 / V. Silkin [et al.] // Marine Pollution Bulletin. 2020. Vol. 158. doi:10.1016/j.marpolbul.2020.111392
  12. Flint M. V., Poyarkov S. G., Rimsky-Korsakov N. A. Ecosystems of the Russian Arctic2015 (63rd Cruise of the research vessel Akademik Mstislav Keldysh") // Oceanology. 2016. Vol. 56. P. 459–461. doi:10.1134/S0001437016030061
  13. Flint M. V., Poyarkov S. G., Rymsky-Korsakov N. A. Ecosystems of the Siberian Arctic Seas-2017 (Cruise 69 of the R/V Akademik Mstislav Keldysh) // Oceanology. 2018. Vol. 58. P. 315–318. doi:10.1134/S0001437018020042
  14. Phytoplankton in the northwestern Kara Sea / I. N. Sukhanova [et al.] // Oceanology. 2015. Vol. 55. P. 547–560. https://doi.org/10.1134/S0001437015040141
  15. Phytoplankton of the western Arctic in the spring and summer of 2002: Structure and seasonal changes / I. N. Sukhanova [et al.] // Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography. 2009. Vol. 56, iss. 17. P. 1223–1236. doi:10.1016/j.dsr2.2008.12.030
  16. Matishov G. G., Dzhenyuk S. L., Moiseev D. V. Climate and large marine ecosystems of the Arctic // Herald of the Russian Academy of Sciences. 2017. Vol. 87. P. 30–39. doi:10.1134/S1019331617010087
  17. Makarevich P. R., Oleinik A. A. Structure of the annual cycle of phytoplankton community evolution in the Ob-Yenisei shoal of the Kara Sea // Doklady Earth Sciences. 2009. Vol. 426. P. 669–671. doi:10.1134/S1028334X09040357
  18. Mosharov S. A., Demidov A. B., Simakova U. V. Peculiarities of the primary production process in the Kara Sea at the end of the vegetation season // Oceanology. 2016. Vol. 56. P. 84–94. https://doi.org/10.1134/S0001437016010100
  19. Modelling Kara Sea phytoplankton primary production: development and skill assessment of regional algorithms / A. B. Demidov [et al.] // Journal of Sea Research. 2017. Vol. 125. P. 1–17. doi:10.1016/j.seares.2017.05.004
  20. Demidov A. B., Mosharov S. A., Makkaveev P. N. Patterns of the Kara Sea primary production in autumn: Biotic and abiotic forcing of subsurface layer // Journal of Marine Systems. 2014. Vol. 132. P. 130–149. doi:10.1016/j.jmarsys.2014.01.014
  21. Флейшман Б. С. Основы системологии. Москва : Изд-во Радио и связь, 1982. 368 с.
  22. Fleishman B. S. Contribution to the theory of adaptation with application to ecology // Ecological Modelling. 1984. Vol. 26, iss. 1–2. P. 21–31. doi:10.1016/0304-3800(84)90090-5
  23. Fleishman B. S. Hyperbolic law of reliability and its logarithmic effects in ecology // Ecological Modelling. 1991. Vol. 55, iss. 1–2. P. 75–88. doi:10.1016/0304-3800(91)90066-A
  24. Патин С. А. Нефть и экология континентального шельфа: в 2-х т. Т. 1 : Морской нефтегазовый комплекс: состояние, перспективы, факторы воздействия. Москва : Изд-во ВНИРО, 2017. 326 c.
  25. Беляев В. И. Моделирование морских систем. Киев : Наукова Думка, 1987. 201 с.
  26. Беляев В. И., Кондуфорова Н. В. Математическое моделирование экологических систем шельфа. Киев : Наукова Думка, 1990. 240 с.
  27. Флинт М. В. Биоресурсы Арктических морей России: изменения под воздействием климата и факторов антропогенной природы, экосистемные основы охраны // Научно-технические проблемы освоения Арктики. Москва : Наука, 2015. С. 55–71.
  28. Дружкова Е. И., Макаревич П. Р. Годовой цикл нанофитопланктона прибрежных вод Баренцева моря // Известия РАН. Серия биологическая. 2008. № 4. С. 497–506. EDN ISJYGT.
  29. Фитопланктон Белого моря / Л. В. Ильяш [и др.] // Система Белого моря. Москва : Научный мир, 2012. Т. II : Водная толща и взаимодействующие с ней атмосфера, криосфера, речной сток и биосфера. С. 605–639.
  30. Макаревич П. Р., Ларионов В. В. Годовой цикл развития планктонного фитоценоза Обь-Енисейского мелководья Карского моря // Биология моря. 2011. Т. 37, № 1. С. 3–8. EDN OTTCIH.
  31. Гвишиани А. Д., Лобковский Л. И., Соловьева Н. В. Перспективы синтеза моделей экологического риска и технологий больших данных для морских экосистем // Физика Земли. 2022. № 4. С. 101–112. EDN QIZYAJ. doi:10.31857/S0002333722040044

Текст статьи

Русскоязычная версия (PDF)

Англоязычная версия (PDF)