Safety in Technosphere Safety in Technosphere Безопасность в техносфере 1998-071X 17779 10.12737/article_598d6e6af0ec46.94857569 Экология техносферы Technosphere ecology Экология техносферы Influence of Solar Physics Factors on the Spring Growth of Phytoplankton in Reservoir Влияние гелиофизических факторов на весеннее развитие фитопланктона в водохранилище Корсак М. Н. Korsak M. N. sampost@list.ru

кандидат биологических наук;

candidate of sciences in biology;

 https://orcid.org/0000-0002-0055-8982 Мошаров Сергей Александрович Mosharov Sergey Aleksandrovich sampost@list.ru

кандидат биологических наук;

candidate of sciences in biology;

 Скоробогатов А. М. Skorobogatov A. M. Юсупова К. О. Yusupova K. О. Кроленко М. И. Krolenko M. И. Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана Москва Россия Bauman Moscow State Technical University Moscow Russian Federation Институт океанологии имени П.П. Ширшова РАН Москва Россия Shirshov Institute of Oceanology Moscow Russian Federation Балтийский федеральный университет им. Иммануила Канта Immanuel Kant Baltic Federal University Институт проблем безопасного развития атомной энергетики РАН Москва Россия Nuclear Safety Institute of the Russian Academy of Sciences Moscow Russian Federation Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана Москва Россия Bauman Moscow State Technical University Moscow Russian Federation Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана Москва Россия Bauman Moscow State Technical University Moscow Russian Federation 6 2 19 27 https://naukaru.ru/en/nauka/article/17779/view

Представлены результаты ретроспективного статистического анализа, свидетельствующие о наличии с высокой степенью достоверности статистической зависимости между датами начала и пиковых значений весеннего цветения фитопланктона в Учинском водохранилище и интенсивностью суммарной солнечной радиации в диапазоне фотосинтетически активной радиации (ФАР), а также значением интегральных показателей активности Солнца (число Вольфа) в период, предшествующий цветению фитопланктона. Установлено, что чем большей величины поток солнечной радиации в диапазоне ФАР получит поверхность водоема за 28 дней февраля текущего года, тем позднее будет наблюдаться пик весеннего «цветения» фитопланктона. Положительная корреляция между параметрами светового режима (суммой ФАР) и периодом начала «цветения» водорослей в водоеме связана, по всей видимости, с фотоингибированием развития фитопланктона, непосредственно находящегося подо льдом, что приводит к более позднему развитию весеннего «цветения». Проведенная верификация полученного регрессионного уравнения показала хорошее соответствие фактических и рассчитанных дат весеннего цветения для десятилетнего периода. Обнаружена отрицательная корреляция между значениями числа Вольфа (в феврале и среднегодовым значением текущего года) и датами пиков весеннего цветения фитопланктона, что можно объяснить стимулирующим характером воздействия интенсивности природных магнитных полей на процессы развития фитопланктона. Результаты исследований представляют интерес для анализа влияния светового фактора и интегральной активности Солнца на сезонную динамику фитопланктона в водоеме, а также для точного прогноза начала весеннего цветения фитопланктона в водоемах питьевого назначения при планировании водоподготовки и водоочистных мероприятий.

The article gives the results of retrospective statistical analysis, which justify the presence of statistical dependencies between the dates of the beginning and the peak values of the spring phytoplankton bloom in the Uchinsk reservoir and the intensity of total solar radiation in the range of photosynthetically active radiation (PAR), as well as the value of the integral indices of the activity of the Sun (Wolf number), in the period preceding of phytoplankton bloom. It is found, that the greater the magnitude of the fluxes of solar radiation in the PAR range will get the surface of the reservoir for 28 days of February this year, the later will be observed peaks of the spring phytoplankton bloom.A positive correlation between the parameters of the light regime (the sum of PAR) and the period of the onset of the algae “bloom” in the reservoir is apparently related to the photoinhibition of phytoplankton development directly under the ice, which leads to a later development of the spring “bloom”.The verification of the obtained regression equation showed a good correspondence of actual and calculated dates of spring “bloom” for a ten-year period. A negative correlation was found between the values of Wolf numbers (in February and the average annual values of the current year) and the dates of the spring peaks of phytoplankton bloom, which can be explained by the stimulating nature of the effect of the intensity of natural magnetic fields on the development of phytoplankton.The results of the investigations are of undoubted interest for the analysis of the influence of the light factor and the integral activity of the Sun on the seasonal dynamics of phytoplankton in the reservoir, as well as for an accurate forecast of the onset of spring phytoplankton bloom in drinking-water reservoirs in planning water treatment and water treatment activities.

 фитопланктон прогноз весеннего цветения микроводорослей фотоингибирование солнечная радиация число Вольфа качество воды коэффициент корреляции линейная регрессия источник водоснабжения. phytoplankton forecast of spring microalgae bloom photoinhibition solar radiation Wolf numbers water quality correlation coefficient linear regression water supply source.

1. ВведениеСезонное развитие водных экосистем определяется комбинацией различных факторов внешней среды, среди которых основную роль играют гидрохимические (биогенные элементы), гелиофизические (интенсивность падающей солнечной радиации), гидрофизические (температура воды, наличие стратификации), гидробиологические (наличие первичных консументов, потребляющих фитопланктон) и ряд климатических.

Константинов А. С. Общая гидробиология. М.: Высшая школа, 1979. 480 с. Konstantinov A. S. Obshchaya gidrobiologiya [General hydrobiology]. Moscow, Vyssh. Shkola Publ., 1979. 480 p. (in Russian) Kirk J. T.O. Light and photosynthesis in aquatic ecosystems. Cambridge University Press, Cambridge, 1983. 401 p. Kirk J. T.O. Light and photosynthesis in aquatic ecosystems. Cambridge University Press, Cambridge, 1983,401 p. Корсак М. Н., Мошаров С. А., Даллакян Г. А., Белов А. Ю., Митин А. В. Динамика фитопланктона Учинского водохранилища и биогенных элементов в 1998-1999 гг. // Вестн. Моск. ун-та. Сер. Биология. 2003. № 2. С. 34-39. Korsak M. N., Mosharov S. A., Dallakyan G. A., Belov A. Yu., Mitin A. V. Dinamika fitoplanktona Uchinskogo vodokhranilishcha i biogennykh elementov v 1998-1999 gg. [Dynamics of phytoplankton of the Uchinsk reservoir and biogenic elements in 1998-1999]. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya Biologiya [Bulletin of Moscow University. Series Biology]. 2003, I. 2, pp. 34-39. (in Russian) Корсак М. Н., Мошаров С. А., Даллакян Г. А., Белов А. Ю. Особенности сезонной динамики, структуры и продуктивности фитопланктона Учинского водохранилища в 1998-2001 гг. // Вестн. Моск. ун-та. Сер. Биология. 2005. № 1. С. 33-38. Korsak M. N., Mosharov S. A., Dallakyan G. A., Belov A. Yu. Osobennosti sezonnoy dinamiki, struktury i produktivnosti fitoplanktona Uchinskogo vodokhranilishcha v 1998-2001 gg. [Features of seasonal dynamics, structure and productivity of the phytoplankton of the Uchi basin in 1998-2001]. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya Biologiya [Bulletin of Moscow University. Biology series]. 2005, I. 1, pp. 33-38. (in Russian) Романенко В. И. Продуцирование органического вещества фитопланктоном в Рыбинском водохранилище // Гидробиол. Журн. 1971. Т. 7, № 4. С. 5-10. Romanenko V. I. Produtsirovanie organicheskogo veshchestva fitoplanktonom v Rybinskom vodokhranilishche [Producing of organic matter by phytoplankton in the Rybinsk Reservoir]. Gidrobiologicheskiy zhurnal [Gidrobiologicheskii zhurnal,]. 1971, V. 7, I. 4, pp. 5-10. (in Russian) Семовский С. В. Математическое моделирование динамики фитопланктона и био-оптических полей: автореферат дис. … д-ра физ.-мат. наук. Красноярск,1999. 24 с. Semovskiy S. V. Matematicheskoe modelirovanie dinamiki fitoplanktona i bio-opticheskikh poley. Dokt. Diss [Mathematical modeling of the dynamics of phytoplankton and bio-optical fields. Doct. Diss]. Krasnoyarsk, 1999, 24 p. (in Russian) Bleiker W. Schanz F. Light climate as the key factor controlling the spring dynamics of phytoplankton in Lake Zurich // Aquatic Sciences, 1997, v. 59, p. 135-157. Bleiker W. Schanz F. Light climate as the key factor controlling the spring dynamics of phytoplankton in LakeZurich // Aquatic Sciences, 1997, v. 59, pp. 135-157. Horn H., L. Paul L. Interactions between light situation, depth of mixing and phytoplankton growth during the spring period of full circulation // Int. Rev. ges. Hydrobiol.,1984, v. 69, p. 507-519. Horn H., L. Paul L. Interactions between light situation, depth of mixing and phytoplanktongrowth during the spring period of full circulation // Int. Rev. ges. Hydrobiol., 1984, v. 69, pp. 507-519. Talling J. F. The underwater light climate as a controlling factor in the production ecology of freshwater phytoplankton // Mitt. Int. Verein. Limnol., 1971, v. 9, p. 214-243. Talling J. F. The underwater light climate as a controlling factor in the production ecologyof freshwater phytoplankton // Mitt. Int. Verein. Limnol., 1971, v. 9, p. 214-243. Витинский Ю. И., Копецкий М., Куклин Г. В. Статистика пятнообразовательной деятельности Солнца. М.: Наука, 1986, 296 с. Vitinskiy Yu. I., Kopetskiy M., Kuklin G. V. Statistika pyatnoobrazovatel’noy deyatel’nosti Solntsa [Statistics of sunspot activity of the Sun]. Moscow, Nauka Publ., 1986, 296 p. (in Russian) Корсак М. Н., Мошаров С. А., Скоробогатов А. М., Шиловцева О. А., Белов А. Ю., Даллакян Г. А. Влияние суммарной солнечной радиации на весеннее «цветение» фитопланктона в Учинском водохранилище // Вестник Моск. ун-та, сер. 16. Биология. 2009. № 1. С. 41-47. Korsak M. N., Mosharov S. A., Skorobogatov A. M., Shilovtseva O. A., Belov A. Yu., Dallakyan G. A. Vliyanie summarnoy solnechnoy radiatsii na vesennee «tsvetenie» fitoplanktona v Uchinskom vodokhranilishche [Influence of total solar radiation on the spring “flowering” of phytoplankton in the Uchinsk reservoir]. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya Biologiya [Bulletin of Moscow University. Biology series]. 2009, I. 1, pp. 41-47. (in Russian) Корсак М. Н., Мошаров С. А., Юсупова К. О., Кроленко М. И. Прогноз весеннего цветения фитопланктона в Учинском водохранилище // Безопасность в техносфере. 2015. № 1. С. 12-17. Korsak M. N., Mosharov S. A., Yusupova K. O., Krolenko M. I. Prognoz vesennego tsveteniya fitoplanktona v Uchinskom vodokhranilishche [Forecast of spring bloom of phytoplankton in the Uchinsk reservoir]. Bezopasnost’ v tekhnosfere [Safety in the technosphere]. 2015, I. 1, pp. 12-17. (in Russian) Электронный ресурс ФГБУ «Дальневосточное УГМС»: Геофизические данные. Доступно по адресу: http:// meteo-dv.ru/geospace/AverageMonthW Elektronnyy resurs FGBU «Dal’nevostochnoe UGMS»: Geofizicheskie dannye [Electronic resource of FGBU “Far Eastern UGMS”: Geophysical data]. Available at: http:// meteo-dv.ru/geospace/AverageMonthW . Novak J., Valek L. Attempt at demonstrating the effect of a weak magnetic field on Taraxacum officinale // Biol, plantarum (Praha), 1965, v. 7, № 6, p. 469-477. Novak J., Valek L. Attempt at demonstrating the effect of a weak magnetic field on Taraxacumofficinale.// Biol, plantarum (Praha), 1965, V. 7, I. 6, pp. 469-477. Tambiev A. H., Gusev M. V., Kirikova N. N., Beckiy O. V., Gulaev U. V. Stimulation of growth of cyanobacteria by millimeter electromagnetic radiation of low intensiveness. Trade Exibition Microbe-86. XIX Intern. Congr. Microbiol., September 7-13: Abstr. Manchester, England, 1986. Tambiev A. H., Gusev M. V., Kirikova N. N., Beckiy O. V., Gulaev U. V. Stimulation of growth of cyanobacteria by millimeter electromagnetic radiation of low intensiveness // Trade Exibition Microbe-86. XIX Intern.Congr.Microbiol., September 7-13: Abstr. Manchester, England, 1986. Лапшин О. М. Действие КВЧ излучения на зеленую микроводоросль Platymonas viridis rouch: автореферат дис. … канд. биол. наук. М.,1994. 24 с. Lapshin O. M. Deystvie KVCh izlucheniya na zelenuyu mikrovodorosl’. Kand. Diss [Effect of EHF radiation on green microalga. Cand. Diss]. Moscow, 1994, 24 p. Белая Т. И., Гапочка Л. Д., Гапочка М. Г., Сухоруков А. П., Шавырина О. Б. Влияние миллиметрового облучения низкой интенсивности на токсичность среды для культуры одноклеточных организмов // Известия РАН. Серия физическая. 1997. № 12. С. 2431-2441. Belaya T. I., Gapochka L. D., Gapochka M. G., Sukhorukov A. P., Shavyrina O. B. Vliyanie millimetrovogo oblucheniya nizkoy intensivnosti na toksichnost’ sredy dlya kul’tury odnokletochnykh organizmov [Influence of millimeter irradiation of low intensity on the toxicity of the medium for the culture of unicellular organisms]. Izvestiya RAN. Seriya fizicheskaya [Izvestiya RAN. Series of Physics]. 1997, I. 12, pp. 2431-2441. (in Russian)