Мультифрактальные модели воздействия на водную экосистему: отклик, риск, управление

Авторы

  • Борис Иванович Кочуров Институт географии Российской академии наук
  • Вадим Вячеславович Кульнев Центрально-Черноземное межрегиональное управление Федеральной службы по надзору в сфере природопользования
  • Илья Викторович Цветков Тверской государственный университет

DOI:

https://doi.org/10.52575/2712-7443-2022-46-1-71-80

Ключевые слова:

альгоремедиация, водная экосистема, гидробиоценоз, мультифрактальная динамика, управление рисками

Аннотация

Природные и природно-антропогенные экосистемы и ландшафты являются сложными эмерджентными системами. Для их адекватного описания, оценки состояния и управления необходимо использовать степенное распределение параметров. Детерминированные (усреднённые) параметры, в значительной мере, упрощают описание такой системы и не позволяют в полной мере определять вероятность возникновения в экосистеме негативных изменений (риска) при антропогенных воздействиях. Использование фрактального подхода в экологических исследованиях решают эту проблему. Целью работы является разработка мультифрактальной модели воздействия на водную экосистему, основанной на принципах самоорганизации природной экосистемы. Суммарный отклик экосистемы на антропогенное воздействие предложено оценивать путем наложения ее мультифрактального образа на выделенные формы критической организации экосистемы, которая отвечает пределам самовосстановления структуры гидробиоценоза. Нарушение самоорганизации экосистемы эквивалентно нарушению фрактальности, обеспечивающей ее жизнеспособность в изменяющихся условиях внешней среды. Проведена формализация показателей, регламентирующих предельно допустимую экологическую нагрузку (ПДЭН), когда хозяйственная деятельность человека не превышает порогов устойчивости экосистемы. Это позволяет на примере альгоремедиации водоемов обеспечить наиболее приемлемые параметры хозяйственной деятельности и контроль за восстановлением техногенно-нарушенных водных экосистем.

 

Благодарность
Работа выполнена по государственному заданию «Оценка физико-географических, гидрологических и биотических изменений окружающей среды и их последствий для создания основ устойчивого природопользования». FMGE-2019-0007 АААА-А19-119021990093-8.

Биографии авторов

Борис Иванович Кочуров, Институт географии Российской академии наук

профессор, доктор географических наук, ведущий научный сотрудник отдела физической географии и проблем природопользования Института географии РАН,
г. Москва, Россия

Вадим Вячеславович Кульнев, Центрально-Черноземное межрегиональное управление Федеральной службы по надзору в сфере природопользования

кандидат географических наук, ведущий специалист-эксперт отдела государственного экологического надзора Центрально-Черноземного межрегионального управления Федеральной службы по надзору в сфере природопользования,
г. Воронеж, Россия

Илья Викторович Цветков, Тверской государственный университет

доктор технических наук, профессор Тверского государственного университета,
г. Тверь, Россия

Библиографические ссылки

Арнольд В.И. 2004. «Жесткие» и «мягкие» математические модели. М., Изд-во МЦНМО, 32 с.

Баскакова А.Г., Иванова Е.Ю., Куролап С.А. 2020. Оценка содержания генотоксических соединений в поверхностных водах Донского бассейна на территории Воронежской области. Региональные геосистемы, 44 (2): 221–230. DOI 10.18413/2712-7443-2020-44-2-221-230.

Воробьев Ю.Л., Малинецкий Г.Г., Махутов Н.А. 2000. Управление риском и устойчивое развитие: Человеческое измерение. Известия высших учебных заведений. Прикладная нелинейная динамика, 8 (6): 12–26.

Иванова Е.Ю. 2020. Аккумуляция генотоксических соединений некоторыми компонентами водных и прибрежных экосистем Воронежского водохранилища. Региональные геосистемы, 44 (1): 113–120. DOI 10.18413/2712-7443-2020-44-1-113-120.

Коронкевич Н.И., Мельник К.С. 2017. Изменение стока реки Москвы в результате антропогенных воздействий. Водные ресурсы, 44 (1): 3–14. DOI: 10.7868/S0321059617010072.

Кочуров Б.И., Ивашкина И.В., Ермакова Ю.И. 2021. Самоорганизация и саморазвитие урбогеосистем. География и природные ресурсы, 42 (3): 37–44. DOI: 10.15372/GIPR20210304.

Кульнев В.В., Насонов А.Н., Цветков И.В., Межова Л.А. 2021. Оценка техногенной нагруженности Нижнетагильского городского пруда и управление геоэкологическими рисками на основе мультифрактальной динамики. Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Науки о Земле, 21 (1): 4–11. DOI: 10.18500/1819-7663-2021-21-1-4-11.

Кульнев В.В., Почечун В.А. 2016. Применение альголизации питьевых водоемов Нижнетагильского промышленного узла. Медицина труда и промышленная экология, 1: 20–22.

Лисецкий Ф.Н., Дегтярь А.В., Буряк Ж.А., Павлюк Я.В., Нарожняя А.Г., Землякова А.В., Маринина О.А. 2015. Реки и водные объекты Белогорья. Белгород, Константа, 362 с.

Подгорный К.А. 2017. Требования и подходы к разработке биологических индикаторов и проведению интегрированного анализа состояния водных экосистем: обзор. Труды АтлантНИРО, 1 (4): 5–45

Трубецков Д.И. 2011. Феномен математической модели Лотки-Вольтерры и сходных с ней. Известия высших учебных заведений. Прикладная нелинейная динамика, 19 (2): 69–88. DOI: 10.18500/0869-6632-2011-19-2-69-88.

Ясинский С.В., Гуров Ф.Н., Шилькрот Г.С. 2007. Метод оценки выноса биогенных элементов в овражно-балочную и речную сеть малой реки. Известия Российской академии наук. Серия географическая, 4: 44–53.

Ясинский С.В., Сидорова М.В. 2018. Динамика водоёмкости в России и её регионах. Вопросы географии, 145: 406–413.

Koronkevich N.I., Barabanova E.A., Georgiadi A.G., Zaitseva I.S. 2020. Environmental and Economic Indicators of Anthropogenic Impacts on Water Resources in Russia and the World. Herald of the Russian Academy of Sciences, 90 (4), 428–436. DOI: 10.1134/S1019331620040103.

Krupa E., Barinova S., Romanova S., Aubakirova M., Ainabaeva N. 2020. Planktonic invertebrates in the assessment of long-term change in water quality of the sorbulak wastewater disposal system (Kazakhstan). Water, 12 (12): 3409. DOI:10.3390/w12123409.

Moon B.-H., Seo G.-T., Jang D.-J., Kim S.-S. 2007. Size and fractal dimension of particles in the River Nakdong. Water Science and Technology, 55 (1–2): 113–120. DOI: 10.2166/wst.2007.060.

Wang X.J., Jiang R.G., Xie J.C., Wang Y.P., Zhang Y.J., Wang J., Wen C.C. 2018. Spatiotemporal variability of runoff using fractal dimension in the Weihe River Basin. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 191 (1): 012059. DOI: 10.1088/1755-1315/191/1/012059.

Zhiltsov S.S., Zonn I.S., Semenov A.V., Grishin O.E., Markova E.A. 2020. Role of water resources in the modern world. The Handbook of Environmental Chemistry, 105: 13–29. DOI: 10.1007/698_2020_598.


Просмотров аннотации: 19

Поделиться

Опубликован

2022-03-30

Как цитировать

Кочуров, Б. И., Кульнев, В. В., & Цветков, И. В. (2022). Мультифрактальные модели воздействия на водную экосистему: отклик, риск, управление. Региональные геосистемы, 46(1), 71-80. https://doi.org/10.52575/2712-7443-2022-46-1-71-80

Выпуск

Раздел

науки о Земле

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)