Том 39, номер 03, статья № 9

Аннотация:

Изучение термобара приводит к пониманию механизмов перемешивания водных масс, от которых напрямую зависят насыщение воды кислородом и распределение биогенных элементов, необходимых для жизни планктона. Ограниченное количество математических моделей, позволяющих установить роль термобара в протекании гидробиологических процессов, а также слабая изученность этого явления в озерах Беларуси подчеркивают актуальность представленной работы. На основе математической модели термогидродинамических и гидробиологических процессов в пресноводном озере изучены эффекты теплового потока в период ранневесеннего развития планктона в оз. Долгое (Беларусь). Расчеты выполнены с заданием различных значений потока тепла, поступающего на поверхность водоема. Результаты моделирования показали следующее: с усилением инсоляции, которая способствовала интенсивному распространению проточных вод с низкой концентрацией органических веществ в озеро, концентрация планктона уменьшалась от поверхности до некоторой глубины, а ниже нее снова возрастала. Обнаружено, что в плесовой части водоема эти глубины для фито- и зоопланктона различаются (18 и 15 м соответственно). Полученные результаты могут быть использованы при оценке экологического состояния оз. Долгое, а также прогнозировании динамики планктонного сообщества, что приобретает особую значимость в связи с обитанием в нем реликтового вида зоопланктона Limnocalanus macrurus Sars, внесенного в Красную книгу Республики Беларусь.

Ключевые слова:

тепловой поток, численное моделирование, планктон, термобар, озеро Долгое

Список литературы:

1. Poddubnyi S.A., Gabrielyan B.K., Tsvetkov A.I. The present-day structure of the temperature and current fields in Lake Sevan // Water Res. 2023. V. 50, N 6. P. 787–793. DOI: 10.1134/s0097807823700161.
2. Tereshina M., Erina O., Sokolov D., Pilipenko K., Labutin T. Lake physics in changing climate: Case study of Kosino lakes (Moscow, Russia) in 1984–2023 // Geogr. Environ. Sustain. 2025. V. 18, N 1. P. 35–43. DOI: 10.24057/2071-9388-2025-3505.
3. Zdorovennova G., Efremova T., Novikova Iu., Erina O., Sokolov D., Denisov D., Fedorova I., Smirnov S., Palshin N., Bogdanov S., Zdorovennov R., Huang W., Leppäranta M. Contrasting changes in lake ice thickness and quality due to global warming in the Arctic, temperate, and arid zones and highlands of Eurasia // Water. 2025. V. 17, N 3. DOI: 10.3390/w17030365.
4. Drozdenko T.V., Medyankina M.V., Antal T.K. Estimation of indicators of phytoplankton development and water quality of Peipsi–Pskov Lake in modern conditions // Biol. Bull. 2024. V. 51, N 10. P. 3041–3049. DOI: 10.1134/S1062359024700808.
5. Рахуба А.В. Моделирование цветения воды в Куйбышевском водохранилище в годы с различным режимом регулирования стока // Географический вестн. 2023. Т. 2, № 65. С. 92–104. DOI: 10.17072/2079-7877-2023-2-92-104.
6. Wynne T.T., Stumpf R.P., Pokrzywinski K.L., Litaker R.W., De Stasio B.T., Hood R.R. Cyanobacterial bloom phenology in Green Bay using meris satellite data and comparisons with western Lake Erie and Saginaw Bay // Water. 2022. Т. 14, № 17. DOI: 10.3390/w14172636.
7. Зиновьев А.Т., Кошелев К.Б., Дьяченко А.В. Изучение влияния вод реки Чулышман на термогидродинамические процессы Телецкого озера в летние месяцы // Водные ресурсы. 2025. Т. 52, № 2. С. 57–67. DOI: 10.31857/S0321059625020059.
8. Grace A.P., Fogal A., Stastna M. Restratification in late winter lakes induced by cabbeling // Geophys. Res. Lett. 2023. V. 50, N 14. DOI: 10.1029/2023gl103402.
9. Pereira J.L., Lopes A.S., Silva J., Vidal T., Abrantes N., Santos D., Brito M., Ferreira R.M.L., Gonçalves F.J.M., Ricardo A.M. Horizontal migration of zooplankton in lake–wetland interfaces. Can temperature-driven surface exchange flows modulate its patterns? // Aquatic Sci. Res. Across Bound. 2024. V. 86, N 2. P. 29. DOI: 10.1007/s00027-024-01046-1.
10. Ji Z.-G. Hydrodynamics and Water Quality: Modeling Rivers, Lakes, and Estuaries. Hoboken: Wiley-Interscience, 2008. 676 p.
11. Holland P.R., Kay A. A review of the physics and ecological implications of the thermal bar circulation // Limnologica. 2003. V. 33, N 3. P. 153–162. DOI: 10.1016/S0075-9511(03)80011-7.
12. Тихомиров А.И. Термика крупных озер. Л.: Наука, 1982. 232 с.
13. Блохина Н.С., Показеев К.В. Уникальное природное явление – термобар // Земля и Вселенная. 2015. № 6. С. 78–88.
14. Avinsky V.A., Kapustina L., Letanskaja G., Protopopova E. Plankton communities of Lake Ladoga under thermal bar conditions // Proc. of the 3rd International Lake Ladoga Symposium, University of Joensuu. Karelian Institute, 1999. V. 29. P. 21–26.
15. Goldman C.R., Elser J.J., Richards R.C., Reuter J.E., Priscu J.C., Levin A.L. Thermal stratification, nutrient dynamics, and phytoplankton productivity during the onset of spring phytoplankton growth in Lake Baikal, Russia // Hydrobiologia. 1996. V. 331, N 1–3. P. 9–24. DOI: 10.1007/BF00025403.
16. Søballe D.M., Kimmel B.L. A large-scale comparison of factors influencing phytoplankton abundance in rivers, lakes, and impoundments // Ecology. 1987. V. 68, N 6. P. 1943–1954. DOI: 10.2307/1939885.
17. Reynolds C.S. The long and the short and the stalled: On the attributes of phytoplankton selected by physical mixing in lakes and rivers // Hydrobiologia. 1994. V. 289, N 9–21. DOI: 10.1007/BF00007405.
18. Akopian M., Garnier J., Pourriot R. A large reservoir as a source of zooplankton for the river: Structure of the populations and influence of fish predation // J. Plankton Res. 1999. V. 21. P. 285–297. DOI: 10.1093/plankt/21.2.285.
19. Welker M., Welz N. Plankton dynamics in a river–lake system – on continuity and discontinuity // Hydrobiologia. 1999. V. 408. P. 233–239. DOI: 10.1023/A:1017027723782.
20. Botte V., Kay A. A numerical study of plankton population dynamics in a deep lake during the passage of the Spring thermal bar // J. Mar. Syst. 2000. V. 26, N 3. P. 367–386. DOI: 10.1016/S0924-7963(00)00046-4.
21. Holland P.R., Kay A., Botte V. Numerical modelling of the thermal bar and its ecological consequences in a river-dominated lake // J. Mar. Syst. 2003. V. 43, N 1–2. P. 61–81. DOI: 10.1016/S0924-7963(03)00089-7.
22. Tsydenov B.O. Modeling biogeochemical processes in a freshwater lake during the spring thermal bar // Ecol. Model. 2022. V. 465. P. 109877. DOI: 10.1016/j.ecolmodel.2022.109877.
23. Цыденов Б.О., Деги Д.В., Барт А.А., Трунов Н.С., Чуруксаева В.В. Математическая модель динамики биогеохимических процессов в пресноводном озере с учетом кислорода при развитии термобара // Вестн. Том. гос. ун-та. Математика и механика. 2025. № 93. С. 41‒57. DOI: 10.17223/19988621/93/4.
24. Tsydenov B.O. Effect of cloudiness on the vertical distribution of chlorophyll a and zooplankton in Barguzin bay of Lake Baikal: A numerical experiment // Limnol. Freshwater Biol. 2020. N 4. P. 703–704. DOI: 10.31951/2658-3518-2020-A-4-703.
25. Цыденов Б.О. Влияние ветра на распределение планктона и биогенных элементов в период осеннего охлаждения оз. Байкал // Оптика атмосф. и океана. 2022. Т. 35, № 5. С. 402–407. DOI: 10.15372/AOO20220509.
26. Гурьянова Л.В. Особенности распределения температуры воды в малом озере-охладителе ТЭС // Вестн. Белорусского гос. ун-та им. В.И. Ленина. Сер. 2. Химия. Биология. География. 1989. № 1. C. 57–60.
27. Государственный водный кадастр. Ежегодные данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. Минск, 1964–2023.
28. Tsydenov B.O., Kay A., Starchenko A.V. Numerical modeling of the spring thermal bar and pollutant transport in a large lake // Ocean Modell. 2016. V. 104. P. 73–83. DOI: 10.1016/j.ocemod.2016.05.009.
29. Fasham M.J.R., Ducklow H.W., McKelvie S.M. A nitrogen-based model of plankton dynamics in the oceanic mixed layer // J. Mar. Res. 1990. V. 48, N 3. P. 591–639. DOI: 10.1357/002224090784984678.
30. Fennel K., Wilkin J., Levin J., Moisan J., O’Reilly J., Haidvogel D. Nitrogen cycling in the Middle Atlantic Bight: Results from a three-dimensional model and implications for the North Atlantic nitrogen budget // Glob. Biogeochem. Cycl. 2006. V. 20, N 3. DOI: 10.1029/2005GB002456.
31. Hofmann E., Druon J.-N., Fennel K., Friedrichs M., Haidvogel D., Lee C., Mannino A., McClain C., Najjar R., O’Reilly J., Pollard D., Previdi M., Seitzinger S., Siewert J., Signorini S., Wilkin J. Eastern US continental shelf carbon budget: Integrating models, data assimilation, and analysis // Oceanography. 2008. V. 21, N 1. P. 86–104. DOI: 10.5670/oceanog.2008.70.
32. Gan J., Lu Z., Cheung A., Dai M., Liang L., Harrison P.J., Zhao X. Assessing ecosystem response to phosphorus and nitrogen limitation in the Pearl River plume using the Regional Ocean Modeling System (ROMS) // J. Geophys. Res. C: Oceans. 2014. V. 119, N 12. P. 8858–8877. DOI: 10.1002/2014JC009951.
33. Eppley R.W. Temperature and phytoplankton growth in the sea // Fish. Bull. 1972. V. 70, N 4. P. 1063–1085.
34. Olson R.J. Differential photoinhibition of marine nitrifying bacteria: A possible mechanism for the formation of the primary nitrite maximum // J. Mar. Res. 1981. V. 39, N 2. P. 227–238.
35. Власов Б.П., Зерницкая В.П., Колковский В.М., Павлова И.Д. История формирования ложбины стока ледниковых вод Гиньково – Свядово – Долгое // Прикладная лимнология: Лимнологическое и геоморфологическое обеспечение рационального природопользования. Минск: БГУ. 2002. Вып. 3. С. 166–175.
36. Суховило Н.Ю., Цыденов Б.О., Власова Д.Б., Князев И.С., Трунов Н.С. Вертикальное и горизонтальное распределение температур воды в период весеннего термобара в оз. Долгое (Беларусь) по данным измерений и математического моделирования // Вестн. Воронежского гос. ун-та. Серия: География. Геоэкология. 2025. № 3. С. 111–120. DOI: 10.17308/geo/1609-0683/2025/3/111-120.
37. Tsydenov B.O., Sukhovilo N.Yu., Degi D.V., Bart A.A., Trunov N.S., Lutsenko A.V., Vlasova D.B., Karpaeva A.Yu. The impact of cloudiness on the plankton biomass in Lake Dolgoe (Belarus) during the spring thermal bar // Limnol. Freshwater Biol. 2025. N 4. P. 491–504. DOI: 10.31951/2658-3518-2025-A-4-491.