Представлены результаты диагноза состояния и изменений экосистемы Онежского озера и водосбора с использованием информационно-аналитической системы «Онежское озеро-водосбор» (ИАС), состоящей из комплексной объединённой базы данных измерений Росгидромета и Института водных проблем Севера Карельского научного центра РАН по поступлению биогенных веществ с речным стоком за 1995–2022 гг., математической модели ILLM для оценки формирования биогенной нагрузки на озеро и 3D-математической модели SPLEM, разработанной для Онежского озера. Рассчитан вклад различных источников биогенных веществ, поступающих со стоком рек, от диффузных источников, городских сбросов и от форелевых хозяйств для озера в целом и для его основных лимнических районов. По данным натурных экспериментов за последние 30 лет и результатам расчетов на модели SPLEM с разрешением сетки 1 км показано, что экосистема озера не только не восстановилась после уменьшения антропогенной нагрузки после 1991 г., но и продолжается эвтрофирование вод в губах и заливах из-за влияния промышленных и сельскохозяйственных предприятий, форелевых хозяйств и заметного потепления климата. Разработан функционал для ИАС «Онежское озеро-водосбор» для визуализации данных контактных и дистанционных наблюдений и результатов моделирования, создан интерфейс веб-приложения ИАС.

Выполнены расчеты по воспроизведению основных компонентов экосистем Балтийского моря на основе стационарной, боксовой модели SANBALTS при различных сценариях изменения климата и социально-экономических условий. При различных сценариях потепления снижение биогенной нагрузки приведет к сокращению площади гипоксийных зон в Балтийском море, при этом самое значительное уменьшение площади обусловлено сценарием сокращения сельскохозяйственного сектора и численности населения. Снизится содержание запасов фосфора в бентосном слое, увеличится концентрация неорганического азота, уменьшится азот-фиксация. Наиболее заметное снижение первичной продукции и повышение прозрачности воды связано с умеренным сценарием изменения климата и при значительном снижении биогенной нагрузки. Полученные результаты показали, что при определенных комбинациях сценариев можно ожидать улучшения экологического состояния моря даже при самом неблагоприятном климатическом сценарии.

В ходе исследования был проанализирован трансграничный водосборный бассейн реки Преголи, охватывающий как польскую, так и российскую части, с использованием гидрологического модуля HYPE и модели расчета нагрузок и удержания биогенных веществ FyrisNP. Результаты выявили значительные пространственные различия в характеристиках удержания биогенных веществ. Оценка данных показывает, что в начале XXI века биогенная нагрузка из польской части водосбора значительно выше, чем из российской части. Моделирование, основанное на климатических прогнозах на 2041–2060 гг., но с учетом нынешней нагрузки по биогенным веществам, показало значительный уровень неопределенности в изменениях экспорта биогенных веществ в Балтийское море. Диапазон для общего азота составлял от –10 % до +27 %, а для общего фосфора — от –29 % до –10 %. Модельные расчёты, основанные на различных социально-экономических сценариях и текущих климатических условиях, показали, что при сохранении нынешних тенденций экспорт биогенных веществ увеличится лишь незначительно (3 % для общего азота и общего фосфора). Если планы социально-экономического роста польских и российских органов местного самоуправления будут реализованы, включая расширение сельского хозяйства в Калининградской области, произойдет значительный рост экспорта биогенных веществ (78 % для азота общего и 55 % для фосфора общего).

Предлагается трехмерная эко-гидродинамическая модель Ладожского озера, основанная на Санкт-Петербургской модели эвтрофикации Балтийского моря (SPBEM). В отличие от существующих моделей экосистемы Ладожского озера, предлагаемая модель реализована на сферической сетке высокого разрешения (шаг сетки по горизонтали ≈1 км), содержит модуль бентосного слоя и описывает циклы азота и фосфора в водной толще и донных отложениях. Выполнен расчет сезонной и межгодовой изменчивости состояния Ладожского озера в период 1979–2018 гг. при задании в качестве форсинга атмосферного воздействия и стока рек, впадающих в Ладожское озеро, для гидротермодинамического модуля и поступления биогенных элементов из атмосферы и с суши для биогеохимического модуля. Сравнение результатов расчета современного климатического состояния Ладожского озера с имеющимися данными спутниковых и экспедиционных наблюдений показало, что модель правильно воспроизводит климатический сезонный ход поля поверхностной температуры, её вертикальное распределение, средние значения и диапазон изменений основных характеристик экосистемы озера. Предложенная модель может быть использована для исследования влияния внешних естественных и антропогенных факторов на биогеохимические процессы и функционирование экосистемы Ладожского озера.

Финский залив (с эстуарием р. Невы) расположен в северо-восточной части Балтийского моря и играет ключевую роль в формировании биоресурсов и качества природной среды всего Балтийского моря. Наряду с эвтрофированием его экосистема подвержена антропогенному загрязнению токсическими элементами, включая тяжелые металлы. В данной работе проведен анализ содержания кадмия и меди в донных осадках Финского залива и в тканях доминирующих видов донной макрофауны — грунтоядных полихетах Marenzelleria arctia и хищных изоподах Saduria entomon. Обнаружена значительная вариабельность в пространственном распределении этих элементов в обеих средах. Средние концентрации кадмия (0,67±0,1 мг/кг сухого вещества) в донных осадках были соответственно в 2 раза выше, а меди (34,4±4,0 мг/кг) в 1,5 раза ниже пороговых уровней, установленных для Балтийского моря. Обнаружено существенно большее содержание этих металлов в тканях изопод, чем полихет; на отдельных участках оно на порядок выше в изоподах, чем в полихетах. Фактор трофического переноса металлов в пищевой сети залива показал биоусиление, т. е. накопление металлов при переходе от грунтоядных (M. arctia) к хищным (S. entomon) потребителям, кадмия — в 3,7 раз и меди — в 8,7 раз. Таким образом, оба вида донных животных обладают высокой аккумуляционной активностью по отношению к кадмию и меди, что способствует активному транспорту обоих металлов из донных осадков в морскую биоту, и, в конечном итоге, переносу к высшим звеньям трофической сети (рыбам, птицам и млекопитающим).

Макрозообентос играет важную роль в биогеохимических процессах. В восточной части Финского залива в последние десятилетия макрозообентос быстро меняется вследствие массового развития чужеродных видов кольчатых червей. На основе данных наблюдений на 24 станциях в 2019–2021 гг. рассмотрено современное состояние донных сообществ Финского залива. По сравнению с началом 2010-х гг. в открытых районах залива увеличилась биомасса двустворчатых моллюсков Macoma balthica. Практически восстановились популяции ледниковых реликтовых ракообразных, сильно сократившиеся в начале 2000-х гг., вследствие придонной гипоксии. Это привело к снижению доли чужеродных полихет Marenzelleria spp. в численности и биомассе макрозообентоса. Также увеличилось количество олигохет за счет распространения чужеродного вида Tubificoides pseudogaster. Вследствие различий видов по образу жизни и биотурбационной деятельности произошедшие изменения в бентосе должны влиять на процессы на границе вода — дно. Вероятно, увеличение поступления фосфора из донных осадков в современных условиях по сравнению с периодом тотального доминирования полихет в донных сообществах в начале 2010-х гг.

Полугодовой временной ряд скорости течения в придонном слое, измеренный в проливе Хобург, показал семидневные колебания потока соленой воды. Течение характеризовалось сменой нагонов с увеличением скорости, направленной на север, примерно до 0,2–0,3 м/с и блокировок, когда скорость в северном направлении исчезала или принимала малые отрицательные значения. Измеренные временные ряды северной компоненты скорости на удивление хорошо коррелировали с модельной скоростью течения, полученной с помощью реанализа NEMO. Коэффициент корреляции составлял 0,82 при 95 % доверительном интервале [0,76, 0,86]. Семидневные колебания сопровождались практически синхронными колебаниями юго-восточной составляющей вектора ветра. Это можно считать убедительным доказательством того, что семидневные колебания потока соленой воды были вызваны ветровым воздействием.

помощью численных экспериментов с трехмерной бароклинной гидродинамической моделью Балтийского моря, имеющей сеточную область со сгущением в районе дельты Невы и Невской губы и учитывающей работу комплекса защиты Санкт-Петербурга от наводнений (КЗС), исследуется влияние современных намывов территорий на изменения высоты водной поверхности в Невской губе и дельте Невы во время штормовых нагонов в условиях работы КЗС при разных объемах стока Невы. Моделируются гидрологические условия, которые сложились в начале декабря 2015 г., когда к Санкт-Петербургу подошел шторм «Десмонд», вызвавший на востоке Финского залива три опасных подъема уровня, следовавших один за другим. Показано, что произведенные в последние полвека намывы территорий не оказывают заметных изменений в положении уровенной поверхности Невской губы при закрытых затворах КЗС во время штормовых нагонов. В зависимости от стока Невы, при закрытых затворах КЗС дополнительные подъемы уровня в Невской губе изза намывов не превышают 1–5 см, в то время как в дельте Невы они достигают 20,5 см. Подъем уровня до 161 см у Горного института, при котором в Санкт-Петербурге фиксируются наводнения, происходит из-за намывов раньше на 1–2 ч. При максимальном для осенне-зимнего периода объеме стока Невы, через 27 ч после закрытия затворов КЗС, в Невской губе у пункта Горный институт фиксируется опасное наводнение, а через 48 ч — особо опасное.

Приведен краткий обзор работ доктора биологических наук, профессора В.В. Меншуткина за 65-летний период научной деятельности, начавшейся в 1960-е гг. с экспериментальных работ по гидрофизике озера Байкал и первых математических моделей популяции окуня маленького озера Херя-Ярви (Карельский перешеек) и сообщества рыб в озере Дальнем (Камчатка). Последняя имела большое практическое значение при заключении соглашения с Японией о квотах вылова нерки.
Круг интересов В.В. Меншуткина был весьма широк и включал математическое моделирование в биологии, физиологии, лимнологии, океанологии, демографии, экономике, экологии и рациональном природопользовании. К работам по исследованию водных объектов и процессов в них относится моделирование динамики популяций рыб и водных беспозвоночных, антарктического криля. Созданы математические модели экосистем Ладожского и Онежского озер, а за время океанских экспедиций Академии наук — Японского моря и района Перуанского апвеллинга.
Интересны его исследования в области физиологии кровообращения и водно-солевого обмена, работы, связанные с космической тематикой, с моделированием диагностики и лечения психических заболеваний. Особое внимание В.В. Меншуткин уделял вопросам биологической эволюции и моделированию эволюционного процесса. Математический аппарат, используемый В.В. Меншуткиным, очень широк: от систем дифференциальных уравнений до конечных автоматов, нейронных сетей, нечеткой логики и когнитивного моделирования (нового направления в искусственном интеллекте), с которым были связаны исследования эколого-социо-экономических систем водосборов водных объектов.
О.П. Савчука и В.В. Меншуткина объединяли методы исследования — математическое моделирование и изучаемые объекты: океаны, моря и озера. Есть у них и единственная совместная публикация — коллективная монография по результатам работы над проектом «Невская губа», на основании выводов которого было принято столь важное для Петербурга решение о завершении строительства защитных сооружений от наводнений.