Главная – Журналы – Сибирский экологический журнал 2018 номер 4

Рассмотрен экологический механизм преобразования популяции психрофильного сапро-зообионтного псевдотуберкулезного микроба Yersinia pseudotuberculosis O:1b в популяцию облигатного “кровяного” микроба чумы Yersinia pestis в паразитарной системе сурок - блоха (Marmota sibirica - Oropsylla silantiewi). Показано соответствие этого механизма эволюционному принципу квантового видообразования. Наиболее существенные популяционно-генетические микробные преобразования проходили в популяциях гибернирующих сурков. Главным фактором быстрого видообразования послужило гетеротермное и, соответственно, гетероиммунное состояние хозяев-сурков во время зимней спячки. При зимних пробуждениях температура тела животных в течение короткого промежутка времени (от десятков минут до нескольких часов) S-образно повышается с 5 до 37 ºС. В температурном диапазоне 20-30 ^oС происходит резкое ускорение метаболических и иммунных процессов. Быстрая адаптация к взрывному нарастанию иммунной активности первичного хозяина (монгольского сурка) при его регулярных зимних просыпаниях составила сущность процесса видообразования Y. pestis.

Проверено предположение, что теснота связи между степенью доминирования и видовым богатством в травяных сообществах с разной продуктивностью различна. В качестве объектов изучения использовали альпийские, субальпийские и нижнегорные луга, субальпийские болота, сообщества долгоснежных и малоснежных местообитаний альпийского пояса, степные сообщества, травяной ярус нижнегорных лесов Западного Кавказа и Предкавказья. Проанализированы данные по фитомассе 419 площадок площадью 0,25 м². Результаты показали, что чем выше средняя продуктивность сообществ, тем более тесной является связь между степенью доминирования и видовым богатством, причем наиболее тесной - в луговых сообществах. Рассмотрены возможные причины такой связи. Обосновано предположение, что это обусловлено особенностями организации сообществ с высокой и низкой продуктивностью, в частности - разной интенсивностью межвидовой конкуренции.

Для хронологий радиального прироста Pinus sylvestris и Larix sibirica в лесостепной зоне Южной Сибири, где наблюдается комплексное влияние температуры и осадков на прирост, проведено сравнение трех подходов к исследованию климатического отклика: парные корреляции хронологий с ежемесячными рядами климатических переменных; парные и частные корреляции с ежемесячными и более длительными рядами основного и вторичного климатического фактора, рассчитанные в специализированной программе Seascorr; парные корреляции со скользящими 15-дневными рядами климатических переменных. Сравнение расчетов показало, что парные корреляции с ежемесячными рядами, являясь наиболее простым подходом, могут использоваться для широкого круга дендроклиматических исследований как в качестве основного инструмента, так и для предварительного анализа. Seascorr-анализ наиболее пригоден для оценки климатических связей прироста в наиболее экстремальных условиях и реконструкции, например, сильных засух и длительности их воздействия. Применение 15-дневных скользящих рядов ограничено наличием суточных климатических данных, но позволяет уточнить временной диапазон влияния текущих условий на рост деревьев. Сочетание всех трех подходов позволило более полно выявить пространственно-временные закономерности и оценить видоспецифичность климатического отклика прироста хвойных деревьев.

Исследованы изменчивость физиолого-биохимических показателей и радиального роста желтопыльниковой и краснопыльниковой форм сосны (Pinus sylvestris L.) в условиях длительного избыточного увлажнения почв. Показано, что сезонная динамика фотосинтетических пигментов и светособирающего комплекса хлоропластов, свободного пролина, стрессовых белков, аскорбиновой кислоты и пероксидазной активности зависит от метеорологических факторов и сроков прохождения у деревьев фенологических фаз развития. Формы с разным цветом пыльников имеют различия в сезонной динамике содержания стрессовых метаболитов и возрастной изменчивости радиального прироста древесины. Это характеризует особенности адаптации разных форм сосны в стрессовых условиях.

Рассмотрено воздействие изменений климата на прирост лиственницы (Larix sibirica Ledeb.) в условиях ограниченного (лесостепь) и достаточного (высокогорья Кузнецкого Алатау, пойменные древостои) увлажнения. Проанализирована связь индекса прироста деревьев лиственницы (N = 257) с эколого-климатическими переменными. В лесостепи с началом потепления, снижения засушливости климата и возрастания длительности периода вегетации (1980-е гг.) наблюдалось увеличение индекса прироста лиственницы с последующей его депрессией в 1990-х гг. Депрессия прироста обусловливалась возрастанием дефицита давления водяного пара и засушливости климата вследствие повышающейся температуры воздуха. В 2000-х гг. происходили флуктуации прироста со средними значениями, не превышающими таковые до начала современного периода потепления климата. В высокогорьях начиная с 1970-х гг. наблюдался общий тренд увеличения прироста лиственницы, тесно связанный с основным лимитирующим рост фактором - температурой воздуха. Вместе с тем в засушливые годы депрессия прироста отмечалась также в высокогорных и пойменных лиственничниках. При реализации “жестких” климатических сценариев (RCP 6.0, RCP 8.5) вероятно дальнейшее снижение индекса прироста лиственницы в лесостепи и его возрастание в зонах достаточного увлажнения.

На основе оригинального метода реконструкции динамики численности генераций всходов Pinus sibirica Du Tour и анализа ее связей с динамикой семеношения древостоя и численности популяции кедровки (Nucifraga caryocatactes Brem) в экотоне верхней границы леса на Северном Урале установлено массовое расселение популяций сосны сибирской кедровкой из среднегорно-таежной зоны в подгольцовую лесотундру и гольцовую тундру на расстояние свыше 1 км. Выявлены тесные консортивные связи численности генераций сосны сибирской в подгольцовой и гольцовой зонах с урожаями ее семян в предшествующем году в нижележащей зоне и в меньшей мере достоверные с численностью кедровки. Показано достоверное увеличение численности генераций всходов P. sibirica в 3,7 раза в последние 49 лет в связи с повышением летней температуры воздуха в Субарктике на 2 ^oC. Высказана гипотеза образования генетически единой метапопуляции P. sibirica в зоне горного экотона "лес - тундра" вследствие орнитохории ее семян из разновысотных популяций. Предложен новый подход к определению "верхней границы леса" как границы "корнесомкнутого" древостоя и подроста. Дан прогноз формирования авангардных редколесий через 20-25 лет и куртин леса с корнесомкнутым древостоем через 40-50 лет в горной тундре Северного Урала при текущем темпе потепления климата.

Повреждение темнохвойных лесов Сибири в результате действующей в настоящее время вспышки массового размножения Dendrolimus sibiricus Tschetv. к 2017 г. достигло площади более 1,4 млн га. Причиной, обусловившей выход популяции вредителя из депрессивного состояния, оказалась недостаточная влагообеспеченность мая 2011 г. и особенно сильная засуха июня - июля 2012 г. на фоне повышенных среднемесячных температур. Установлено значительное снижение вегетационного индекса SWVI в 2011-2012 гг. Исключительной особенностью текущей вспышки является низкая пораженность гусениц сибирского шелкопряда болезнями и паразитами. Площадь темнохвойных древостоев, находящихся в непосредственной близости от действующих очагов и пригодных по структуре, климатическим и лесорастительным условиям для распространения вредителя, составляет более 2,7 млн га. Перспективным природным агентом эффективной регуляции численности сибирского шелкопряда является энтомопатогенный гриб Beauveria bassianа (Bals.-Criv.) Vuill., чистые культуры которого выделены из мертвых гусениц D. sibiricus в очагах их массового размножения. Проведен многоступенчатый скрининг и отобран наиболее перспективный штамм для создания биоинсектицида пролонгированного действия для превентивной обработки лесов по следующим показателям: высокая вирулентность, сохранение энтомопатогенной активности при пониженных температурах (7-10 ^oС) и способность к твердофазной ферментации растительных отходов.

Представлены результаты анализа динамики тепловых полей на участках, пройденных пожарами, выполненного по материалам дистанционных спутниковых съемок. Для послепожарных участков мерзлотной зоны показано присутствие характерного "фона" в тепловом диапазоне (10,780-11,280 мкм), вызванного изменениями параметров древостоя, напочвенного покрова и подстилки. Инструментально зафиксировано повышение средней температуры поверхности послепожарных участков в лиственничниках относительно фоновых значений на величину до ΔT = 7,2 ± 1,3 ^oС в летний период, что на 20-40 % выше, чем температура фоновых ненарушенных участков. Аномалии температурного фона в условиях естественного восстановления напочвенного покрова сохраняются более 10 лет. Установлено, что скорость их восстановления ниже в 2,5 раза по сравнению с динамикой вегетационного индекса NDVI. Численными методами показано, что аномалии температуры на поверхности могут приводить к увеличению глубины протаивания почвенного слоя на величину до 20 % больше, чем среднестатистическая норма.

Изучена фитомасса травяных фитоценозов Среднего Урала, находящихся на разных стадиях сукцессии, произрастающих на антропогенно трансформированных территориях в градиенте загрязнения почв тяжелыми металлами. Сообщества, формирующиеся на молодых почвах отвалов, обладают меньшей устойчивостью и повышенной чувствительностью к изменению погодных факторов в отличие от фитоценозов залежей. Методом общих регрессионных моделей показано, что надземная и подземная фитомасса сообществ техноземов зависит от суммы осадков за периоды октябрь - ноябрь предыдущего года, январь - май текущего года и гидротермического коэффициента Селянинова за сентябрь. Степень этой зависимости для отдельных исследуемых сообществ определяется эдафическими условиями, влияющими на видовое разнообразие и структуру доминирования.