Главная – Журналы – Сибирский экологический журнал 2019 номер 4

Анализировались индекс радиального прироста (ИП) Abies sibirica Ledeb. и динамика массового усыхания пихтовых древостоев в горных лесах Восточного Саяна (заповедник “Столбы”). Беспрецедентное по масштабам усыхание пихты оказалось спровоцировано водным стрессом, обусловленным возрастанием температуры воздуха, в синергизме с воздействием уссурийского полиграфа ( Polygraphus proximus Blandford), ксилофага, ранее не наблюдавшегося в ареале Abies sibirica . В начальной фазе потепления климата наблюдалось возрастание ИП, сменившееся его депрессией в 1985-2017 гг. Усыханию пихтарников предшествовало усиление зависимости ИП от индекса сухости SPEI и влажности корнеобитаемого слоя (ВКС). При этом ИП когорты усохших деревьев сильнее зависел от ВКС ( r ² = 0,56) и SPEI ( r ² = 0,74), чем ИП когорты выживших деревьев ( r ² = 0,15 и r ² = 0,39 соответственно). Усыхание пихты началось в 2000-х гг., когда ослабленные водным стрессом пихтарники подверглись атаке уссурийского полиграфа. В этот период погибшие древостои локализовались преимущественно на элементах рельефа с наибольшей вероятностью водного стресса (крутые склоны, расположенные в “дождевой тени”). К 2017 г. усыхание распространилось на всю территорию пихтарников, что привело к гибели ~75 % древостоев. В данный период наблюдалась тесная связь ИП со смертностью деревьев пихты ( r = -0,79). Выжившие деревья по сравнению с усохшими произрастали в условиях более высокой влажности корнеобитаемой зоны. Примечательна близость траекторий ИП когорт усохших и живых деревьев, что указывает на вероятность гибели живых деревьев в условиях прогнозируемого возрастания засушливости климата.

Введен единый количественный показатель d для спектра семи жизненных форм (ЖФ), который характеризует пропорции их видового богатства (ВБ) в Среднем Поволжье на 25 площадках 100 км² каждая. Обосновано, что d растет с влагообеспеченностью. Все значимые связи между ВБ разных ЖФ положительны. Однако между долями числа видов каждой ЖФ от общего числа видов или относительным видовым богатством (ОВБ) выявлены связи разного знака. Например, между ОВБ доминирующих в регионе ЖФ гемикриптофитов и однолетних трав (терофитов) найдена тесная отрицательная связь. С помощью регрессионных моделей показана специфика связей для ВБ и ОВБ семи ЖФ с климатом и рельефом. Установлено, что для одних ЖФ в регионе важнее осадки, для других - температура. Связи теснее при учете освещенности склонов, но знаки связей с ней ВБ разных ЖФ могут быть разными. По регрессионным моделям рассчитаны карты ВБ и ОВБ гемикриптофитов и терофитов, на которых видно разделение этих ЖФ в пространстве: приуроченность гемикриптофитов к плоским водораздельным областям, а терофитов - к северо-восточным склонам. В изучаемом регионе основными дифференцирующими в пространстве эти ЖФ факторами среды являются энергия солнечной радиации, а также осадки марта и зимы. Это разделение ЖФ потенциально приводит к снижению конкуренции между ними.

По типу линейной функции установлены количественные связи активной кислотности (рН_Н2О) торфяных почв с величиной обменной (рН_KCl) и гидролитической (общей) кислотности, содержанием обменных катионов и щелочноземельных оснований, а также со степенью насыщенности основаниями. Приведены коэффициенты полученных уравнений регрессии. Доказаны высокие прогностические возможности регрессионных моделей на примере независимых данных. Применение регрессионных уравнений избавляет от выполнения трудоемких аналитических работ, что позволяет оперативно осуществлять классификацию болот и торфяных почв по химическому принципу - насыщенности щелочноземельными основаниями и величине рН. Индикаторная роль ботанического состава может заслуживать доверия при условии невысокой степени разложения торфа и специальных знаний морфологии и анатомии сфагновых мхов и сосудистых болотных растений.

Представлены данные о дыхательной активности талломов 12 видов антарктических лишайников. Установлено, что листоватые лишайники дышали интенсивней кустистых. Скорость поглощения О₂ положительно коррелировала с содержанием азота в биомассе талломов и зависела от температуры. С увеличением температуры от 5 до 15 °C интенсивность дыхания возрастала в 2,2-2,4 раза. Реакция дыхания на дальнейшее повышение температуры была видоспецифичной. Снижение температурного коэффициента дыхания Q ₁₀ с увеличением температуры талломов до 35 °C наиболее выражено у эндемичного вида Usnea aurantiaco-atra , хорошо адаптированного к антарктическим условиям. Расчеты показали, что в летний период за сутки лишайники могут использовать на дыхание количество субстрата, эквивалентное 0,8-1,4 % сухой биомассы таллома. Затраты на дыхание у лишайников, сохраняющих функциональную активность под снегом, за зиму могут достигать 30-35 % их биомассы. Полученные результаты дополняют и углубляют характеристику лихенобиоты Антарктиды, важны для прогнозирования изменения состояния лишайников в условиях потепления климата полярных регионов.

Проанализированы экологические особенности высотно-поясной дифференциации фауны и населения птиц в горах Северо-Восточной Сибири. Данные получены в экспедициях, проведенных в летний период 2014-2016 гг. в районах с четкой выраженностью горно-таежного, подгольцового и гольцового высотных поясов. В гнездовой авифауне региона насчитывают 150 видов. Уточнены ареалы 26 видов птиц. Для гор Северо-Восточной Сибири свойственны общие зонально-ландшафтные и высотно-поясные закономерности территориальной неоднородности авифауны. Сокращение видового разнообразия птиц происходит в северном направлении и с высотой - от подножий к вершинам. В горно-таежном поясе гнездится 63-64 вида (89-97 %), подгольцовом - 13-33 вида (20-47 %), гольцовом - 8-15 видов (12-21 %). Широкое вертикальное распространение многих видов птиц определяет значительное биоразнообразие даже в высотных поясах с экстремальными условиями. В горах Северо-Восточной Сибири с высотой поступательно сокращаются плотность населения птиц и обилие абсолютного большинства видов. Плотность населения птиц в горно-таежном поясе 312-594 особей/км², подгольцовом - 57-266, гольцовом - 40-111 особей/км².

На выровненных буроугольных отвалах на юге Красноярского края (Назарово, Канско-Ачинский топливно-энергетический комплекс, КАТЭК) в 1983-1985 гг. исследовано население жуков-жужелиц (Coleoptera, Carabidae). Всего обследовано семь участков, возрастом от нескольких недель до 26 лет. Изменение численности и видового богатства населения жужелиц в ряду разновозрастных сообществ имеет волнообразный характер. Повышенными значениями демографических параметров выделяются три сообщества: пионерное, возрастом менее года, инициальное, возрастом два года, и медиальное, возрастом 26 лет. Три сообщества, эталонные для названных этапов, выделяются каждое своим набором видов-преферентов с повышенной плотностью популяций в ключевых местообитаниях. За 25 лет сукцессии в карабидоценозах третьего типа ценотической стратегии (специфических комбинаций адаптивных тактик) постепенно замещаются в следующей последовательности: пионеры-экстремалы → рудералы → стресс-толеранты. Параметры сукцессии таксоцена жужелиц и порядок замещения их сообществ на выровненном отвале коренным образом отличаются от таковых с дифференциацией местообитаний по мезорельефу. В условиях холмисто-лощинного рельефа состав и структура населения жужелиц к 25 годам приблизились к нативным эталонам лесостепного биома гораздо ближе, чем в плакорных условиях нивелированного отвала.

На основе многолетнего сравнительного изучения двух сходных по видовому составу лесных сообществ грызунов о-ва Сахалин рассмотрены закономерности трансформации их структуры. Анализ динамики видового обилия и структуры доминирования показал, что однодоминантная структура сообщества на Северном Сахалине характеризуется отсутствием межгодовых перестроек и очень устойчива, а формирование общей численности сообществ грызунов происходит только в зависимости от уровня обилия красной полевки, тогда как для южной части острова характерно два типа структуры: однодоминантная - с преобладанием либо красной, либо красно-серой полевки, или двухдоминантная, когда оба вида выступают как содоминанты. Численность второстепенных видов изменяется независимо от численности доминантов. Обилие красной и красно-серой полевки в пределах одного сообщества меняется синхронно, тогда как сопряженность популяционных циклов этих видов в южных и северных сообществах отсутствует.

Проведена оценка морфогенетического потенциала в культуре in vitro ценного лекарственного растения Rhodiola rosea (родиола розовая) из шести природных местообитаний как основы для разработки эффективных способов размножения и сохранения этого редкого вида. Исследовано влияние разнокачественности семян из различных местообитаний на всхожесть in vitro ; зависимость регенерационной способности побегов R. rosea от концентрации и комбинации 6-бензиламинопурина (БАП) и α-нафтилуксусной кислоты (НУК); влияние предкультивирования побегов на средах с регуляторами роста на параметры развития регенерантов на безгормональной среде 1/2 МС. Показана зависимость всхожести in vitro семян родиолы розовой от местообитания образцов и сроков хранения. Отмечено, что внесение в питательную среду регуляторов роста приводило к увеличению коэффициента размножения в 1,9-2,8 раза и уменьшению высоты побегов в 2,4-3,3 раза. Вариант № 2 из Сахалинской обл. характеризовался самыми высокими средними показателями высоты побегов и коэффициента размножения. Для варианта № 4 из Камчатского края отмечены различные морфогенные реакции в культуре in vitro : побегообразование, каллусообразование, цветение растений. Для всех исследуемых вариантов характерно 100%-е укоренение на среде 1/2МС. Для вариантов № 1 и 5 показано положительное влияние предварительного культивирования эксплантов на средах, содержащих БАП 1 мг/л отдельно или в сочетании с НУК 1 мг/л для получения оптимальных показателей ризогенеза и развития регенерантов. Показаны достоверные отличия по параметрам роста и развития эксплантов в культуре in vitro в зависимости от состава питательной среды и местообитания R. rosea .

Исследованы степные и полупустынные ландшафты Республики Калмыкия и Ростовской обл. (всего 12) в различных эколого-геохимических условиях (количество осадков, температура, засоление почв, положение в мезо- и макрорельефе и т. п.). На выбранных участках отбирали образцы растительности и почвы, в которых измеряли концентрацию Р₂О₅, MgO, Al₂O₃, K₂O, CaO, TiO₂, MnO, Fe₂O₃, S, Sr, Ba, Zn и Ni рентгенофлуоресцентным методом. В почве дополнительно определяли органический углерод (С_орг), карбонат кальция (CaCO₃), рН и гранулометрический состав. Для оценки поглощения и биогенной аккумуляции химических элементов растительностью рассчитывали коэффициент биологического поглощения. Для интерпретации и визуализации полученных данных использовали метод неметрического многомерного шкалирования. Выявлено, что в изученных растениях при варьировании экологических условий содержание элементов убывает в следующем ряду: Са > Al > Fe > K > S > P > Mg > Ti > Mn > Sr > Ba > Zn > Ni. Наибольшее содержание Al, Fe, Mg, Mn, Тi, Ba, Zn, Sr показано для растений рода Poaceae Barnhart, Ca, K, P, S - рода Artemisia L. Для изученных видов растений коэффициент биологического поглощения химических элементов >1 выявлен для S_(1,1-12,7), Zn_(0,2-6,5), K_(0,1-3,9), Ca_(0,1-3,5), Sr_(0,1-3,0) и P_(0,2-1,3).

В статье представлены результаты исследования влияния ионов металлов (кобальта (Co²⁺), марганца (Mn²⁺), железа (Fe³⁺), свинца (Pb²⁺), кадмия (Cd²⁺) и меди (Cu²⁺)) на выживаемость, поведенческий ответ и клеточные элементы целомической жидкости морских звезд Asterias rubens . Эксперименты включали одновременную оценку гибели, времени переворота и определение количества и распределения разных типов клеток целомической жидкости морских звезд. Полулетальные концентрации (ЛК₅₀) установлены для ионов Cu²⁺ (0,98 ± 0,16 мкМ), Pb²⁺ (9,6 ± 0,4 мкМ) и Cd²⁺ (15,1 ±0,96 мкМ) через 96 ч экспозиции. При действии всех металлов значительно увеличивалось время переворота морских звезд, что свидетельствует о замедлении поведенческих реакций. Увеличение числа циркулирующих в целомической жидкости клеток наблюдалось при воздействии всеми изученными металлами. Значительное увеличение числа целомоцитов при воздействии свинцом, медью и кадмием предшествовало гибели животных. Изучено изменение соотношения трех типов целомоцитов: без воздействия металлов доля агранулоцитов составляла 61 %, гранулоцитов - 30 % и мелких клеток - 9 %. Воздействие свинцом, медью и кадмием приводило к увеличению доли агранулоцитов, а кобальтом, марганцем и железом - к увеличению доли гранулоцитов. Показано, что медь, кадмий, марганец и кобальт дозозависимо накапливаются в телах морских звезд Asterias rubens . Способность металлов к биоконцентрации из воды уменьшается в следующем ряду: Pb > Cu > Mn > Cd > Co. Результаты работы показывают, что морские звезды A. rubens потенциально могут использоваться как биоиндикатор качества морской среды и тест-объект для эколого-токсикологических исследований.