Главная – Журналы – Сибирский экологический журнал 2021 номер 3

Рассмотренные методики эколого-географического анализа растительности, обозначенные в рамках метода разнообразий, позволяют выявить основные ботанико-географические соотношения, определить динамические процессы растительности. Методы могут быть использованы на разных структурных уровнях растительности - глобальном, региональном, ландшафтном и даже ценотическом.

Исследован разрез озерно-болотных отложений длиной 115 см из бухты Лангоу I (Восточное Приморье; 44°25′10,16′′ c. ш., 135°54′26,08′′ в. д.). Согласно полученной возрастной модели возраст отложений составил 3900 лет. Комплексное исследование, проведенное методами геохимического, хирономидного, диатомового и палинологического анализов, показало, что развитие климатических и экологических условий на побережье Восточного Приморья проходило во многом синхронно с известными для позднего голоцена климатическими фазами. Период примерно с 4200 по 2600 кал. л. н. соответствует первой и второй теплым стадиям японской культуры Дзёмон и поздней трансгрессии Дзёмон. Пик летних температур в районе бухты Лангоу приходится на период между 2900 и 2600 кал. л. н. Похолодание после 2600 кал. л. н. здесь было более умеренным, чем в Японии (холодные стадии Дзёмон и Кофун). Реконструированные температуры были на 1 °С ниже современных, при том что в Японии - ниже на 2-3 °C. Средневековый климатический оптимум (стадия Нара-Хейан-Камакура в Японии) реконструирован для Восточного Приморья с 1250 по 750 кал. л. н. и характеризуется влажным климатом с летними температурами, примерно на 1,5 °С выше современных. Период между 750 и 250 кал. л. н. ассоциируется с малым ледниковым периодом и характеризуется снижением летних температур до 1,5-2 °C ниже современных. В последние 200 лет отмечено обмеление вплоть до почти полного пересыхания водоема. Это время характеризуется температурными флуктуациями с тенденцией потепления климата.

Сочетания степных и тундровых участков в высокогорных котловинах Алтая - Бертекской и Хиндиктигхольской - рассмотрены с точки зрения верификации гипотезы о существовании тундростепей на севере Евразии во время максимума последнего оледенения и их современных ландшафтов-аналогов. Представлены данные о разнообразии почвенно-растительного покрова высокогорных котловин Алтая и выявлены причинно-следственные связи, обусловливающие пространственную дифференциацию природных комплексов. Исследован термический режим на участках с преобладанием степной и ерниковой растительности. Доказана взаимосвязь между дифференциацией почвенно-растительного покрова и различиями в микроклимате и глубине залегания многолетней мерзлоты.

В работе проведен структурно-ритмологический анализ побеговых систем трех видов Atraphaxis . Выявлены межвидовые различия в строении терминальных синфлоресценций, флоральных единиц, генеративных побегов. Продолжительность весенне-летнего цветения курчавок определяется числом и порядком ветвления паракладиев в синфлоресценции и длиной генеративных побегов. Виды различаются по морфологической дифференциации осей и распределению функций между генеративными и вегетативными побегами. У A. frutescens основные скелетные оси развиваются на основе генеративных побегов, выполняющих функцию как ассимиляции, так и репродукции. Этот вид имеет жизненную форму аэроксильного кустарника, кустарничка или полукустарничка, в зависимости от сохранившейся части вегетативной зоны генеративных побегов, что определяется условиями зимовки. У A. replicata основные скелетные оси формируются на основе как генеративных, так и вегетативных побегов. Терминальная аббревиация, т. е. недоразвитие терминальной синфлоресценции у мощных генеративных побегов, создает условия для передачи репродуктивной функции небольшим рано зацветающим генеративным побегам, что позволяет виду адаптироваться к засушливому климату. Формирование многолетней системы осей на основе мощных разветвленных вегетативных побегов у A. pyrifolia дает возможность полнее реализовывать преимущества акротонного ветвления и достичь значительного размера. Специализация генеративных побегов на выполнении репродуктивной функции у этого вида реализована наиболее полно.

Исследована изменчивость метрических признаков трех видов рода Nitraria ( N. schoberi L., N. sibirica Pall., N. komarovii Iljin & Lava ex Bobrov) в 20 популяциях Казахстана. Установлено, что N. sibirica отличается от N. schoberi и N. komarovii мелкими листьями, плодами и косточками, особенностями строения соцветия и цветка. Для N. sibirica характерно большее число цветков в соцветии (в среднем 25-66 шт.) по сравнению с N. schoberi и N. komarovii (в среднем 14-28 шт.). Также N. sibirica отличается от N. schoberi узкими лепестками венчика (в 1,3 раза), мелкими пыльниками (в 1,46 раза по длине и 1,2 раза по ширине) и пестиками (в 1,25 раза по длине и 1,44 раза по ширине). N. komarovii отличается от N. schoberi узкими листьями (в 1,7 раза). У N. komarovii относительно крупные пыльники, особенно по ширине, что в совокупности с более мелкими лепестками венчика отличает этот вид в цветении - цветки N. komarovii выглядят ярко-желтыми, тогда как у N. schoberi они белые, у N. sibirica - светло-фиолетовые. Плоды N. komarovii оранжевые, бледно- или ярко-красные. У N. schoberi плоды темно-бордовые, у N. sibirica - черные. На внутривидовом уровне выявлена стабильность большинства метрических признаков и их независимость, кроме габитуса растений N. sibirica , от 16 исследованных климатических параметров местообитаний. При этом у растений N. sibirica в популяциях из Илийской котловины выявлен целый ряд морфологических особенностей. В этих популяциях растения N. sibirica формируют кусты до 1,8 м высотой, с большим числом цветков в соцветии (до 90 шт.), крупными лепестками венчика (в среднем 3,5 мм длиной; 2,2 мм шириной), мелкими пыльниками (около 0,6 мм), мелкими плодами (5-5,5 мм длиной) и мелкими (около 4 мм длиной) узкояйцевидными косточками. Эти особенности указывают на эколого-географическую дифференциацию N. sibirica в экстрааридных условиях каменистой пустыни котловины и свидетельствуют в пользу отдельного таксономического ранга этих популяций.

Для изучения географической изменчивости холодостойкости насекомых в качестве модели использованы муравьи Lasius flavus из популяций в удаленных регионах (Южная Финляндия, Подмосковье, Амурская область) с контрастными климатами - от вариантов морского до различающихся степенью континентальности. Измерены температуры максимального переохлаждения ( Т _п), пороги переносимых отрицательных температур ( ЛТ _{50 %}), оценены условия зимовки. Проведено сравнение с аналогичными результатами по L. niger и измерениями в единичных гнездах L. alienus , L. psammophilus и L. fuliginosus , опубликованными ранее. Рабочие L. flavus и L. niger обладают близкой холодостойкостью ( ЛТ _{50 %} от -15 до -13 °C, минимальные средние Т _п от -25 до -24 °C) несмотря на обитание в контрастных климатах и расположение зимовочных камер на разной глубине. Показано, что устойчивости к длительному действию отрицательных температур с избытком достаточно для зимовки даже в самой холодной из изученных местностей (пос. Архара в Амурской области); здесь средний из абсолютных минимумов температуры за январь в грунте на глубине расположения зимовочных камер (50 см) не падает ниже -5,9 °C. Более высокие значения параметров отношения к холоду у остальных из названных видов связаны с ранним сбором насекомых, еще недостаточно подготовленных к зимовке. Однако узкий диапазон Т _п (-29 и -27 °C) самых холодостойких особей всех исследованных таксонов позволяет уверенно предполагать равенство с L. flavus и L. niger средних Т _п и порогов ЛТ _{50 %}. Близкая (возможно, одинаковая) холодостойкость изученных насекомых позволяет рассматривать ее в качестве родового признака, аналогично описанному для муравьев рода Myrmica и в противовес роду Formica , виды которого имеют индивидуальные характеристики. Избыточная для зимовки муравьев рода Lasius в теплых климатах Прибалтики холодостойкость не имеет адаптивного значения. Ее можно рассматривать как побочное следствие диапаузы и преадаптацию к низким температурам. Но именно она сделала возможной колонизацию обсуждаемыми видами огромной территории юга Сибири и Дальнего Востока с холодной зимой.

Дана оценка контрастности физико-химических свойств пирогенных почв и потерям углерода спустя 20 лет после крупного пожара в болотном ельнике ( Picea obovata Ledeb . ) одного из долинных комплексов малых рек Кузнецкого Алатау (Республика Хакасия). Площадь пожарища занята в настоящее время березняком ( Betula pubescens Ehrh.) кустарниковым осоково-зеленомошно-гипновым, относящимся к группе кратковременно-производных постпирогенных травяных лесов. Пирогенные почвы (механический и химический недожог), сформированные в результате пассивного тления - термического воздействия ниже точки воспламенения, характеризуются высокой вариацией физико-химических показателей ( Cv 26-37 %). Методами многомерного статистического анализа (кластерного, дискриминантного, канонического) сформированы и статистически обоснованы четыре кластера, отождествляющих пирогенные ряды почв. В совокупном вкладе химических показателей в разграничение кластеров наибольшая доля принадлежит органическому углероду (83 %), значительно меньшая - объемной влажности (15 %). На основании разнообразия и обилия следов пожара в профиле пирогенных почв условно связываем их с влиянием слабого, умеренного, среднего и сильного теплового воздействия. Пропорционально силе огня кластеры почв в 1,6-2,7 раза обогащаются зольными компонентами, содержание которых колеблется от 18,9 до 77 %, в 2,2-4,3 раза уплотняются - объемная масса достигает 0,147-0,421 г/см³, величина рН последовательно смещается с 6,8 до 7,6. Предложен новый подход к оценке потерь углерода в процессе пассивного тления торфа по разнице в содержании до и после пожара, который дополняет традиционный метод учета по глубине прогорания торфяной толщи. В слое 0-20 см пирогеной залежи добавочные потери углерода составляют от 1,6 до 4,0 кг/м², что эквивалентно выбросам в атмосферу 5,9-14,8 кг/м² СО₂. Сведения о дополнительной убыли углерода на стадии пассивного тления торфяной залежи приводятся впервые.

В обзоре представлен анализ современного состояния исследований в области биотестирования, обсуждаются проблемы и способы их решения. Рассматриваются основные принципы применения ферментов в биотестировании, приводятся примеры использования ферментов для обнаружения токсикантов в различных образцах. На основе анализа многочисленных литературных данных оцениваются преимущества и ограничения, а также перспективы применения ферментов для выполнения задач биотестирования. Отдельный раздел обзора посвящен биолюминесцентным ферментативным биотестам, разработанным авторами и успешно реализуемым для экологического мониторинга воды, почвы и воздуха. Обосновывается необходимость разработки батареи ферментативных тестов, позволяющей наиболее полно и точно ответить на вопросы о степени загрязнения объектов окружающей среды.

Проведено сравнительно-геоботаническое исследование трех модельных участков на известняковом плато Емды в подзоне средних пустынь Мангышлака на восточном берегу Каспийского моря (Западный Казахстан). Целью исследования был поиск индикаторов в растительном покрове, отражающих предшествовавшее антропогенное воздействие полуторатысячелетней давности. Участки находятся в сходных эколого-фитоценотических условиях, различаясь по типу и времени антропогенного воздействия на них. Один участок расположен на территории древнего городища III-V вв., второй - на территории, возможно, использовавшейся для земледелия, третий - контроль с минимальным антропогенным воздействием. Установлено, что в структуре растительных сообществ отчетливо выделяются четыре основные синузии, из которых синузия пустынных эфемеров обладает наибольшим видовым разнообразием (61 % от общего числа видов) и может рассматриваться как индикатор прошлой антропогенной трансформации экосистем. На участке с предполагаемым древним земледелием не было обнаружено никаких специфических полевых сорняков, что в совокупности с общими экологическими условиями участка позволило отвергнуть гипотезу о возможном древнем земледелии на этой территории. Показано, что различные виды эфемеров реагируют на такие характеристики микроместообитаний, как влажность, освещенность, засоление и биотурбации почв. В составе синузии выделяются истинные и вынужденные эфемеры. К последним относятся широко распространенные рудеральные виды мезофильной природы ( Buglossoides arvensis и Descurainia sophia ). Они, появляясь в местах с высокой и длительной антропогенной нагрузкой, способны сохраняться в составе растительных сообществ по крайней мере до 1500 лет после снятия нагрузки.