Главная – Журналы – Сибирский экологический журнал 2022 номер 5

Динамика лесной биомассы бореальных лесов оказывает существенное влияние на глобальные углеродные циклы. Оценки биомассы способствуют пониманию углеродного баланса лесной растительности в Сибири. Рассмотрены методики оценок надземной биомассы лесов на основе радиолокационных данных дистанционного зондирования, используемые в современных исследованиях (2010-2021 гг.). Описываются применяемые методики оценок биомассы, включая этапы полевых исследований, предварительной обработки данных, и моделирования связей данных дистанционного зондирования (ДЗ) с биомассой. Радиолокационное зондирование обладает ограниченными возможностями для оценки биомассы лесов, связанные с характеристиками съемочной аппаратуры и параметрами древостоев. В современных исследованиях производится комбинирование оптических и радиолокационных данных ДЗ, позволяющее получить более точные оценки биомассы с помощью моделей регрессий, машинного обучения и специальных методик (BIOMASAR, SWCM, MaxEnt). Применение данных об оптической глубине растительного покрова, оцененной по данным микроволновой съемки, позволяет решить проблему насыщения при оценке больших величин биомассы. Cравнение точностей методик оценки биомассы затруднено из-за отсутствия единых подходов проведения экспериментов и вычисления погрешностей. Ошибки оценки биомассы на основе оптических и радиолокационных данных значительно варьируются и в среднем составляют ~25 %. Оценка биомассы бореальных лесов Сибири затруднена из-за малого количества опорных полевых материалов. В настоящее время для оценки биомассы бореальных лесов с высоким пространственным разрешением является перспективной разработка методики на основе алгоритмов машинного обучения применительно к данным радиолокационного дистанционного зондирования со спутников Sentinel-1 и ALOS-PALSAR.

На основе ландшафтной дифференциации территории сделана оценка гидрологической роли доминирующих в бассейне Подкаменной Тунгуски лесных сообществ по их вкладу в суммарное испарение на водосборе. Использованы показатели эвапотранспирации, полученные по данным дистанционного зондирования Земли MODIS Global Evapotranspiration Project (MOD16 ET), в которых учитываются климатические показатели исследуемой территории, типы подстилающей поверхности, а также разнообразие растительного покрова. Исследования показали, что эвапотранспирация выделенных классов лесной растительности характеризуется значительной изменчивостью как в пространстве, так и во времени. Вариабельность эвапотранспирации по годам в первую очередь связана с изменчивостью метеорологических элементов и величиной листового индекса. В пространственном аспекте изменчивость испарения определяется общеклиматическими характеристиками района исследований и различными вариантами породного состава лесных насаждений. В результате анализа данных выявлена тенденция снижения годовой эвапотранспирации в бассейне Подкаменной Тунгуски с 2000 по 2014 г. Сравнительный анализ трендов эвапотранспирации с трендами температуры воздуха и осадков подтверждает, что тенденция к снижению эвапотранспирации обусловлена изменением климатических условий на тестовой территории. Установлено, что ландшафтная структура водосборов может быть использована для индикации процессов, формирующих эвапотранспирацию как важную составляющую водного баланса, и для определения гидрологически значимых границ ландшафтов. Оценка испарения с поверхности суши по данным дистанционного зондирования Земли (продукт MOD16 ET) может быть использована при водобалансовых расчетах в различных по масштабам водосборных бассейнах, особенно при отсутствии базы данных по стоку.

Проведено сравнительное изучение морфологии прикрепительных клапанов трех видов диплозоид (Monogenea: Diplozoidae) с жабр рыб из загрязненных водоемов (р. Обь, Рыбинское водохранилище, Россия) и незагрязненного оз. Тана (Африка). Исследование прикрепительных клапанов выявило большое число аномалий у Paradiplozoon megan (Bychowsky et Nagibina, 1959) от язя и Diplozoon paradoxum von Nordmann, 1832 от леща, пойманных в р. Обь и Рыбинском водохранилище. Различные аномалии строения клапанов обнаружены также у Paradiplozoon spp. от усачей из оз. Тана, которое не испытывает промышленного загрязнения. По литературным данным аномалии в строении прикрепительного аппарата у диплозоид обнаружены и в относительно чистых водоемах. Только в чистых водоемах регистрируется такой тип аномалий, как образование зачатков пятого и шестого клапанов. Выдвигается гипотеза, что загрязнение водоемов - не основная причина образования аномалий строения клапанов, существует естественная (“фоновая”) частота встречаемости аномалий у диплозоид.

В ходе адаптации видов птиц к обитанию на урбанизированных территориях формируются их специализированные городские популяции, отличные по многим биологическим и экологическим особенностям от птиц своего же вида в естественных ландшафтах. Вяхирь - один из наиболее характерных представителей синурбизированных видов птиц, который за прошлое столетие смог успешно освоить города на большей части Европы. В данной публикации рассмотрена история формирования синурбизированных группировок вяхиря в Беларуси, а также оценены различия в биологии размножения лесных и городских птиц на основании исследований, проведенных в 2000-2021 гг. За этот период собрана информация о 109 случаях гнездования вяхиря в лесных формациях и 368 случаях - на урбанизированных территориях. В ходе исследований установлено, что по-прежнему происходит расширение границ распространения городских вяхирей на север и восток Беларуси. К настоящему времени городскими птицами освоено около 70 % территории республики. Анализ данных по гнездованию вяхиря показал, что существуют отличия между лесными и городскими птицами, обусловленные обитанием последних на урбанизированных территориях. Несмотря на отсутствие четких различий в фенологии прилета вяхирей в города и естественные ландшафты, городские птицы приступают к гнездованию заметно раньше, а период размножения у них длится значительно дольше. К тому же доля птиц, размножающихся более одного раза в сезон, больше, чем у лесных птиц. Выявленные особенности выбора мест для гнездования у городских птиц, отличные от лесных, обусловлены как особенностями композиции зеленых насаждений в городах, так и влиянием хищничества. Установлено, что в весенний период (апрель - май) доля неуспешных гнезд достигает максимума. Успех же размножения вяхиря на урбанизированных территориях составляет 52 % всех случаев гнездования.

Впервые изучена дифференциация по микросайтам населения жуков-навозников - обитателей конского помета в Южном Сихотэ-Алине, Приморский край. Гетерогенность субстрата оказывает существенное влияние на распределение жуков по микростациям. Ключевым фактором, влияющим на сезонную динамику видового состава, численности и биомассы жесткокрылых в различных участках помета, является температурно-влажностный режим. Показано, что приуроченность отдельных видов навозников к участкам конского навоза может служить способом разделения их экологических ниш и способом избегания конкуренции внутри одной функциональной группы.

По результатам почвенных сборов дождевых червей Омской области за 9 лет, в период с 2009 по 2018 г., проанализировано их население с целью выявления основных факторов среды, связанных с территориальной неоднородностью видового богатства и плотности группы. Выделено пять типов населения люмбрицид, два из которых разделены на два подтипа каждый, где обнаружено 10 видов и 2 подвида дождевых червей. Установлено, что наибольшее влияние на распределение червей оказывают такие факторы среды, как зональность и подзональность, глубина залегания почвенного слоя и, в меньшей степени, характеристика рельефа: 9, 7 и 0,7 % учтенной дисперсии матрицы сходства по плотности соответственно. В целом все природно-антропогенные факторы среды и их сочетания (режимы) объясняют 38 % учтенной дисперсии, коэффициент множественной корреляции - 0,62. Лидерами по доле от плотности населения в большинстве таксонов классификации стали виды-вселенцы европейского происхождения: Dendrobaena octaedra (7-52 %), Aporrectodea caliginosa (15-74 %) и нативный Eisenia n. nordenskioldi (6-28 %), а также виды-вселенцы азиатского происхождения: E. ventripapillata (42 %) и E. nana (16 %) - для территорий южной лесостепи и степи. Такие изменения в населении дождевых червей, а именно замена нативных видов комплекса Eisenia nordenskioldi на виды-вселенцы, способны существенно повлиять на характеристики почвы и экосистемные услуги, определяемые дождевыми червями.

Регулирование речного стока вследствие строительства ГЭС и плотин приводит к значительной трансформации пойменных экосистем и их компонентов в нижнем бьефе. Одним из способов оценки экологического состояния природных ландшафтов является определение ферментативной активности. Вместе с тем в мировой литературе данных по активности ферментов в пойменных ландшафтах, не только нарушенных, но и естественных, незаслуженно мало. Данный факт связан с трудностями в исследовании пойменных территорий, высокодинамичных природных объектов с сильным варьированием свойств и параметров в пространстве и времени. Данной работой мы частично восполняем этот пробел, показывая, можно ли использовать активность ферментов для оценки экологического состояния пойменных почв при длительном регулировании речного стока. В качестве примере взята р. Зея, зарегулированная Зейской ГЭС с 1975 г. Определена активность ферментов (фосфатазы, уреазы, каталазы, полифенолоксидазы и пероксидазы) в пяти типах пойменных ландшафтов: луг на прирусловой пойме; луг, пашня и лес на центральной пойме; болото в притеррасном понижении. Установлена высокая активность фосфатазы (макс. до 10 мг/г) и низкая активность уреазы (макс. до 0,55 мг/г) и каталазы (макс. до 0,55 г/см³). Активность полифенолоксидазы (макс. до 85 мг/100 г) и пероксидазы (макс. до 290 мг /100 г), выраженная через коэффициент гумусонакопления (мак. 41 %), указывает на средний уровень плодородия почв поймы. Разнообразие ферментов оценивалось с помощью индекса Пиелоу и геометрического среднего. Определено, что в условиях длительного регулирования лучшие показатели ферментативной активности характерны для почв под пойменным лесом, минимальные - для почв пашни. Единого почвенного параметра, который бы достоверно влиял на все ферменты, не выявлено. Фосфатаза, уреаза и каталаза проявляют значимые положительные взаимосвязи с обменной кислотностью. Сильные положительные взаимосвязи у каталазы с органическим веществом и отрицательные - с pH. Полученные данные позволяют констатировать, что длительное регулирование речного стока приводит к снижению активности и разнообразия ферментов.

Исследованы состав и содержание фенольных соединений в листьях растений Dasiphora fruticosa, произрастающих на территории Дальнего Востока, Южной и Восточной Сибири в диапазоне географических координат 43°13′-62°52ʹ с. ш. Состав фенольного комплекса D. fruticosa представлен 16-22 компонентами и остается постоянным, его варьирование происходит в основном за счет минорных компонентов. Установлены семь флавонолгликозидов - гиперозид, изокверцитрин, рутин, авикулярин, кверцитрин, астрагалин, рутинозид кемпферола, два агликона - кверцетин и кемпферол, а также эллаговая кислота и ее гликозид с использованием методов ВЭЖХ и УФ-спектрометрии. Содержание суммарного содержания фенольных соединений в листьях растений варьировалось от 13,5 до 28,3 мг/г, гликозидов кверцетина - от 4,8 до 17,3 мг/г, гликозидов кемпферола - от 0,1 до 1,3 мг/г. Суммарное содержание эллаговых дубильных соединений в листьях изменялось от 6,9 до 12,9 мг/г. Выявлена связь накопления фенольных соединений в листьях D. fruticosa с абиотическими факторами. Обнаружено, что с усилением инсоляции на фоне снижения теплообеспеченности и суммы осадков за год и в период с апреля по октябрь содержание всех отдельных компонентов возрастало, за исключением авикулярина, содержание которого, напротив, снижалось. Показано, что содержание фенольных соединений (в сумме и по группам) на 53-75 % определяется теплообеспеченностью, флавонолов - на 50-91 % суммой осадков и на 50-54 % - солнечной радиацией. Накопление эллаговых соединений в листьях у D. fruticosa на 60 % определяется теплообеспеченностью, остальные факторы имеют низкую значимость. На накопление фенольных соединений D. fruticosa влияют теплообеспеченность, осадки и солнечное излучение.

Изучено влияние техногенного загрязнения на содержание биологически активных веществ и антиоксидантную активность плодов Rosa corymbifera Borkh. В условиях техногенной среды (на примере Донецкого региона) выявлено повышение концентрации антоцианов, дубильных веществ и оксикоричных кислот на фоне снижения уровня флавоноидов, аскорбиновой кислоты и полисахаридов. Наиболее значительно в условиях антропогенного прессинга изменяется содержание флавоноидов. Выявлено существенное (в 2 раза) повышение антиоксидантной активности в условиях техногенной нагрузки. Исследована взаимосвязь содержания тяжелых металлов (свинца, кадмия, ртути) в почве (подвижные формы) и плодах. Оценено соответствие плодов R. corymbifera, заготовленных на территории Донецкого региона, требованиям нормативной документации.

Исследование проведено с целью изучения реакции растений Darlingtonia californica Torr. на воздействие ионов Cu, Co и Mg в культуре in vitro. Для этого испытаны следующие концентрации минеральных солей: 0,1 (контроль), 10, 25, 50, 75 и 100 μМ CuSO₄∙5H₂O (что соответствует 0,006, 0,6, 1,6, 3,2, 4,8 и 6,4 мг/л водорастворимых ионов Cu); 0,1 (контроль), 10, 25, 50, 75 и 100 μМ CoCl₂∙6H₂O (что соответствует 0,006, 0,6, 1,5, 3,0, 4,4 и 5,9 мг/л водорастворимых ионов Co) и 1500 (контроль), 4500, 7500, 10500, 15000 μМ MgSO₄∙7H₂O (что соответствует 36, 108, 181, 253 и 362 мг/л водорастворимых ионов Mg). Результаты показали прямую значительную корреляционную зависимость накопления ионов Cu, Co и Mg в растениях D. californica в зависимости от их содержания в питательных растворах. Максимальное накопление ионов отмечено через 45 дней культивирования: Cu - 138,24 мг/кг сухого вещества, Co - 249,92 мг/кг, Mg - 4722,26 мг/кг. Показано, что используемые концентрации не оказывали существенного влияния на параметры роста и развития растений в культуре in vitro. Проведенные морфоанатомические исследования подтверждают высокий уровень экологической адаптации данного вида к экстремальным условиям. Кроме того, растения не требовали специфичных культуральных условий, низких положительных температур для корневой системы, способны расти на богатых по минеральному составу питательных средах при температуре 24 ± 1 °C. Результаты показывают, что растения D. californica способны накапливать ионы Cu, Co и Mg и хорошо переносят высокие концентрации данных элементов в питательных средах в условиях in vitro, однако они не характеризуются повышенной потребностью в данных элементах для нормального роста и развития.