Главная – Журналы – Сибирский экологический журнал 2024 номер 3

Пространственная разнонаправленность климатических изменений обусловливает необходимость создания прогнозных моделей состояния растительного покрова. Предлагаемое нами решение для пространственного моделирования биопродуктивности природных экосистем создает основу для дальнейшей количественной оценки потенциального поглощения СО₂, что в настоящее время считается одной из наиболее актуальных экологических задач. В предлагаемой работе с помощью методов геоанализа условий произрастания отработана оригинальная технология моделирования потенциального распространения биоценозов и их продуктивности, отражающая внутренний аттрактор развития биоценозов под влиянием локальных гидролого-климатических условий их произрастания. Методика реализована для территории юго-востока Западной Сибири в рамках общедоступной ГИС Saga на основе цифровой модели рельефа и данных климатического реанализа WorldClim 2.0. Для прогноза данных на период третьего десятилетия XXI в. использовался региональный климатический прогноз В. В. Паромова на основе адаптивной модели - метода экспоненциального сглаживания. Верификация результатов моделирования выполнялась на основе базы данных “Продуктивность экосистем Северной Евразии”. В результате получены пространственно-распределенные данные в виде растров с высоким пространственным разрешением для среднемноголетней потенциальной биопродуктивности по данным реанализа за 1970-2000 гг. и спрогнозированным данным на период 2021-2030 гг. Выявлена как положительная, так и отрицательная тенденция потенциальной биопродуктивности для различных природных зон юго-востока Западной Сибири, обусловленная пространственной разнонаправленностью изменения теплоэнергетических ресурсов и атмосферных осадков по территории. В целом наблюдаемое потепление на достаточно дренированных территориях способствует увеличению биологической продуктивности агро- и биоценозов, а на переувлажненных - к ее уменьшению.

В 2010-2023 гг. прослежены динамика численности популяций и изменение долевого участия видов в составе сообщества мелких млекопитающих (насекомоядных и грызунов), населяющих склоновый лиственничный лес в окрестностях г. Магадана (Северное Приохотье). Учеты зверьков осуществлялись методами ловушко-линий с использованием ловушек Геро и конусов. В общей сложности отработано 4700 ловушко-суток и 15 720 конусо-суток, поймано 3384 экз. мелких млекопитающих девяти видов, принадлежащих семействам бурозубок (Soricidae), беличьих (Sciuridae), мышиных (Muridae) и хомячьих (Cricetidae). За рассматриваемый период в популяциях равнозубой бурозубки (Sorex isodon) и красно-серой полевки (Craseomys rufocanus) уменьшились относительная численность и амплитуда ее межгодовых колебаний. Доли средней бурозубки (S. caecutiens) и восточноазиатской лесной мыши (Apodemus peninsulae) в сообществе увеличились соответственно в 2,6 и 2,5 раза, одновременно сократившись у равнозубой бурозубки в 2,8 раза и у красно-серой полевки в 3 раза. В результате около 50 % особей в выборках стали принадлежать средней бурозубке и около 30 % - красной полевке (Clethrionomys rutilus). Это, в свою очередь, привело к усилению доминирования (индекс доминирования Симпсона увеличился с 0,21 до 0,34), снижению выравненности (индекс Пиелу сократился с 0,87 до 0,61) и достоверному уменьшению видового разнообразия сообщества мелких млекопитающих (индекс Шеннона сократился с 1,7 до 1,3; t = 10,90, p < 0,001).

Изучено содержание и распределение фтора в двух почвенных катенах, расположенных в бассейнах рек Бурла и Кулунда на территории Кулундинской равнины. Использование метода катен позволило сравнить содержание фтора в почвах разных геохимических позиций рельефа, в зональных и интразональных почвах. По аналогии с другими элементами значение имеет не просто присутствие фтора в объектах окружающей среды, в том числе в почвах, а его концентрации, лежащие в основе двойственного характера их биологической роли - положительной или отрицательной, что требует введения санитарно-гигиенических нормативов на их содержание. В изученных почвах валовое содержание фтора варьирует в диапазоне от 13,9 до 711,03 мг/кг, водорастворимой формы - в пределах от следов до 34,65 мг/кг. Выявлено, что в засоленных солонцах, развивающихся в супераквальных ландшафтах, содержание валового и водорастворимого фтора имеет соответственно экологически критические и недопустимые концентрации, поэтому использование данных почв в сельскохозяйственном производстве сопряжено с риском накопления избыточного количества фтора в организме животных и человека.

На основе расчета коэффициентов межвидовой сопряженности Бравэ установлена современная типологическая структура растительности, представленная восьмью плеядами: пихтарники с Abies sachalinensis, ельники с Picea ajanensis, заросли Sasa senanensis (о. Шикотан), ильмово-кленовые леса с Acer ukurunduense и Acer mayrii (о. Кунашир), кленово-дубовые леса с Acer mayrii и Quercus crispula (о. Итуруп), заросли Juniperus sargentii (о. Шикотан) и сообщества с Pinus pumila (о. Итуруп, Кунашир), ольхово-березовые фитоценозы, тростниково-крупнотравные и приморские луга; рудеральная растительность. Видовое разнообразие растений обеспечивается за счет местных видов восточноазиатского происхождения. Вдоль береговой линии представлена амфипацифическая группа, демонстрирующая родство местных видов с североамериканской флорой. По нарушениям возрастает доля заносных растений. Коренными фитоценозами являются пихтарники и ельники, а также заросли Pinus pumila и Juniperus sargentii в горах и на скалах. Под воздействием неблагоприятных факторов коренные группировки сменяются березняками с Betula ermanii и вторичными лугами, в том числе рудерально-разнотравно-злаковыми ценозами; на местах вырубок и пожаров - бамбучниками с Sasa senanensis. По предварительным оценкам на долю нарушенных земель на Шикотане приходится 40 % территории, из них 30 % обусловлено антропогенным воздействием, а 10 % - природными факторами. На Кунашире эти показатели составляют соответственно 16 и 17 %, на Итурупе - 23 и 16 %. Показано, что несмотря на вторичный характер зарослей Sasa senanensis эти сообщества играют ключевую роль в предотвращении дальнейшей деградации природных комплексов, эрозии почв и развития экзогенных геологических процессов.

Одним из важнейших этапов предотвращения дефолиации лесов является его прогнозирование. Значительную роль в формировании массовых размножений лесных дефолиаторов играет погода. Именно с использованием погодных данных в качестве предикторов был построен ряд моделей, более или менее успешно работающих. Мы предприняли такую попытку для сибирского шелкопряда (Dendrolimus sibiricus Tschetv.) - одного из наиболее опасных филлофагов южной тайги Сибири. Для модельной территории (южная тайга и подтайга Томской и Кемеровской областей, Красноярского края) построена модель на основе градиентного спуска (алгоритм XGBoost). Точность предсказания вспышек составила 0,952. Основными предикторами были температурные условия вегетационного периода за 4 и 5 лет до зафиксированного начала вспышки.

Проведен геоботанический анализ 160 степных и экотонных растительных сообществ с участием злаков на севере Нижнего Поволжья (в пределах Саратовской области). Во флоре региона и в изученных фитоценозах видовое разнообразие апомиктичных злаков значительно уступает разнообразию их амфимиктичных сородичей. Так, во флоре Саратовской области злаки представлены 133 видами, из которых только у 24 видов зарегистрированы эмбриологические признаки факультативного апомиксиса. В изученных фитоценозах обнаружено 34 амфимиктичных и 17 апомиктичных видов злаков. При этом доминанты в них в равной степени представлены как амфимиктичными (14 видов), так и апомиктичными злаками (9 видов). Амфимикты доминируют в 64 фитоценозах, апомикты - в 48. Фитоценозы с доминированием злаков сходны по видовому богатству и выравненности. Количество растительных сообществ, в которых апомиктичные злаки являются содоминантами, достоверно превышает количество растительных сообществ с содоминированием амфимиктов (46 и 22 соответственно). Полученные данные свидетельствуют об успешной конкуренции апомиктичных злаков с амфимиктами и их весомом вкладе в сложение степных и экотонных фитоценозов севера Нижнего Поволжья.

Анализ современных научных представлений показал, что отсутствует единое мнение по определению энергии органического вещества в экосистемах, а текущие методики нуждаются в детализации. В статье представлены результаты применения методики покомпонентной оценки количества энергии органического вещества экосистемы с применением энергетического подхода. Методика представляет собой определение энергетических показателей для фитомассы, мортмассы и почв, а также изучение основных источников энергии, участвующих в формировании экосистемы. Исследования проводились на первой надпойменной террасе правобережья р. Ушайки в Томской области, покрытой преимущественно луговой растительностью с единичными деревьями сосны обыкновенной. Материал для апробации методики получен в полевых условиях в масштабе на уровне ландшафтной фации. В лабораторных условиях энергопотенциал рассчитывался методами определения теплоты сгорания при непосредственном сжигании с использованием калориметра для фракций модельного дерева, травяной растительности, мортмассы. По результатам исследования основными источниками энергии для экосистемы являются Солнце и выпадающие осадки, которые предоставляют 3,357∙10⁹ Дж/м²/год. Суммарное количество энергии органического вещества экосистемы на текущий момент, представляющее ее энергетический потенциал, составляет 1,523∙10¹³ Дж/га, из которых энергопотенциал фитомассы травяного покрова - 55,01∙10⁹ Дж/га, древесных насаждений сосны обыкновенной - 1,29∙10¹³ Дж/га, мортмассы - 43,058∙10⁹ Дж, почв - 6,754∙10¹² Дж. Результаты проведенной работы могут быть применены для ведения сельского хозяйства, территориального районирования, мониторинга, рекреации, создания специальных экологических зон.

Длинноцепочечные алкеноны продуцируются исключительно некоторыми видами микроводорослей Isochrysidales отряда гаптофитовых (Haptophyta). Это полиненасыщенные метил- и этилкетоны C35-C42 с 2-4 транс -двойными связями в алифатической цепи. Длина углеводородной цепи и степень ненасыщенности двойных связей данного класса липидов могут варьировать в зависимости от условий среды обитания их продуцентов. Данный класс веществ хорошо сохраняется в донных отложениях морей и озер и поэтому может служить палеоиндикатором климатических изменений. В настоящее время активно ведутся исследования по выявлению функциональных зависимостей состава длинноцепочечных алкенонов от температуры и солености воды в континентальных водоемах. В аридных регионах соленые бессточные озера чутко реагируют изменением объема воды и ее солености на вариации баланса “осадки - испарение”, а следовательно, отложения таких озер являются источниками информации о вариациях влажности климата в прошлом. В настоящей работе мы проанализировали вертикальный профиль длинноцепочечных алкенонов в верхней части донных отложений соленого оз. Утичье-3, расположенного в степном регионе юга Сибири, и сопоставили его с изменениями уровня поверхности и солености воды озера, зарегистрированными за период около 100 лет. Показано, что содержание длинноцепочечных алкенонов в отложениях может увеличиваться в периоды повышенной солености. Следовательно, состав алкенонов может быть использован для реконструкции изменений солености по донным отложениям бессточных озер, а значит, можно выявить засушливые периоды в истории климата степной зоны юга Сибири.

Проблема различий в скоростях эволюции между разными видами животных и растений обсуждается в последние годы очень интенсивно, и в связи с этим остро встает вопрос о том, насколько справедлива так называемая гипотеза молекулярных часов. Мы провели поиск научных публикаций, содержащих медианные сети, включающие гаплотипы митохондриальных генов для близкородственных бореальных и арктических (или расселявшихся через Арктику) видов рыб. Во всех семи случаях, проанализированных нами, у арктических таксонов или таксонов, прошедших через Арктику в ходе филогенеза, скорость нуклеотидных замен была выше, причем данная закономерность, как оказалось, подтверждается статистически. Таким образом, формирование новых таксонов рыб в полярных широтах сопровождается быстрой эволюцией митохондриальной ДНК, что, по-видимому, отражает проявление их адаптации к новой среде обитания. Помимо этого видообразование у рыб в Арктике сопровождается, как правило, множественными слияниями хромосом. Таким образом, и наши, и литературные данные дают веские основания сомневаться в справедливости гипотезы молекулярных часов.

В работе представлены сведения о популяционных параметрах скорпены из разных прибрежных районов Крыма, его темпе роста, а также спектре питания. Современная кормовая база скорпены из юго-восточной части отличается от таковой в 1940-1950 гг.: в Севастопольском регионе скорпена преимущественно потребляет рыбу, а в акваториях г. Феодосии - ракообразных. Основные изменения пищевых объектов в зависимости от возраста ерша связаны с составляющими - декаподами и рыбой. В юго-восточной части Крыма мелкие виды рыб преобладают в пищевом рационе скорпены, что и сказалось на более высоком темпе роста исследованного объекта. В возрасте 6 лет и старше ерш в этих акваториях потребляет преимущественно декапод. В севастопольских акваториях пищевой рацион в зависимости от возраста существенно не изменяется, поэтому рыбная составляющая в желудке скорпен старших возрастных групп позволяет ей расти быстрее. Тем не менее существенных достоверных отличий в скорости роста рыб из двух районов не установлено. Приведенные в статье данные о физико-химических параметрах воды, а также распределении донной водной растительности в двух основных районах исследований демонстрируют слабые различия по качеству занимаемого ареала и являются удовлетворительными для изученного донного хищника. Средний возраст ерша из Карадага составлял 5,9 года, наиболее многочисленная возрастная группа - 4 года, средний возраст особей из акватории Севастополя - 3,72, наиболее многочисленная возрастная группа - 3 года. В севастопольском регионе скорпена до 5-го года жизни крупнее, чем в районе г. Феодосии, а с 6-годовалого возраста - наоборот. Несмотря на это в большинстве случаев упитанность ершей из акваторий юго-восточного Крыма была выше.

Чтобы получить представление о разнообразии трематод у моллюска-вселенца Viviparus viviparus, была исследована встречаемость личинок трематод (церкарий и метацеркарий) в р. Туре в районе г. Тюмени, Западная Сибирь. Всего исследовано 53 моллюска с высотой раковины 17-32 мм. Обнаружено три вида трематод: церкарии Cercaria nigrospora (3,77 %), церкарии Neoacanthoparyphium echinatoides (5,56 %), метацеркарии N. echinatoides (58,5 %, 47-279), неинцистированные метацеркарии Leucochloridiomorpha constantiae (62,3 %, 2-69).