Главная – Журналы – Сибирский экологический журнал 2026 номер 1

Предложено экологическое объяснение причин преобладания эйкозапентаеновой кислоты (20:5n-3, ЭПК) в липидах основных продуцентов водных экосистем - диатомовых водорослей и альфа-линоленовой кислоты (18:3n-3, АЛК), в липидах основных продуцентов наземных экосистем - семенных растений. Уникальной особенностью фотосинтетических мембран является наличие в них конических не-бислойных липидов моногалактозилдиацилглицеридов (МГДГ), отсутствующих как в других мембранах растительных клеток, так и в мембранах клеток животных. Свойства не-бислойности (способность к формированию инвертированной конической формы) молекулам МГДГ придают ацильные цепи полиненасыщенных жирных кислот, тогда как с насыщенными цепями эти молекулы превращаются в обычный цилиндрический бислойный липид. МГДГ, являясь структурными липидами мембраны, обеспечивают ее важнейшие физико-химические свойства, часто обобщенно определяемые как “текучесть”, такие как скорость вращения молекул, диффузия, проницаемость, свободный объем, дефекты упаковки, латеральное давление и изгибное напряжение, от которых зависит эффективность функционирования мембранных белков. Главной экологической особенностью диатомей и других морских и пресноводных водорослей “красной” эволюционной линии, отличающей их от зеленых растений, является фотосинтез при быстром изменении интенсивности света в условиях циркуляции в перемешиваемом поверхностном слое водной толщи или в приливно-отливном цикле в литорали. Основные способы световой адаптации зеленых растений - изменение морфологии хлоропластов, а также числа и структуры светособирающих комплексов и их антенн, являются слишком медленными для подобных морских условий. Световая адаптация диатомей достигается за счет быстрой работы ксантофиллового цикла (КЦ) и нефотохимического тушения, в разы превышающих быстродействие аналогичных процессов у представителей “зеленой” эволюционной линии. Решающее значение для эффективного функционирования КЦ имеет наличие достаточного количества конических не-бислойных структурных липидов, а именно МГДГ, обеспечивающих солюбилизацию ксантофиллов и внедрение деэпоксидазы в мембрану. Вероятно, ЭПК в составе МГДГ диатомей имеет ключевое значение для быстрой работы КЦ, придавая молекулам структурных липидов необходимую инвертированную коническую форму, которая не может быть в полной мере обеспечена менее ненасыщенной короткой цепью АЛК.

В последние десятилетия во многих пресноводных и прибрежных морских экосистемах наблюдается усиление поступления в водную среду хромофорных растворенных органических веществ наземного происхождения, в первую очередь гуминовых веществ (ГВ). Это явление в англоязычной литературе получило название brownification, что на русский можно перевести как “побурение” вод. Поступление ГВ в водоемы сопровождается изменением оптических, химических и трофических характеристик вод. В настоящем междисциплинарном обзоре обобщены современные научные данные о воздействии гуминовых веществ на первичную продукцию фитопланктона, трофическую структуру и видовой состав сообществ в условиях климатических изменений. Рассматриваются ключевые механизмы воздействия: изменение светопроницаемости, усиление стратификации, перенос биогенных элементов и участие ГВ в окислительно-восстановительных процессах. Показано, что при умеренной гумификации возможна стимуляция продукционных процессов за счет переработки аллохтонных органических веществ бактериями и фотодеструкции, высвобождающих дополнительные биогенные элементы. Однако при высоких концентрациях ГВ наблюдается угнетение фотосинтетической активности, смещение питания фитопланктона в сторону миксотрофии и снижение его биоразнообразия. Изменение спектрального состава света дает преимущество группам с дополнительными пигментами и со способностью активно перемещаться в столбе воды (криптофиты, динофлагелляты, цианобактерии). Это может приводить к снижению трофической эффективности экосистем. Реакция экосистем на гумификацию зависит от географических, климатических и морфометрических особенностей водоемов. Особое внимание уделено бореальным и арктическим регионам, где таяние вечной мерзлоты и рост осадков усиливают сток ГВ. Обозначены ключевые направления будущих исследований: определение порогов резких изменений, оценка роли миксотрофии в круговороте углерода и разработка регионально-специфичных стратегий адаптации. Обзор подчеркивает важность комплексного подхода к оценке экосистемных последствий гумификации водоемов.

Обсуждаются результаты ДНК-штрихкодирования Tubifex tubifex из различных водоемов бассейна р. Вычегда (Республика Коми). Молекулярно-генетический анализ 32 образцов из 14 точек, основанный на последовательности нуклеотидов фрагмента гена первой субъединицы цитохромоксидазы (cox1) митохондриальной ДНК, выявил шесть устойчивых линий (A, B, C, D, E, J) с межвидовым расстоянием 17-24 %. Установлена значимая корреляция между генетическим разнообразием вида и условиями местообитаний (гидрологическими и химическими параметрами воды и донных отложений). Обнаруженная экологическая дифференциация подтверждает неоднородность адаптаций внутри T. tubifex и подчеркивает важность учета генетической структуры популяций олигохет при оценке экологического состояния водоемов.

Проведен анализ ретроспективных литературных данных и результатов собственных исследований ихтиопланктона прибрежной акватории Юго-Восточного Крыма в период 1950-2024 гг. Сбор проб осуществлялся в прибрежной зоне в режиме вертикальных и горизонтальных поверхностных ловов. Представлена информация о таксономическом составе, структуре и динамике численности ихтиопланктонного комплекса. Более чем за 70-летний период исследований идентифицированы икра и личинки 66 видов рыб из 33 семейств. Восстановление численности и видового состава ихтиопланктонных комплексов после коллапса экосистемы черноморского шельфа 1990-х годов происходило на фоне климатических изменений, которые оказывают существенное влияние на гидрологический режим и термохалинную структуру акватории Азово-Черноморского бассейна. В последние годы исследований наблюдается увеличение количества видов, в том числе за счет средиземноморских вселенцев, выявлена смена доминантных и субдоминантных видов.

Структурные и функциональные характеристики планктонных сообществ широко используются в качестве экологических индикаторов потепления Мирового океана. В аспекте многолетней изменчивости они указывают на существование монотонных отрицательных, положительных и “нулевых” трендов. Последние можно рассматривать как феномены региональной устойчивости планктонных сообществ к глобальному потеплению. На основе данных по результатам обработки сборов проб, имеющихся в архивах и международных базах данных, выполнен анализ межгодовой изменчивости биомассы зоопланктона и индексов его видового разнообразия в Аравийском, Средиземном и Черном морях (2000-2023 гг.). Для сравнения привлечены данные по измерениям биомассы в пяти других регионах Атлантического и Тихого океанов. Показано, что продолжительность существования феноменов региональной устойчивости планктонных сообществ составляет от нескольких лет до десятков лет, в широком диапазоне видового разнообразия и трофности вод. В большинстве исследованных регионов отсутствию межгодовых трендов биомассы зоопланктона соответствовало их отсутствие в межгодовой изменчивости концентрации хлорофилла а как показателя биомассы фитопланктона. Такое соответствие косвенно указывает на трофическую основу межгодовой устойчивости биомассы зоопланктона.

В работе изучалась сезонная динамика обилия, размерно-возрастного состава и продукции личинок ручейников Apatania crymophila McLachlan, 1880, формирующего плотные скопления на водном мхе на термически и гидрологически измененном участке р. Енисей в нижнем бьефе Красноярской ГЭС. Показатели обилия личинок, обитающих на водном мхе, достигали максимальных величин в октябре 2022 и 2023 гг. и в августе 2021 г., что было обусловлено сезонным ходом температуры воды. Максимальные величины численности личинок на биомассе мха варьировались от 1242 до 4037 экз∙кг^-1 сырой массы мха, а величины сырой биомассы личинок - от 1,78 до 3,15 г∙кг^-1 кг сырой массы мха. Выявлено влияние уровня воды в реке на количественные показатели и число поколений личинок A. crymophila. При аномально низком уровне воды в сезоне 2022 г. в популяции личинок зарегистрировано меньшее число новых поколений и меньшая (в 1,8 раза) величина продукции биомассы личинок за сезон, чем в 2023 г., когда уровень воды был близок к среднемноголетнему. Сезонная динамика личинок A. crymophila на исследованном участке р. Енисей отличалась от сезонной динамики популяции этого вида, обитающего в естественных водотоках с неизмененным термическим режимом, сдвигом максимума обилия на осень и наличием большего числа поколений за сезон. Следовательно, на термически измененном участке р. Енисей ниже плотины Красноярской ГЭС сложились условия, благоприятствующие массовому развитию ручейников A. crymophila, в том числе за счет обилия на этом участке водного мха, который обеспечивает беспозвоночных этого вида ресурсами, способствующими поддержанию плотной популяции. Полученные результаты показали, что беспозвоночных, обитающих на водном мхе, следует учитывать при оценке продукции органического вещества в р. Енисей.

Рассмотрены особенности размножения и структуры популяции красной полевки в северной тайге Западной Сибири. Отлов грызуна проводили в бесснежный период с помощью ловчих канавок (направляющих заборчиков) и ловушко-линий. В северной тайге в южной полосе за 9-летний период и северной полосе за 4-летний период учтено 2704 красные полевки. Участие в размножении самок устанавливали по наличию эмбрионов и плацентарных пятен, участие самцов - по наличию сперматозоидов в придатке и размерам семенника. Возраст полевок определяли по развитию корней М², а также использовали массу, длину тела, развитие тимуса. У взрослых перезимовавших полевок репродуктивный период длится до пяти, а у прибылых - до трех месяцев. Перезимовавшие самцы сохраняют половую активность на протяжении всего бесснежного периода. Перезимовавшие самки южной полосы приносят три выводка, самки-сеголетки - два. Большая часть перезимовавших самок северной полосы дает два и в редких случаях возможен третий помет, самки-сеголетки - два выводка. В южной полосе в апреле - мае, а в северной и в июне популяция красной полевки представлена исключительно перезимовавшими животными. В августе и сентябре повсеместно доминируют сеголетки. Среди взрослых и молодых животных преобладают самцы, лишь в конце лета и осенью среди перезимовавших животных численный перевес смещен в сторону самок.

Микроб чумы (Yersinia pestis) является уникальным в семействе возбудителей кишечных инфекций семейства Yersiniaceae (Enterobacteriaceae) и роде Yersinia. Это единственный вид семейства и рода, который в природных условиях передается в популяциях грызунов не алиментарным путем, как типичные кишечные патогены, а трансмиссивным способом - через укусы блох, что свидетельствует о каких-то необычных обстоятельствах его видообразования. Высказывается мнение, что таким особенным обстоятельством было раневое заражение популяций монгольского сурка (Marmota sibirica) возбудителем псевдотуберкулеза 1-го серотипа (Y. pseudotuberculosis O:1b) или, иначе, дальневосточной скарлатиноподобной лихорадкой (ДСЛ). Абиотическим триггером видообразования послужило максимальное сартанское похолодание, захватившее обширные территории Центральной Азии на рубеже плейстоцена и голоцена 22-15 тыс. лет назад. Глубокое промерзание грунта в поселениях монгольского сурка вызвало изменение поведения личинок сурковой блохи Oropsylla silantiewi - переход в силу положительного термотаксиса от сапрофагии в выстилке промерзающих гнезд к гематофагии на телах животных во время зимней спячки. Личиночная гематофагия, в свою очередь, привела к проникновению возбудителя ДСЛ из ротовой полости напрямую в кровь сурков через раны, созданные личинками блох на слизистой ротовой полости. Аберрантное устойчивое раневое заражение сурков ДСЛ вызвало изменение генного потока и стало причиной видообразования Y. pestis. При этом формирование нового вида, согласно оптимистичному варианту экологического сценария, проходило в трех географических популяциях монгольского сурка автономно, (почти) одновременно возникли три исходных микробных подвида 2.ANT3, 3.ANT2 и 4.ANT1, ставшие в дальнейшем основой всего мирового внутривидового разнообразия этого патогена.

Приведены результаты паразитологического и метагеномного исследования двух гнезд длиннохвостого суслика, добытых в Тувинском горном очаге чумы (Монгун-Тайгинский кожуун Республики Тыва). Фауна кровососущих членистоногих обоих гнезд образована блохами Citellophilus tesquorum Wagn., Frontopsylla elatoides Wagn., Rhadinopsylla li transbaikalica Ioff et Tifl., Oropsylla alaskensis Baker, Neopsylla mana Wagn. и клещами Haemogamasus mandschuricus Vitzthum и Hg. hodosi Goncharova et Buyakova. В гнезде № 1 единично присутствовали F. hetera Wagn., F. frontalis baikal Ioff. По размерам, глубине залегания, длине хода до гнездовой камеры, видовому составу и физиологическому состоянию эктопаразитов гнезда определены как зимовочное (№ 1) и запасное (№ 2). По результатам метагеномного анализа в сообществе гнезда № 1 представлены филы Proteobacteria - 64,2 % (доминирующие роды Allorhizobium - 22,8 %, Aureimonas - 9,71 %, Methylobacterium - 7,68 %), Actinobacteria - 35 % (из них Brachybacterium - 3,8 %, Amycolatopsis - 3,33 %, Brevibacterium - 1,76 %), Firmicutes (Staphylococcus) - 0,8 %. В пробе из гнезда № 2 к филе Actinobacteria принадлежали 87,1 % секвенированных последовательностей (Brachybacterium - 51,0 %, Brevibacterium - 19,6 %, Nocardioides - 7,4 %), Firmicutes (Staphylococcus) - 12,8 %, Proteobacteria (Methylobacterium) - 0,08 %. Обсуждаются возможные причины отличий в составе бактериальных сообществ гнезд.

Экстремальные погодные явления меняют суточный и сезонный ход потоков СО₂ между лесом и приземной атмосферой. Выполнен анализ межгодовой вариабельности нетто-обмена СО₂ (NEE), суммарного экосистемного дыхания (TER), гросс-экосистемного фотосинтеза (GEP) и эвапотранспирации (ET) в сосняке бруснично-лишайниковом среднетаежной подзоны при разных погодных условиях в период вегетации 2021-2023 гг. По данным измерений методом турбулентных пульсаций, в экосистеме соснового леса за три года наблюдений суммарный NEE в мае - августе варьировал от -653 до - 980 г СО₂/м², GEP менялся в пределах 1711-2360 г СО₂/м², TER - от 913 до 1380 г СО₂/м². Суммарная эвапотранспирация соответствовала 137-262 мм, а отношение GEP/ET составило 1,8-3,9 мгС/г Н₂О. В результате многоуровневого статистического анализа выявлена сопряженность GEP с поступающей к поверхности лесного полога солнечной радиацией и температурно-влажностными характеристиками вегетационного периода. Отмечено снижение GEP и NEE при аномально высокой температуре и длительном отсутствии осадков в первой половине вегетационного сезона 2021 г. Эффект температуры на экосистемный обмен СО2 максимально проявился в 2023 г., который отличался повышенным запасом почвенной влаги. На основании результатов исследований сделано заключение, что запас влаги в почве смягчает отрицательный эффект дефицита атмосферных осадков в летний период на фотосинтез и эвапотранспирацию и тем самым обеспечивает стабильный сезонный нетто-сток СО² в экосистеме сосняка бруснично-лишайникового среднетаежной подзоны.

Понимание связи между условиями, складывающимися в антропогенно измененных почвах, и разнообразием почвенного микробиома может дать важную информацию для оценки состояния и решения проблемы сохранения устойчивости природно-техногенных экосистем. С помощью высокопроизводительного секвенирования Illumina проанализированы разнообразие и состав бактерий, архей и грибов в почвах пяти различных фитоценозов в пределах Мещерской низменности (южное Подмосковье) как одного из наиболее индустриально насыщенных регионов страны. Результаты указывают на сокращение таксономического богатства и снижение филогенетического разнообразия и выравненности микробных сообществ при переходе от почвы условно фонового участка к почвам вторичных фитоценозов и почвам, связанным с техногенными объектами - зарастающим отвалом фосфогипса и местом выпуска сточных вод промышленного предприятия. В составе прокариотного компонента микробиомов исследованных почв выявлены представители 28 бактериальных и одного архейного филума. Доминантное положение занимали филумы Actinomycetota (относительное обилие 21-30 %) и Pseudomonadota (16-19 %). В таксономическом составе грибного компонента сообществ доминировали Ascomycota (53-74 %), представленные классами Dothideomycetes, Sordariomycetes, Eurotiomycetes и Leotiomycetes. На долю представителей Basidiomycota в почвах разных фитоценозов приходилось от 16 до 29 % всех выявленных грибных таксонов. Наиболее многочисленными среди базидиомицетов были классы Tremellomycetes, Agaricomycetes и Microbotryomycetes. С помощью программного комплекса FAPROTAX для прогнозирования экологических функций бактериальных и архейных таксонов, полученных в результате секвенирования ампликонов 16S рРНК, а также с использованием автоматического алгоритма FUNGuild для сортировки по экологически значимым категориям выявленных в ходе ампликонного секвенирования ITS грибных таксонов охарактеризованы экологические профили исследованных микробных сообществ. Полученные данные могут найти применение в системе экологического мониторинга импактных зон промышленных предприятий.

Для предотвращения миграции редкоземельных элементов (РЗЭ) в природных средах и их очищения перспективным методом является биосорбция, при этом эффективными биосорбентами считаются микроскопические грибы. Статья посвящена изучению биосорбционной способности почвенных микроскопических грибов в отношении РЗЭ в водных растворах. Изучена динамика адсорбции на примере лантана биомассой микромицетов Penicillium canescens и Talaromyces funiculosus в зависимости от времени контакта и его концентрации в растворе. Установлено, что адсорбционное равновесие в системе “грибная биомасса - водный раствор лантана” наступает в течение 24 ч, биомасса T. funiculosus показала более высокую сорбционную способность. Адсорбция лантана интенсивнее протекает при среднекислых значениях рН растворов, максимальная сорбция лантана за 24 ч отмечена при pH 3,1 биомассой P. canescens. Выявлено, что РЗЭ с бóльшими ионными радиусами извлекаются эффективнее, они активнее занимают свободные сорбционные центры с образованием комплексов. При длительном взаимодействии РЗЭ с грибной биомассой формируются наночастицы, состав которых близок к монациту. Согласно данным ИК-спектроскопии центрами сорбции РЗЭ являются амидные, карбоксильные, аминные и фосфатные группировки клеточной стенки грибов. Наличие множества ионогенных групп обусловливает высокую сорбционную емкость грибной клеточной стенки. В ходе межмолекулярного моделирования взаимодействия лантана с аминокислотными остатками белков клеточной стенки грибов выявлено, что белки образуют прочные комплексы путем комплексообразования РЗЭ с аминокислотными остатками, где активными центрами являются глутаминовая и аспарагиновая аминокислоты.

На основе результатов микробной индикации за 2023 и 2024 гг. установлено, что Авачинский залив и юго-западное побережье Камчатки подвержены существенному нефтяному загрязнению. Численность углеводородокисляющих микроорганизмов на большинстве исследованных станций составила 10³ КОЕ/мл (г) и выше. Результаты молекулярно-генетического анализа, направленного на выявление в среде маркерных бактериальных генов окисления алканов (ALK-1, ALK-2, ALK-3) и полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) (nah, phn, bphA1, xylE, GN-PAH, GP-PAH), свидетельствовали о доминировании в 2023 г. в поверхностных водах Авачинского залива бактерий, способных к окислению коротко- и среднецепочечных алканов, а в водах юго-западного побережья Камчатки - бактерий - потенциальных деструкторов средне- и длинноцепочечных алканов. Также для вод обоих районов было характерно значительное присутствие грамотрицательных бактерий, окисляющих различные виды ПАУ. В 2024 г. в Авачинском заливе резко уменьшилась доля станций с бактериями, расщепляющими фенантрен и короткоцепочечные алканы, но увеличилась - с микроорганизмами, окисляющими длинноцепочечные алканы. Для юго-западного побережья Камчатки отмечалось увеличение доли проб воды, в которых были детектированы бактериальные гены окисления бифенила и гены окисления ПАУ, характерные для грамотрицательной микробиоты. В образцах донных осадков, собранных в 2023 г. из обеих исследуемых акваторий, чаще всего выявлялись гены, ответственные за окисление ПАУ грамположительной микробиотой и разложение длинноцепочечных алканов. Анализ образцов донных осадков, собранных в 2024 г., свидетельствовал об уменьшении доли станций с микроорганизмами, способными к окислению различных нефтяных углеводородов в обоих исследуемых районах.

Аварийный разлив дизельного топлива в районе г. Норильска в 2020 г. послужил основанием для изучения поведения углеводородов в почвах Крайнего Севера, характеризующихся низкой скоростью естественного самоочищения. Целью проведенного исследования является определение направленности трансформации состава углеводородов дизельного топлива в различных типах почв, которое имеет значение для оптимизации мероприятий по ликвидации последствий техногенного загрязнения нефтепродуктами в арктической зоне России. Методом хромато-масс-спектрометрии проанализировано распределение компонентов дизельного топлива, включающих нормальные и изопреноидные алканы, циклогексаны, бициклические нафтены, бензолы с алкильным заместителем нормального и изопреноидного строения, нафталины и фенантрены, в арктических почвах, дифференцированных по удаленности от очага загрязнения и срокам отбора после аварии. Установлены отличия в составе углеводородов в вертикальном разрезе почв, обусловленные особенностями путей загрязнения и типом почвы. Вблизи места разлива дизельного топлива в песчаных и увлажненных аллювиально-глеевых почвах по мере его просачивания вниз по разрезу в составе углеводородов возрастает доля высокомолекулярных соединений и разветвленных структур, обусловленная влиянием эффектов эксклюзионной хроматографии при фильтрации через почву. Перемещение дизельного топлива по водотоку приводит к исчезновению низкомолекулярных членов всех гомологических серий углеводородов, связанному с их вымыванием и испарением при миграции в водной среде. Поступление оставшихся компонентов дизельного топлива в пойменные дерново-аллювиально-глеевые почвы сопровождается перемешиванием верхних почвенных слоев, а в нижней части разреза концентрируются изопреноидные алканы и алкилбензолы, бициклические нафтены, нафталины и фенантрены с повышенным содержанием доли низкомолекулярных соединений. Через год после поступления дизельного топлива в водоток в разрезе пойменных дерново-аллювиально-глеевых почв происходит перераспределение загрязняющих веществ под действием сезонной гидродинамики, включая поступление новой порции загрязнителей в период весеннего половодья, а следы первичного загрязнения сохраняются только в нижних почвенных слоях.