Главная – Журналы – Сибирский лесной журнал 2026 номер 1

В последние десятилетия в различных областях науки наблюдается быстрый рост применения инструментов, связанных с глубоким машинным обучением на искусственных нейронных сетях. Глубокие нейронные сети различаются по своей архитектуре, например в сверточной нейронной сети разные слои могут использовать ядра свертки для извлечения ключевых объектов из изображения и объединения слоев в пул для обобщения этих объектов. Рекуррентные нейронные сети обрабатывают последовательные ряды данных и сохраняют память о прошлых показателях, возвращая выходные данные слоя обратно в этот же слой. Обучение нейронной сети сводится к оптимизации веса соединений в сети с целью минимизировать ошибку прогнозирования. У глубокого обучения есть потенциал в использовании информации, скрытой в больших массивах данных с тем, чтобы по-новому ответить на сложные экологические вопросы. Большие объемы информации состоят из изображений, аудио, видео или неструктурированных текстов, которые сложно анализировать традиционными статистическими методами. При экспоненциальном росте публикаций, посвященных методам и результатам применения глубокого обучения на нейронных сетях в разных областях знаний, в представленном обзоре предпринята попытка анализа некоторых его применений в области лесной экологии. В частности, приведены результаты использования искусственных нейронных сетей для решения некоторых задач лесного хозяйства России при сопряжении разнородных исходных данных для оценки фитомассы лесов, при картировании и прогнозировании динамики лесного покрова, при идентификации корней растений на миниризотронных изображениях. В заключительном разделе описаны некоторые достижения, проблемы и неопределенности глубокого машинного обучения в экосистемной экологии.

На примере Исетского гранитного карьера (Средне-Уральский таежный район) изучены видовое разнообразие, надземная фитомасса и проективное покрытие живого напочвенного покрова (ЖНП) в первые годы после проведения рекультивационных работ по лесохозяйственному направлению. Актуальность исследования обусловлена необходимостью оценки эффективности рекультивации и состояния экосистем на нарушенных землях. Установлено, что спустя 1-2 года после создания лесных культур число видов ЖНП на обследованных участках варьирует от 16 до 29. Через год после проведения рекультивационных работ надземная фитомасса варьирует от 101.8 до 130.3 кг/га в абсолютно сухом состоянии, а спустя 2 года - от 552.9 до 1056.5 кг/га. Видовое разнообразие и продуктивность сообществ имеют тенденцию к увеличению уже в первые 2 года после завершения рекультивации. В надземной фитомассе ЖНП доминируют виды синантропной эколого-ценотической группы. Несмотря на значительное число видов ЖНП, во всех семи вариантах опыта с разной мощностью отсыпки почвогрунта в надземной фитомассе доминируют 1-2 вида, на долю которых приходится более половины общей надземной фитомассы в абсолютно сухом состоянии. В первый год после завершения рекультивационных работ это марь белая ( Chenopodium album L.), а на 2-й год - иван-чай узколистный ( Chamaenerion angustifolium (L.) Scop.), щавелек обыкновенный ( Rumex acetosella L.), клевер ползучий ( Trifolium repens L.).

Род ива ( Salix L.), характеризующийся широким распространением полиплоидии (от 2 n = 38 до 12 n = 228) и нестабильностью числа хромосом, представляет значительный интерес для эволюционной биологии и селекции. Аркто-монтанные ивы обладают ценными адаптациями к экстремальным условиям среды и декоративным потенциалом для ландшафтного дизайна, однако остаются мало изученными в цитогенетическом аспекте, особенно на территории России, где преобладают таксономические и экологические исследования. Данная работа восполняет этот пробел, апробируя методику проточной цитометрии для определения уровня плоидности 13 образцов аркто-монтанных ив из коллекции Ботанического сада УрО РАН (г. Екатеринбург). В исследовании использован метод внешней стандартизации, основанный на вычислении соотношения интенсивности флуоресценции ядер образцов с последующим определением содержания ДНК методом внутренней стандартизации (с использованием паслена ложноперечного ( Solanum pseudocapsicum L.), петрушки кудрявой ( Petroselinum crispum (Mill.) Fuss), гороха посевного ( Pisum sativum L.)). Методика была оптимизирована добавлением 2 % PVP для нейтрализации вторичных метаболитов. Результаты подтвердили диплоидный уровень (2 х ) для ивы ползучей ( Salix repens L.), и. пиренейской ( S. pyrenaica Gouan), и. деревцевидной ( S. arbuscula L.), и. скальной ( S. saxatilis Turcz.), и. вонючей ( S. foetida Schleich. ex DC.) и тетраплоидный (4 х ) для и. сизоватой ( S. caesia Vill.). Образцы и. туполистной ( S. retusa L.), S. glauca var. callicarpaea Haltia и S. foetida × retusa оказались октаплоидными (8х), а и. сизой ( S. glauca L.) - декаплоидными (10 х ). Полученные данные по плоидности и содержанию ДНК важны для таксономии, выявления гибридов и отбора перспективного материала для селекции. Для подтверждения родительских форм гибридных таксонов требуются дальнейшие молекулярно-генетические исследования.

Сосна стланиковая ( Pinus pumila (Pall.) Regel) является ценным источником пищевых липидов, содержащих биологически активные жирные кислоты (ЖК), включая пиноленовую, линолевую и олеиновую, обладающих противовоспалительными, гиполипидемическими и кардиопротективными свойствами, оказывающих ряд благоприятных эффектов на массу тела, а также на отложение жира за счет увеличения расход энергии (окисление жирных кислот) и снижение потребления энергии с пищей (снижение аппетита). Сбор шишек сосны стланиковой проводили на территории Бодайбинского района Иркутской области вблизи пос. Артемовского и в Билибинском районе Чукотского автономного округа на месторождении Баимка (Песчанка). Гравиметрическим методом установлено высокое содержание липидов в семенах сосны стланиковой: на территории Иркутской области общее содержание липидов - 66.25 %, а на территории Чукотского АО - 64.67 %, что подтверждает их питательную и функциональную ценность. Методом газовой хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием (ГХ-МС) определено содержание жирных кислот: линолевая (42.29-42.43 %), олеиновая (24.58-25.51 %) и пиноленовая (17.27-18.29 %) кислоты оказались доминирующими жирными кислотами, тогда как доля насыщенных ЖК (пальмитиновой и стеариновой) не превышала 7.5 %, что дополнительно повышает питательную привлекательность сырья. Установлено, что общее содержание липидов и профиль большинства ЖК сохраняются на высоком и стабильном уровне. Однако выявлены статистически значимые различия в содержании пиноленовой кислоты между семенами из разных регионов ( p < 0.05), что может быть связано с климатическими условиями произрастания. Полученные результаты свидетельствуют о высокой перспективности использования липидов сосны стланиковой для разработки инновационных функциональных пищевых продуктов, биологически активных добавок и фармацевтических препаратов, направленных на коррекцию метаболических нарушений и улучшение кардиоваскулярного здоровья.

Лес представляет собой сложную биологическую систему, постоянно находящуюся в условиях взаимодействия с атмосферой и подвергающуюся влиянию содержащихся в ней техногенных примесей. Исследованы морфолого-анатомические показатели хвои подроста сосны обыкновенной ( Pinus sylvestris L.) в насаждениях, произрастающих как в условиях минимального антропогенного воздействия, так и находящихся под воздействием техногенных выбросов. Для изучения влияния атмосферного загрязнения были отобраны две точки на территории г. Красноярска (Академгородок и остров Татышев), точка в Березовском районе (скала Чертов Палец) и две точки в Западном Саяне (руч. Медовый ключ и урочище Титенкино). Для наибольшей информативности отбирался подрост высотой до 2.5 м. Данные об атмосферном загрязнении на выбранных точках были получены из Государственного доклада «О состоянии и охране окружающей среды в Красноярском крае в 2023 году». Изучены морфолого-анатомические признаки хвои сосны обыкновенной: длина, ширина и толщина хвои, ширина и толщина центрального цилиндра, размеры проводящих пучков, количество и размеры смоляных ходов. Выявлены изменчивые и стабильные признаки внутреннего строения хвои, из них наиболее изменчивыми оказались длина и толщина хвои, число смоляных ходов, наиболее стабильными - ширина хвои, размеры центрального цилиндра, ширина проводящих пучков, средний диаметр смоляного хода. Показано, что в условиях антропогенной нагрузки хвоя имеет меньшую длину и ширину, а также число смоляных ходов. Установлено, что многие данные относительно морфологии хвои, подверженной разным воздействиям, остаются спорными и требуют дальнейших исследований. Полученные результаты свидетельствуют о высокой чувствительности морфологических признаков хвои к изменениям окружающей среды и еще раз подчеркивают возможность использования этих показателей в качестве индикаторов экологического состояния лесных экосистем.