Главная – Журналы – Поиск по журналам

В зимний период основную роль в формировании режима атмосферы играют атмосферные волны планетарного масштаба, а в стратосфере формируется полярный вихрь. Яркий пример межгодовой изменчивости стратосферного полярного вихря, вызванной планетарными волнами, - это внезапное стратосферное потепление (ВСП). На основе данных реанализа MERRA-2 исследована внутренняя динамика главных внезапных стратосферных потеплений, сопровождающихся смещением и расщеплением стратосферного полярного вихря, с точки зрения расчета в явном виде нелинейных взаимодействий планетарных волн между собой и со средним потоком для выявления схожих тенденций при формировании ВСП различных типов. В частности, показано, что формирование ВСП с расщеплением стратосферного полярного вихря не всегда сопровождается вариациями волновой активности стационарной планетарной волны с зональным волновым числом 2 (СПВ2), но определяется максимальными взаимодействиями СПВ2 со средним потоком. Для группы ВСП со смещением стратосферного полярного вихря получено, что межволновые взаимодействия при генерации вторичной стационарной планетарной волны с зональным волновым числом 1 (СПВ1) максимальны за одну-две недели до даты ВСП, а при генерации вторичной СПВ2 - за пять-десять дней. Результаты исследования, направленные на выявление предикторов формирования ВСП, важны в связи с тем, что ВСП значительно влияют на всю среднюю атмосферу, ионосферу, а также на погодные условия в тропосфере и формирование экстремальных погодных явлений.

Солнечные термические приливы существенно влияют на глобальную атмосферную циркуляцию. Являясь важным звеном динамической взаимосвязи слоев атмосферы, приливы обеспечивают распределение эффекта от изменения солнечной активности (СА) по всем слоям атмосферы. Поэтому изучение различных внешних факторов их формирования и распространения во всей толще атмосферы является актуальным. На основе механистической нелинейной численной модели общей циркуляции средней и верхней атмосферы (МСВА) в настоящей работе оценивается влияние изменений СА на пространственно-временную структуру приливов. Рассматриваются два ансамбля МСВА-расчетов глобальной атмосферной циркуляции в январе, каждый из которых состоит из 16 реализаций, соответствующих высокой и низкой СА. Показано, что при усилении солнечного воздействия при высокой СА суточный мигрирующий прилив, распространяющийся на запад (СЗ1), ослабляется в диапазоне высот 100-150 км и усиливается на бóльших высотах. Анализ потоков Элиассена-Палма (ЭП) продемонстрировал значимую корреляцию между изменением распространения волновой активности в вертикальном направлении и амплитудой суточного мигрирующего прилива: нисходящие приращения потоков в целом соответствуют ослаблению прилива в диапазоне 110-150 км, восходящие - усилению прилива выше 150 км. Полусуточный мигрирующий прилив, распространяющийся на запад (ПЗ2), вплоть до уровня 40 км в Южном полушарии и 190 км в Северном в средне- и высокоширотной термосфере ослабляется при высокой СА. Это сопровождается преимущественно ослаблением восходящих потоков ЭП. Выше 200 км амплитуда ПЗ2 в Северном полушарии при высокой СА увеличивается в два-три раза. Выше 150 км в термосфере амплитуда стационарной планетарной волны (СПВ1) при высокой СА уменьшается, а амплитуда мигрирующих приливов увеличивается. В совокупности это приводит к сложной структуре изменений амплитуд немигрирующих приливов. Результаты могут использоваться для совершенствования численных схем прогнозирования изменения атмосферных процессов на различных временных масштабах, от суток до десятилетий.

Детальное изучение пространственного распределения источников аэрозолей необходимо для понимания их влияния на качество воздуха и здоровье населения. Поля источников атмосферного аэрозоля различных типов, поступающих на Средний Урал, оценивались с использованием анализа функции потенциального вклада источников. В качестве исходных данных выступала информация о типе аэрозоля, полученная в результате решения задачи классификации аэрозольных частиц на основе спектральных значений аэрозольной оптической толщины атмосферы. Результаты демонстрируют четкую пространственную дифференциацию источников атмосферных аэрозолей для классов пыль и высокие дымы. Предлагаемый подход может существенно дополнить данные спектральных наземных фотометрических измерений, повышая точность оценки качества воздуха.

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.