Главная – Журналы – Сибирский экологический журнал 2021 номер 1

Климатические колебания относятся к важнейшим факторам, вызывающим изменения в наземных и водных экосистемах. В обзоре рассмотрены основные механизмы влияния изменений климата на структуру и функционирование экосистем водоемов и показана необходимость учитывать эти механизмы при разработке стратегии сохранения биологических ресурсов водных экосистем. Климатические флуктуации влияют на водные экосистемы через изменения температуры, поверхностного стока биогенных и других веществ и их соотношения, интенсивности перемешивания вод в период гомотермии и другие механизмы. Дополнительные биогенные вещества, поступающие в дождливые периоды с водосбора и напрямую с атмосферными осадками, стимулируют развитие первичных продуцентов и вызывают риск дальнейшего эвтрофирования водоемов. Повышение температуры способствует развитию потенциально токсичных видов фитопланктона и обостряет проблему “зеленых приливов” - массового развития в прибрежной зоне водоемов многоклеточных водорослей. Органические вещества, поступающие во влажные периоды с водосбора, стимулируют “микробиальную петлю” в водных экосистемах. В мелководных озерах флуктуации климата могут вызывать динамику пищевых цепей и смену экологического режима. Вызванные климатическими факторами изменения в составе фитопланктона часто приводят к ослаблению пелаго-бентических связей в водных экосистемах. В некоторых случаях изменения климата способствовали вселению чужеродных видов. Естественная динамика экосистем, обусловленная колебаниями климата, заслуживает пристального внимания и требует разработки специального адаптивного управления водными биоресурсами. В ряде случаев необходимо применять более жесткие меры по охране и восстановлению водоемов, которые учитывали бы неблагоприятные изменения природных факторов.

Результаты непрерывного мониторинга системы Нарочанских озер, включающей в себя эвтрофное оз. Баторино, мезотрофное оз. Мястро и олигомезотрофное оз. Нарочь, были использованы для исследования вопроса о том, какие факторы в наибольшей степени влияют на многолетнюю динамику состояния озерной экосистемы, находящейся в условиях переменной нагрузки биогенными элементами. Совокупность непрерывных рядов среднесезонных значений восьми параметров каждой экосистемы за 1978-2015 гг. проанализирована методами сингулярных спектров (SSA) и главных компонент (PCA). Вторая главная компонента (F2), вклад которой в динамику экосистем озер Мястро, Баторино и Нарочь составил соответственно 15,3, 20,5 и 22,1 %, оказалась связанной только с тремя параметрами, отражающими процессы образования и разложения органического вещества. Сопоставление периодов доминирующих циклических составляющих главных компонент F2 и связанных с ними параметров экосистем позволило интерпретировать стоящий за этими компонентами второй главный фактор как активность солнечного излучения.

Представлены данные по видовой и трофической структуре сообщества макрозообентоса в литоральной зоне мезотрофного оз. Обстерно (Республика Беларусь), характеризующейся различными типами водной растительности (хара, камыш, кубышка). Минимальные значения числа видов и индекса Шеннона получены для биотопа с кубышкой. Статистически достоверные различия в численности между биотопами получены для отдельных таксономических и трофических групп: олигохет, хирономид, активных фильтраторов, т. е. групп, связанных с типом донных отложений, а также для хищников. Показано, что абсолютные величины сходства видовой и трофической структур для различных биотопов весьма сходны между собой, а статистически достоверные различия получены только для биотопа с зарослями кубышки. Величины изменчивости видовой структуры за изученный период оказались гораздо выше по сравнению с трофической структурой, т. е. трофическая структура сообщества макрозообентоса оказалась более устойчивой по сравнению с видовой структурой.

Изучена изменчивость формы тела речного окуня в популяциях из горных и полугорных участков р. Лозьва и смежных озер Простаптур и Елесинское (Северный Урал). Использован метод описания формы с помощью рамочной конструкции из 23 дистанций, вычисленных между 11 расставленными гомологичными метками на изображениях боковых проекций рыб. Около 33 % общей дисперсии формы связано с обитанием окуня в градиенте расположения локаций вдоль течения реки. Размах изменчивости формы тела окуней, населяющих разные участки водотока, в 1,3 раза больше размаха изменчивости, связанной с обитанием рыб в условиях реки и озер, и в 1,6 раза больше масштаба локальных морфологических отличий, обусловленных средой проживания окуня в оз. Простаптур. Для популяций окуня из озер с периодическим дефицитом растворенного в воде кислорода определен низкий уровень внутригруппового разнообразия формы тела. У окуня из реки с высокой турбулентностью горных течений, изменчивыми уровнями водотока и траекториями потоков выявлено повышенное внутригрупповое морфологическое разнообразие. Оценки морфоразнообразия в популяциях косвенно указывают на изменение онтогенеза рыб в условиях горного и полугорного протекания реки и могут свидетельствовать о большей приспособленности окуня к периодическому недостатку кислорода в озерах, чем к изменениям гидродинамического режима горной реки.

Одним из возможных последствий климатических изменений является вариация динамики численности насекомых-филлофагов. Для ретроспективного анализа этой динамики используют годичные кольца деревьев, особенно в регионах с ограниченными документальными данными. Ввиду комплексной природы факторов, определяющих прирост деревьев, для более отчетливого выявления вызванной вредителями дефолиации в древесно-кольцевых хронологиях подавляют климатический сигнал, выраженный прямо или косвенно (через хронологии прироста неповреждаемых видов - нон-хост). Однако на юге Сибири выбор нон-хост видов затрудняется широким распространением полифагов - непарного ( Lymantria dispar Linnaeus) и сибирского ( Dendrolimus sibiricus Tsch.) шелкопрядов. Поэтому анализ вспышек размножения вредителей в лиственничных лесах низкогорья Республики Тыва был начат с удаления климатического отклика на основе инструментальных данных, выявления депрессий в остаточных рядах прироста индивидуальных деревьев на нескольких участках и их сравнения с доступными фактическими данными о поражении леса вредителями. Дендроклиматический анализ показал, что модель, включающая отношение осадков к максимальной температуре за июнь - сентябрь предыдущего и июнь текущего сезона, т. е. степень засушливости предыдущего и текущего вегетационных сезонов, описывает 43,7 % региональной изменчивости прироста лиственницы сибирской ( Larix sibirica Ledeb.). После удаления этой составляющей выявлено несколько периодов депрессии прироста лиственницы во время подтвержденных литературными источниками вспышек размножения сибирского шелкопряда, непарного шелкопряда и серой лиственничной листовертки ( Zeiraphera diniana Gn.). Использование документированных данных за 1998-2016 гг. позволило уточнить пороговые значения доли пострадавших деревьев для значений интенсивности депрессии прироста 1-1,5 стандартных отклонения, обеспечивающих желаемую надежность реконструкции вспышек размножения вредителей. Выявлена зависимость пространственно-временных закономерностей депрессии прироста от вредителя, отражающая его миграцию на пораженной территории. Показано, что депрессии прироста могут запаздывать по сравнению с фактическим поражением вредителями из-за длительного восстановления после повторной дефолиации.

В результате анализа всех сведений по численности и распространению мелких млекопитающих в Западной Сибири за последние 120 лет установлено, что 20 видов из 28, зарегистрированных в северной тайге, формируют их сообщества. В сообществах мелких млекопитающих северной тайги в основном сохраняется сходная структура доминирования. Основные доминанты - красная полевка, средняя и обыкновенная бурозубки - преобладают почти повсеместно. Другие 6 видов-содоминантов (малая и тундряная бурозубки, полевки: экономка, темная, европейская рыжая и красносерая) главенствуют лишь на отдельных участках. Остальные 11 видов, как широко, так и узко распространенные, составляют незначительную часть населения. Увеличение видового богатства сообществ в восточном направлении (с 15 до 19 видов) определяется возрастанием числа сибирских видов. В целом на изученной территории северной тайги наибольший вклад в сообщества мелких млекопитающих составляют представители сибирского типа фауны, за исключением западной части подзоны, где преобладают европейские виды.

В 1988-2014 гг. жужелиц Pterostichus montanus отлавливали на высотных выделах Баргузинского хребта (54°30′ с. ш., 109°50′ в. д.): побережье - 500 м над уровнем моря, низкогорье - 720 м, среднегорье - 1004 м и высокогорье - 1667 м. Отобранных жуков сортировали по полу и проводили морфометрические промеры по шести мерным признакам: длине и ширине надкрылий, переднеспинки, головы. Всего измерено 968 экземпляров. Показано, что высота местообитания и пол жуков значимо влияют на их размеры: наименьшие по размерам жуки обитают на побережье, на остальных высотах по большинству мерных признаков жуки не отличаются. Зарегистрирован половой диморфизм (ПД) по всем признакам - самки крупнее самцов, больше всего он выражен по ширине надкрылий и головы. Усредненные по всем шести признакам значения ПД значимо выше у жуков, обитающих в низкогорье. По результатам редуцированных моделей регрессии II типа коэффициенты регрессии во всех случаях положительны. Это говорит о том, что изменчивость размеров самок и самцов исследуемого вида имеет одинаковую направленность независимо от места обитания. При этом константа моделей в большинстве случаев отрицательна, а значение коэффициента линейной регрессии больше единицы. Следовательно, практически по всем признакам самцы более чувствительны к условиям среды.

Полынь Гмелина ( Artemisia gmelinii Web. ex Stechm.) - полукустарник, мезоксерофит, имеет общеазиатский ареал. Она нашла применение в народной медицине. Состав эфирного масла полыни Гмелина изучен для растений, произрастающих в разных частях ареала. Приведены данные по составу эфирных масел растений, произрастающих в Приольхонье (оз. Байкал), в частности в бухте Ая. Сырье собирали в ходе экспедиционных работ в 2019 г. Эфирное масло получали методом гидродистилляции из воздушно-сухого сырья в год сбора. Анализ масла проводили методом хромато-масс-спектрометрии. Данные по компонентному составу эфирного масла с целью визуализации были обработаны методом главных компонент. Доминирующими компонентами эфирного масла растений из бухты Ая являются γ-аморфен, изохумбертиол B, кариофиллен оксид, кариофилла-4(12),8(13)-диен-5α-oл, илангенол, кариофиллен и кабревиа оксид B. На основе собственных и литературных данных показано, что компонентный состав эфирных масел является результатом действия абиотических и биотических факторов среды на растение и обеспечивает наилучшую адаптацию растений к условиям произрастания. С другой стороны, вне зависимости от места произрастания растений сохраняются постоянными направления биосинтеза составляющих эфирных масел, что позволяет выделять различные хемотипы эфирных масел. В пределах обширного ареала Artemisia gmelinii эколого-географические условия мест формируют два хемотипа эфирных масел: “индийский” - с преобладанием в составе эфирного масла иррегулярных монотерпеноидов, и “сибирский” - с доминированием среди компонентов монотерпеноидов типа ментана. В растениях “сибирского” хемотипа наблюдается тенденция к формированию двух линий - западной, с преобладанием монотерпеноидов типа камфана (камфоры, борнеола и т. д.). На восточном (высокогорном) секторе ареала происходит накопление в эфирных маслах сесквитерпеновых соединений.

Исследованы особенности состава и структуры сообществ почвенных микроартропод, сформировавшихся на начальных этапах самозарастания золоотвалов ТЭЦ в условиях разной степени консервации. Исследование проводилось в 2017 г. на золоотвале ТЭЦ-5 г. Новосибирска (55°00′ с. ш., 83°04′ в. д.), состоящем из двух секций - нерекультивированной (S1) и рекультивированной (S2) путем отсыпки золошлаков потенциально плодородными породами. В качестве контроля использован участок прилегающего к золоотвалу березового леса. Сбор материала проводился в разных по степени увлажнения зонах золоотвала (по три в каждой секции) и в контроле (всего 7 участков). Сообщества микроартропод включали клещей (Mesostigmata, Oribatida, Prostigmata) и ногохвосток (Collembola). Плотность населения всех групп микроартропод в целом на территории обеих секций золоотвала оказалась значительно ниже, чем в контроле, при этом между секциями золоотвала значимых различий не обнаружено. Влияние рекультивации выявлено только для клещей, при этом наиболее чувствительными оказались представители Oribatida. На S1 значимых различий в долевом участии разных групп в сообществе не обнаружено. На S2 и в контроле ведущее место занимали Oribatida. На примере модельных групп Oribatida и Mesostigmata показано, что на золоотвале формируется бедное в видовом отношении сообщество широко распространенных видов при высокой степени доминирования отдельных из них. Oribatida могут служить хорошим биоиндикатором для оценки состояния почвы в ходе восстановительных сукцессий на золоотвалах ТЭЦ.

Проанализировано влияние техногенного загрязнения на содержание основных групп биологически активных веществ (флавоноидов, антоцианов, оксикоричных кислот, процианидинов, дубильных веществ, каротиноидов, аскорбиновой и свободных органических кислот) в плодах и листьях представителя природной флоры Донецкого региона Crataegus fallacina Klokov. Определено содержание таких тяжелых металлов, как кадмий, свинец, ртуть в почве (подвижные формы) и растительном сырье, оценена экологическая безопасность сырья. Наиболее значительно в условиях техногенной среды изменяется содержание дубильных веществ в листьях C. fallacina и процианидинов в плодах, что обусловливает возможность использования этих показателей для скрининга степени воздействия урбанизированной среды на растения. Оценено соответствие сырья C. fallacina требованиям нормативной документации по содержанию действующих веществ. Показано, что данное сырье обладает значительной антиоксидантной активностью, которая повышается в условиях загрязнения.