Главная – Журналы – Сибирский экологический журнал 2024 номер 5

Предложена типизация местообитаний, а также изучены биоразнообразие и структура сообществ в поясе гольцовых пустынь, занимающем наибольшие высоты (850-1200 м над уровнем моря) на физико-географическом профиле Хибинских гор. Самыми распространенными подтипами местообитаний по классификации EUNIS в этом поясе являются: эпилитные группировки лишайников и мохообразных на элювии основных, щелочных и кремнийсодержащих горных пород (подтип U5111); кустарничково-лишайниково-ракомитриевые сообщества на каменистых плато (U5112); осоково- и ракомитриево-дриадово-лишайниковые сообщества на каменистых склонах (U5113); мелкотравно-лишайниково-моховые и печеночниковые сообщества на мелкоземистых окрайках полигонов (U5114); моховые сообщества у долго не тающих снежников (U5115). Экосистемы пояса гольцовых пустынь сформировались на примитивных маломощных почвах - петроземах, с высоким содержанием (26-32 %) общего органического углерода. Установлено, что общая флора насчитывает 176 видов растений и лишайников. В составе почвенной альгофлоры выявлено 43 вида с преобладанием зеленых водорослей. Среди почвенных микроартропод доминируют представители Collembola, Oribatida и Mesostigmata. Разнообразие и численность почвенных водорослей и беспозвоночных животных зависят от подтипа местообитания, влажности почвы и содержания в ней органического вещества. Относительно высокое видовое богатство экосистем пояса гольцовых пустынь обусловлено дифференцированностью местообитаний.

Обобщены материалы и выполнен системный анализ элементного состава 110 видов и 28 семейств растений, образующих древесно-кустарниковые ярусы лесных фитоценозов и формирующих структуру городского озеленения Южного Приморья. Отмечена высокая дифференциация видового состава арборифлоры в аккумулятивных способностях к тяжелым металлам, особенно к Zn и Mn. Самые стабильные показатели среди видов зафиксированы в содержании Cu. На основе авторского показателя относительной интенсивности накопления химических элементов выделены виды и семейства высокого, низкого и фонового содержания тяжелых металлов. Основному составу арборифлоры более свойственно низкое содержание металлов. В то же время около половины исследованных видов накапливают некоторые металлы выше фоновых (средних) значений. Максимальные содержания металлов, в 5 раз и более превышающие фоновые показатели, зафиксированы в листьях (хвое) видов-концентраторов: Zn - Salix udensis, Populus maximowiczii, P. nigra, P. tremula, Syringa wolfii; Mn - Salix udensis, Sorbus pochuashanensis, Picea pungens (f); Fe - Crataegus pinnatifida. Среди семейств высокое содержание тяжелых металлов наиболее типично для Hydrangeaceae и Salicaceae, низкое - для Fabaceae, Pinaceae, Tiliaceae и Aceraceae, фоновый уровень - для Rosaceae. На основе полученных результатов впервые для растительности российского Дальнего Востока разработана фитогеохимическая систематика основных видов и семейств арборифлоры.

Изучена изменчивость содержания макро- и микроэлементов в почве и листьях двух видов рода Nitraria L. в различных местообитаниях Сибири. Получены новые данные о варьировании содержания K, Na, Ca, Mg, Fe, Mn, Zn, Cu, Ni, Li, Sr, Cd в листьях растений N. schoberi L. и N. sibirica Pall. Установлено, что уровень засоления местообитаний N. sibirica (до 3,23 %) может превышать засоление почв N. schoberi (до 0,5 %) более чем в 6 раз. Почвы местообитаний N. schoberi характеризуются более низким содержанием карбонатов (1-3,8 %) и физической глины (2-19 %) по сравнению с почвами местообитаний N. sibirica - 1,2-18,2 и 9-40 % соответственно. Увеличение содержания физической глины в почве положительно влияло на накопление в листьях растений Mg, Cu ( p ≤ 0,01) и Mn ( p ≤ 0,001). Степень засоления почв положительно связана с накоплением в листьях растений Ca, Zn, Sr ( p ≤ 0,01), Mg ( p ≤ 0,05) и Cd ( p ≤ 0,001). Увеличение в почве подвижного Na положительно коррелировало с концентрацией в листьях Ca, Cu ( p ≤ 0,01) и Zn ( p ≤ 0,001). В листьях N. sibirica концентрация K, Ca, Mg, Fe, Sr, Mn, Zn и Cu была в 1,5-3 раза выше, чем в листьях N. schoberi. Оба вида способны накапливать очень высокие концентрации Na (N. schoberi до 83,8 г/кг, N. sibirica до 77,2 г/кг). В листьях растений N. schoberi имматурного возрастного состояния содержалось K и Na в 7 раз, а Mg и Ca в 3-5 раз больше, чем в листьях взрослых генеративных растений. Исследование будет способствовать пониманию механизмов адаптации видов Nitraria к условиям засоления.

Изучены особенности аккумуляции тяжелых металлов (Cu, Zn, Fe, Ni, Mn, Cd, Co, Pb) на примере однолетних галофитов Atriplex tatarica и Sedobassia sedoides, произрастающих в естественных условиях на загрязненных почвах (превышение ПДК по Zn, Cd, Ni, Cu). Способность аккумулировать тяжелые металлы из почвы, оцениваемая как отношение концентрации металла в корне к концентрации металла в почве (BF), у обоих видов оказалась высокой и схожей, за исключением никеля и кадмия. Высокие значения BF и коэффициента транслокации никеля (способность транслокации металла из корня в побег), а также положительная зависимость степени транслокации от скорости биоаккумуляции никеля у A. tatarica позволяют рассматривать данный вид как перспективный для фитостабилизации почвы. У вида S. sedoides оказалась выше эффективность накопления и транслокации кадмия, а также устойчивость к высоким/токсическим концентрациям кадмия в побегах, что делает данный вид перспективным для фитоэкстракции кадмия из почвы. Оба вида растений проявили способность накапливать медь, марганец и железо в токсических концентрациях.

В работе обобщены результаты многолетних полевых исследований 22 видов галофитных растений Приэльтонья, относящихся к четырем семействам и 14 родам. Растения были классифицированы по экологической (соленакапливающие эугалофиты, солевыделяющие криногалофиты, солеисключающие гликогалофиты) и генетической (С3-тип и С4-тип фотосинтеза) системе. Показаны условия абиотической среды (уровень засоления и влажности почвы), при которой произрастали различные группы галофитных растений. Проведен анализ состава жирных кислот (ЖК) липидов в листьях галофитов. Сделано заключение, что модуляция липидов галофитов, связанная с изменением ЖК состава в зависимости от засоленности и увлажненности почвы, является одним из механизмов солеустойчивости растений на клеточном уровне организации.

Продолжающаяся по всему миру урбанизация приводит к изменениям в экосистемах, и дикая природа вынуждена реагировать, приспосабливаясь к ним. В первую очередь нарушения касаются растительных сообществ, которые активно преобразуются внутри города и вокруг него, что, помимо стресса от присутствия человека, не остается безразличным и для животных. Для зверей это часто приводит к снижению биоразнообразия на подверженных антропогенному стрессу природных участках. Однако для некоторых видов млекопитающих (особенно мелких), которые более устойчивы к стрессу от присутствия человека, урбанизация имеет свои преимущества за счет создания измененных местообитаний и снижения конкуренции с аборигенными видами, которые более чувствительны к урбаногенному воздействию. В течение нескольких лет мы исследовали влияние расположенного в лесной зоне мегаполиса (г. Екатеринбург) на сообщества мелких млекопитающих на участках соснового леса, трансформированных в разной степени, в зависимости от близости к городской застройке, а также остатки соснового леса в Центральном парке культуры и отдыха. Обнаружено, что в сообществах микромаммалий всех участков помимо лесных видов присутствовали мелкие млекопитающие, не характерные для леса этой зоны. В удаленных лесных местах лесопарков, где антропогенная нагрузка значительно ниже, лесные виды млекопитающих встречаются в бóльшей численности, хотя сохраняется и присутствие видов-гемисинантропов, к которым в наших лесах относятся лесная и полевая мыши, что в некоторых случаях может приводить к увеличению индексов разнообразия сообществ. Естественно, условия растительного окружения влияют на возможность грызунов и бурозубок формировать устойчивые микропопуляции и сообщества в лесных участках города, хотя и фактор беспокойства играет существенную роль.

Проведен статистический анализ изменчивости аминокислотного состава митохондриального белка CYTB азиатских скальных полевок р. Alticola. Последовательности (N = 36; 380 а. о.) взяты из GenBank вместе c сопутствующей информацией об их географической принадлежности. Вычислены частоты аминокислот для каждой последовательности и матрица квадратов евклидовых расстояний между ними, по которой методом главных координат рассчитаны главные компоненты (principal component - PC). В пространстве первых двух PC (Σλ = 76,89 %) все последовательности группируются в соответствии с их видовой принадлежностью, образуя восточно-сибирскую (A. strelzowi, A. olchonensis, A. semicanus, A. tuvinicus), южную (A. stracheyi, A. argentatus, A. albicaudus, A. stoliczkanus, A. barakshin) и северо-восточную (A. lemminus, A. macrotis) группы. В направлении PC1 происходит изменение частот Met, Gly, Ile → Ala, Thr, компонента высоко коррелирует с большим подмножеством AA-индексов (N = 362 при p-value <0,01 с учетом множественных сравнений по Бонферрони) и средним эволюционным рангом последовательностей CYTB. В направлении PC2 изменяются частоты Val, Phe → Leu. Это направление демонстрирует значимые корреляции с широтой ( r = 752; p < 0,001), высотой ( r = -717; p < 0,01) местности, 21 климатической переменной местообитаний полевок и 54 AA-индексами.

Изменения климата повлекли возрастание горимости во всем ареале лиственницы (Larix sibirica, L. gmelinii, L. cajanderi). В работе рассматривается гипотеза о роли пожаров как важного природного фактора, способствующего функциональной устойчивости и доминированию лиственничников в криолитозоне. Исследования проводились в ареале лиственницы в криолитозоне. Анализировались спутниковые снимки, данные наземных обследований и дендрохронологических измерений, эколого-климатические переменные. Установлено, что потепление в 21-м столетии повлекло увеличение интенсивности и частоты пожаров, средней и экстремальной (>10,000 га) площади гарей. Максимальные площади и частоты пожаров наблюдаются на севере и юге криолитозоны. Частота и площадь пожаров связаны обратными экспоненциальными зависимостями с осадками, влажностью почв и напочвенного покрова, атмосферной засушливостью, экспоненциально возрастая с повышением температуры воздуха. В зоне сплошной мерзлоты лиственница успешно возобновляется на гарях (до 500+ тыс./га сеянцев). В зоне островной мерзлоты (южная часть ареала) численность естественного возобновления на 2-3 порядка ниже, и возобновление представлено преимущественно мелколиственными породами. Возрастающая горимость на юге ареала лиственницы способствует трансформации лесных земель в травяно-кустарниковые сообщества. В процессе таяния многолетней мерзлоты высока вероятность сокращения зоны доминирования лиственницы в южной части ее ареала. Валовая первичная продуктивность (GPP) на гарях восстанавливается до предшествующего пожару уровня в течение 3-15 лет, что в сочетании с преимущественно возрастающими трендами GPP указывает на сохранение лиственничниками функции стока углерода несмотря на возрастающую горимость. В условиях возрастающей горимости требуются изменения в стратегии борьбы с пожарами. Необходимо осознать невозможность подавления всех пожаров и экологическую значимость пожаров в лиственничниках криолитозоны, где они представляют важнейший фактор сохранения лиственничников, а также снижают вероятность развития катастрофических пожаров. Важно сфокусировать борьбу с пожарами на территориях с приоритетной социальной, природной и экономической значимостью, контролируя пожары вне указанных территорий методами мониторинга.

Закономерности радиального прироста сосны (Pinus sylvestris L.) изучали в пределах южно-таежной подзоны Западной Сибири. Объектами исследования послужили сосновые древостои: суходольные - на песчаных подзолах, болотные различных условий водно-минерального питания и пирогенного воздействия. Методами многомерного статистического анализа (кластерный, дискриминантный) по данным циклических колебаний радиального прироста (повышение, снижение или дублирование последующего относительно предыдущего) выделено четыре кластера. Болотные сосняки - эвтрофные, олигомезотрофные, олиготрофные и суходол. Итоговый результат корректно классифицированных объектов - 100 %. Средняя ширина годичных колец в условиях суходола составляет 1,05 мм, в эвтрофных болотных сосняках - 0,81 мм, олигомезотрофных - 0,57, олиготрофных - 0,39 мм. Основная тенденция изменения ширины годичных колец во времени (тренд) детерминируется параболой второго порядка (p-уровень <0,001). Знаки и высокозначимые коэффициенты регрессионных уравнений постулируют. В олиготрофных сосняках ширина колец в среднем ежегодно повышалась на 0,80 мм с ежегодным средним замедлением на 0,004 мм, экстремум 190 лет (точка перегиба), в олигомезотрофных - на 0,95 и 0,002 мм, экстремум 340 лет, суходольных - на 4,27 и 0,068 мм, экстремум 62 года. В эвтрофных сосняках, согласно линейному тренду, увеличение ширины годичных колец за 1 год составляло в среднем 0,715 мм. Относительные частоты циклических колебаний повышения и снижения годичных колец характеризуют равнозначные соотношения их встречаемости: 45-48 % - в эвтрофных и суходольных сосняках, 40-41 % - в олигомезотрофных и олиготрофных. Эти равновозможные эпизоды повторяемости можно причислить к одному из механизмов формирования социума путем вероятностных добрососедских взаимоотношений деревьев в интересах целого. Частоты встречаемости дублирующих вариантов в эвтрофных и суходольных сосняках 7-9 % возрастают до 18-20 % в олиготофных и олигомезотрофных: чем тяжелее условия, тем выше согласительное начало.

Изучено семь ценопопуляций в Республике Бурятия, представлено описание фитоценозов, онтогенетических состояний S. divaricata, демографической характеристики ценопопуляций, определены экологические и биологические факторы, которые способствуют устойчивому состоянию данного вида. Доля участия в сообществах не превышает 2 % от общего проективного покрытия. Для большинства популяций характерна низкая плотность особей (5-48 особей/100 м²) в связи с уничтожением растений (добыча корней). Обнаружена одна устойчивая популяция без повреждений (плотность 209 особей/100 м²) и одна восстанавливающаяся (113 особей/100 м²). Высота генеративных растений значительно варьирует в зависимости от условий произрастания, от 35 до 100 см. Выявлены экологические факторы, отрицательно влияющие на устойчивость природных популяций S. divaricata: биотические (массовое повреждение семян беспозвоночными), антропогенные (сбор корней, выпас). Ряд биологических особенностей определяет стратегию вида в природе: вероятный низкий запас семян в почве и всплеск всходов при диссеминации; биологическая долговечность семян более 5 лет; ранняя контрактильность корней; спящие почки и почки возобновления в пазухах листьев прошлых лет защищены остатками влагалищ листьев; при повреждении верхушечной почки происходит смена моноподиального нарастания на симподиальное (чаще в начале виргинильного онтогенетического состояния); продолжительность прегенеративного периода 10-12 лет; монокарпичность, до 50 % генеративных особей в популяции образуют псевдомутовки, процент плодообразования в простом зонтике 50-100 %.

Группировки жужелиц газона и участка с рудеральной растительностью изучены на территории Ботанического сада ПГНИУ в период с апреля по ноябрь 2021 г. методом почвенных ловушек с фиксатором (формалин 4 %). Всего за период исследований собрано 1643 экземпляра жужелиц, зарегистрирован 41 вид из 14 родов, относящихся к 7 жизненным формам и 5 экологическим группам. Абсолютным доминантом является Pterostichus melanarius, а субдоминантами в разные сезоны выступают такие виды, как Bembidion properans, Calathus erratus, Amara aenea, Harpalus rufipes, Harpalus affinis и Harpalus tardus. Попадаемость, количество видов и показатели разнообразия населения жужелиц существенно различаются между площадками и претерпевают изменения в зависимости от сезона. На площадке газон в сезонной динамике жужелиц отмечены два пика попадаемости (майский и августовский), тогда как в рудеральной растительности выражен только майский. Количественные соотношения экологических групп динамичны в течение сезона, но общей чертой является преобладание лугополевых видов. На участке с рудеральной растительностью миксофитофаги преобладают над зоофагами как по количеству видов, так и по численности, на газоне же как по видовому разнообразию, так и по количеству особей преобладают зоофаги.

В донных отложениях озер сохраняются биомаркеры присутствия животных и человека - фекальные станолы. Они образуются из стеролов в результате работы кишечной микрофлоры. Характерными для человека являются копростанол и эпикопростанол, поскольку вырабатываются в наибольшем количестве по сравнению с животными. Эти станолы используются для реконструкции истории населения водоемов. В данной работе впервые исследованы фекальные станолы в донных отложениях оз. Заповедное, расположенного в Эвенкии. Анализ проводился с помощью газового хроматографа с масс-спектрометрическим детектором. По всей длине керна показано отсутствие ярко выраженного сигнала в содержании копростанола и эпикопростанола на фоне остальных исследованных станолов, что свидетельствует об исчезающе малом вкладе человека в пул фекальных станолов. Очевидно, что на всем исследованном интервале времени (до 2500 лет назад) в водосборном бассейне озера не было постоянных поселений, что в целом согласуется с крайне низкой плотностью населения данного региона и неблагоприятными условиями для проживания.

Кречет Falco rusticolus (Linnaeus, 1758) - редкий тундровый сокол, распространенный в циркумполярной Арктике. Для островов и архипелагов российской Арктики он известен лишь как изредка залетающий вид. Молодая самка кречета была встречена далеко за пределами основного ареала, где за ней наблюдали около полумесяца. Регистрация кречета на о. Визе в 2020 г. - самая северо-восточная находка этого вида в евразийской Арктике. Сокол смог адаптироваться и освоил новый кормовой ресурс - молодых моевок. Птенцы моевок в гнездах на карнизах зданий оказались для него недоступны. Молодой сокол, оказавшись изолированным на острове со скудными кормовыми ресурсами в условиях голода, мог питаться и несвежей пищей, но обязательно добытой им самим. Любые новые данные о распространении этого редкого вида расширяют представление о его возможностях к расселению и освоению новых местообитаний, адаптациям к неизвестным ранее трофическим условиям и кормовой пластичности.