Главная – Журналы – Сибирский экологический журнал 2024 номер 6

Полученные данные о качественном и количественном составе летнего фито- и зоопланктона двух озер п-ова Таймыр свидетельствуют о более высоком трофическом статусе водоема, испытывающего нагрузку со стороны гидрофильных птиц. По сравнению с фоновым водоемом здесь зарегистрированы статистически значимо большие численность фитопланктона (134,6 ± 16,3 тыс. кл./л против 60,4 ± 11,8 тыс. кл./л), биомасса зоопланктона (349,0 ± 170,2 мг/л против 64,5 ± 19,5 мг/л), биомасса коловраток (15,6 ± 3,5 мг/л против 1,6 ± 0,4 мг/л) и их доминирование, а также индекс сапробности (1,71 ± 0,09 против 1,48 ± 0,06). Одновременно выявлены специфические черты организации сообществ этого водоема - более высокое видовое богатство фито- и зоопланктона; отсутствие в составе фитопланктона Cyanobacteria и статистически значимо более высокие численность Bacillariophyta (80,7 ± 11,8 тыс. кл./л против 31,7 ± 6,5 тыс. кл./л), число видов (4 против 2) и биомасса (326,6 мг/л против 60,6 ± 18,8 мг/л) веслоногих ракообразных, что может определяться особенностями реакции гидробионтов на продукты жизнедеятельности птиц. Это позволяет говорить о перспективах гуанотрофикации для повышения трофического статуса водоемов без значимого ухудшения качества среды и биологического разнообразия сообществ гидробионтов.

Выполнено обобщение имеющихся сведений о репродуктивной экологии широко распространенных двустворчатых моллюсков из семейств Margaritiferidae и Unionidae в наиболее уязвимый период размножения в сложном жизненном цикле. В ходе анализа данных выявляются особенности эволюционно заложенной адаптивной стратегии моллюсков к различным условиям среды и отношений с рыбами. Из подробного обзора и анализа репродуктивных циклов моллюсков из родов Margaritifera, Unio и Anodonta выявляется, что в бореальной области от умеренного континентального до субтропического климата температурный фактор является основным, регулирующим все этапы и сроки репродуктивного процесса.

Филогеографический и морфологический анализы сигов Coregonus lavaretus Европы, уровень полиморфизма гена nd1 мтДНК свидетельствуют об относительно древнем происхождении некоторых популяций, населяющих водоемы западнее Ютландии. Высказывается предположение, что часть популяций в Европе представляют собой остатки первичной волны расселения основателей из Центральной Сибири (бассейн р. Лены). В более поздние волны миграций сигов из Сибири, синхронизированные по времени с событиями повторяющихся нижнечетвертичных оледенений, к западу от Урала расселялись они из нижнего течения крупных водотоков Западной Сибири (реки Обь, Енисей), которые эволюционировали относительно независимо от сигов из Центральной Сибири. В результате повторяющихся событий расселений из разобщенных приледниковых рефугиумов с востока и запада на географическом пространстве Восточной Европы от Балтийского моря до р. Печоры гаплотипы сигов оказались сильно перемешаны. Помимо естественно-исторических причин на картину распределения генетической изменчивости в природных популяциях сигов Восточной Европы в последние десятилетия оказали влияние рыбоводные мероприятия по акклиматизации и/или искусственному поддержанию отдельных популяций.

Определены таксономический и жирнокислотный состав, сезонная динамика биомассы, продукция и продуктивность по эйкозапентаеновой (ЭПК) и докозагексаеновой (ДГК) кислотам зообентоса реки Обь и ее притоков - рек Иня и Тула. Суммарное содержание ЭПК и ДГК во всех систематических группах зообентоса находилось на сравнительно высоком уровне, за исключением Trichoptera, Bivalvia и Gastropoda, но в случае всех таксонов попало в диапазон значений, приведенных в литературе для соответствующих систематических групп из разнообразных местообитаний, что подтверждает гипотезу об основном вкладе филогенетического фактора в содержание ЭПК и ДГК зообентоса. Установлено, что сходство видового состава зообентоса между реками Иня и Тула было ниже, чем сходство каждого из притоков с рекой Обь, что, скорее всего, обусловлено разными гидрологическими режимами и типами грунта притоков, а также дрифтом донных беспозвоночных из притоков в принимающий их водоток. Реки Обь, Иня и Тула имели сходные значения продукции зообентоса и его продуктивности по ЭПК и ДГК, но отличались, судя по литературным данным, от реки Енисей и его притоков, имеющих другие доминирующие комплексы донных беспозвоночных. Обнаружено, что при сопоставимых величинах биомассы и продукции зообентоса рек определяющее влияние на его продуктивность по ЭПК и ДГК, т. е. на биохимическое качество кормовой базы рыб, оказывает видовой состав, формирующийся в результате взаимодействия комплекса абиотических факторов.

Роль межвидовой конкуренции в биотических сообществах мало изучена. Представленная работа посвящена трансформации таксоцена восточноазиатской и полевой мышей, включающей экспансию ареала последней на фоне глобальных средовых изменений. Главная цель - в сравнительной оценке длины отделов кишечника полевой и восточноазиатской мышей в аспекте конкурентного неравенства этих видов и в анализе роли этого неравенства в динамике их таксоцена. Показано, что эффективность ассимиляции углеводов, составляющих основу растительных тканей, в кишечнике восточноазиатской мыши существенно выше, чем у полевой, при незначительных различиях в ассимиляции белков и липидов. Мы заключаем, что восточноазиатская мышь является сильнейшим трофическим конкурентом этого таксоцена и что конкуренция играет большую роль в его трансформации. Однако экспансия ареала полевой мыши не может быть прямым следствием ни конкуренции, ни глобальных изменений, по отдельности. Обсуждается механизм взаимосвязи этих причин трансформации таксоцена полевой и восточноазиатской мышей.

Хищники - важный фактор популяционной динамики и эволюции. Помимо сокращения численности они вызывают адаптивные изменения в морфологии, физиологии и поведении жертвы. По предположению многих авторов, судорожное поведение сформировалось в эволюции как рефлекторная реакция защиты от захвата хищником. Возникновение судорожных припадков нарушает стереотип охотничьего поведения хищных птиц и может повышать вероятность выживания жертвы. Изучена связь окраски шерстного покрова водяных полевок (Arvicola amphibius (Linnaeus, 1758)) с предрасположенностью к судорожным припадкам, вызванным тактильными стимулами. Выяснено, что среди бурых особей доля предрасположенных к припадкам достоверно выше, чем среди темно-бурых и черных. Сравнение соотношения разных окрасочных фенотипов в природной популяции и в добыче пернатых хищников с использованием ранее опубликованных данных показало, что черные особи подвергаются большему риску стать жертвой хищных птиц. Рефлекторные судороги, развивающиеся в ответ на тактильные стимулы, затрудняют захват добычи хищником и могут являться элементом антихищнического поведения.

Подведены итоги многолетних наблюдений, которые позволили оценить закономерности и выявить причины изменения численности, современного распределения и межвидовых отношений копытных животных в Уссурийском заповеднике. Сравнение архивных материалов и данных последнего десятилетия показывает, что изменение численности и распределение большинства видов копытных в заповеднике неразрывно связаны с нарастанием численности пятнистого оленя. После интродукции этого вида на территорию за 70 лет его численность выросла с 25 до 1180 особей, а плотность населения достигла в среднем 30 особей/1 тыс. га. За этот же период численность изюбря в Уссурийском заповеднике сократилась с 450 до 130 особей, т. е. более чем в 3 раза. В Суворовском лесничестве к настоящему времени наблюдается снижение численности примерно в 2 раза (с 250-280 до 110 особей), в Комаровском лесничестве численность уменьшилась примерно в 10 раз (с 180-200 до 15-20 особей). Численность и распределение косули, кабарги и кабана на территории изменялись не настолько очевидно. Современная численность косули в заповеднике составляет 170 особей при плотности населения 4 особи/1 тыс. га. Численность кабана - около 200 особей при плотности населения 4-5 особей/1 тыс. га. Разработанная и примененная методика учета позволила получить достоверные данные по численности и распределению копытных на всей территории Уссурийского заповедника. Высказываются опасения дальнейшего роста численности пятнистого оленя в связи с проведением биотехнических мероприятий в заповеднике.

Комплексы сетчатокрылых изучались в 2022-2023 гг. с помощью приманочных ловушек на местах пожаров 2021 г., через 12-13 лет после пожара 2010 г. и на не подвергавшихся пожарам участках в Мордовском заповеднике. Оказалось, что сильные пожары, при которых уничтожается вся или почти вся растительность, по-разному влияют на разные экологические группы сетчатокрылых. Они благоприятны для хортобионтых златоглазок (например, Chrysopa abbreviata, Ch. walkeri, Ch. commata) и опушечных видов (например, Apertochrysa prasisa и A. ventralis), в результате чего их численность возрастает. Но такие пожары очень неблагоприятны для дендробионтов, особенно таких видов, как Nineta alpicola, N. vittata и Chrysotropia ciliata, которые могут исчезать в местах пожаров или очень долго не могут восстановить свою численность.

На основе известных положений системного подхода рассматриваются некоторые узловые вопросы сукцессионных преобразований на биогеоценотическом (экосистемном), фитоценотическом, микроценотическом и популяционном структурных уровнях на примере послепожарных сукцессий в широколиственно-кедровых и темнохвойно-кедровых лесах Сихотэ-Алиня. В исследованиях на биогеоценотическом уровне использованы индикационные методы, основанные на анализе градиентов ведущих факторов среды по блокам индикаторных видов и региональным экологическим шкалам. Основное внимание на фитоценотическом уровне изучения сукцессий уделено вопросам видового и ценотипического состава сообществ. На микроценотическом уровне рассматривали вопросы преобразования основных элементов мозаики фитоценозов (синузий и микроценозов) и их эквивалента в биогеоценозах (парцелл). На популяционном уровне устанавливали онтогенетические состояния растений разных видов и возрастную структуру ценопопуляций, рассмотрена динамика всхожих семян, находящихся в латентном онтогенетическом состоянии в подстилке и почве.

В рамках дендроклиматических исследований существует необходимость получения высококачественных рядов данных, отражающих состояние природной среды в прошлом. Построение длительных древесно-кольцевых хронологий (по совокупности качеств, являющихся одним из лучших источников палеоклиматической информации) сопряжено с проблемой поиска источника палеодревесины, который позволит продлить ее дальше в прошлое. В представленной работе рассмотрена перспектива продления существующей 2367-летней древесно-кольцевой хронологии по лиственнице сибирской (Larix sibirica Ldb.) за счет привлечения древесины сосны сибирской (Pinus sibirica Du Tour), которая широко представлена в коллекциях, собранных на предпольях ледников Алтая. Результаты рассмотрения различных параметров годичных колец наглядно и убедительно продемонстрировали, что на верхней границе леса использование такого параметра, как дельта оптической плотности годичного кольца, позволит надежно перекрестно датировать образцы разных древесных пород и продлить данную древесно-кольцевую хронологию в прошлое.

Изменения гидротермического режима почвогрунтов, обусловленные таянием мерзлотного слоя, представляют важнейший экологический фактор динамики растительного покрова в криолитозоне. Исследовалось воздействие таяния почвогрунтов на индекс прироста (ИП) лиственницы (Larix spp.) и на валовую и чистую первичную продуктивность (GPP, NPP) растительности Заполярья Средней Сибири (редколесья, тундра и лесотундра). Проверялись гипотезы: 1) данные гравиметрии позволяют оценить динамику водной массы в почвогрунтах; 2) таяние мерзлотных почвогрунтов стимулирует прирост древесных растений и продуктивность растительного покрова. В работе использованы методы дендрохронологии, данные полевых работ, спутниковой гравиметрии (съемка GRACE) и дистанционной оценки GPP (съемка Terra/MODIS). Анализ данных гравиметрии выявил значимый многолетний тренд снижения водной массы в почвогрунтах криолитозоны ( R² = 0,68). Величина стока высвобождаемой при таянии воды оценивается в 6,4 ± 2,3 кг∙м^-2 в год. Установлена тесная связь ИП лиственницы и GPP с аномалиями влажности в почвогрунтах ( r = - 0,7 и r = - 0,9 соответственно). Возрастающая температура корнеобитаемого слоя и дефицит влажности водяного пара также положительно влияют на ИП лиственницы и величину GPP растительности в целом ( r = 0,6 и r = 0,6 … 0,9 соответственно). Установлено, что пирогенные потери углерода значительно (на два порядка) ниже величины NPP. В условиях переувлажнения почвогрунтов, типичного для Арктики, потепление климата сопровождается улучшением гидротермического режима произрастания растительного покрова, способствует возрастанию продуктивности растительности и сохранению криолитозоной статуса территории стока углерода.

Проведен анализ изменения продуктивности сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) методами дистанционного зондирования (валовая и чистая первичная продукция / фотосинтез) и дендрохронологии (радиальный прирост ствола) на двух разновозрастных лесных участках ленточного бора в сухой степи Западной Сибири. Для обоих участков (молодые лесовосстановительные посадки и естественный лес) выявлен значимый положительный тренд изменения объема первичной продукции за период 2000-2023 гг. Определены различия в наборе климатических факторов, лимитирующих объем первичной продукции древостоя (весенние и осенние температуры и осадки) и радиальный прирост сосны (значимые температуры сентября прошлого года для сосны разных возрастов, для молодняка также значимые сумма годовых осадков и ГТК Селянинова вегетационного периода, для спелого леса - температура июня). Установлены связи между шириной годичного прироста модельных деревьев и первичной продукцией древостоя в июне и начале июля для естественного леса и во второй половине июня - для посадок. Выполненные на основе древесно-кольцевых и биометрических данных расчеты ежегодного объема секвестрации углерода деревьями показали, что в среднем за последние 5 лет сосна в стволовой фракции депонировала от 525 г С / год (молодняк) до 565 г С / год (зрелые деревья). Результаты расчетов объемов секвестрации углерода (по одновозрастным посадкам сосны) сопоставимы в абсолютном выражении и коррелируют со значениями первичной продукции древостоя, полученными дистанционно.

Флуктуационная динамика (за 9-27 лет) численности, плотности, возрастной и пространственной структуры Dactylorhiza maculata (L.) Soó на оз. Долгое Волжско-Камского государственного природного биосферного заповедника отражает механизмы поддержания популяции на южной границе ареала. Материал был внесен в электронную базу данных. Абиотические и биотические условия переходных кустарничково-осоковых сфагновых болот являются наиболее подходящими для развития редкого вида, где сохраняется комплекс бореальных и аркто-бореальных видов, а благоприятными микроместообитаниями являются открытые и влажные участки сплавины с pH субстрата 4,1-4,5. Биоразнообразие сфагновых мхов в местообитаниях D. maculata представлено девятью видами, где ковровым видом является Sphagnum angustifolium, в открытых и влажных микроместообитаниях появляется Sph. divinum, при зарастании участков редколесьем - Sph. centrale. Выявлена достоверная связь численности D. maculata от климатических факторов: положительная - с суммой осадков, отрицательная - со средними температурами вегетационного периода. Однако в условиях влажных микроместообитаний численность генеративных D. maculata не связана с осадками. На основе морфометрических параметров вегетативных и генеративных растений достоверно выделяются онтогенетические группы особей: j (ювенильные), im (имматурные), v (взрослые вегетативные), g1 (молодые генеративные), g2 (средневозрастные генеративные). Базовый спектр популяции D. maculata на оз. Долгое составляет 11,5 : 17 : 29 : 42,5 (j : im : v : g), доля прегенеративных особей за 9-27 лет варьирует в пределах 57-66 %, что обусловлено высокой долей плодообразования - до 60 %. Пространственная структура популяции - контагиозного типа с агрегациями радиусом 0,5-1,2 м, расположенными относительно друг друга случайно. Динамика пространственных мозаик, сопровождаемая дисперсией семян и, соответственно, особей D. maculata в благоприятные микроместообитания, является естественным компенсаторным механизмом устойчивости, обеспечивающим динамическое равновесие популяции.

Впервые в Средней Сибири в парковых насаждениях г. Красноярска на разновозрастных деревьях Pinus sylvestris L. с различным фитопатологическим состоянием нами выявлен инвазионный вид Diplodia sapinea (Fr.) P. Karst., который является опасным патогеном хвойных деревьев. Чистые культуры были изолированы из пикнид на шишках; их морфологические и молекулярно-генетические признаки соответствуют виду D. sapinea. Сибирские изоляты характеризуются высокой радиальной скоростью роста на питательных средах, оказывают фитопатогенное действие в отношении побегов P. sylvestris и плодов яблок сорта Granny Smith in vitro, вызывая стремительные и обширные некротические поражения коры, камбия побегов и мякоти плода, проявляют высокую пероксидазную и протеазную ферментативную активность. Сибирские изоляты D. sapinea по совокупности морфологических признаков, активности ферментов и фитопатогенности не выходят за пределы показателей южных изолятов. Значительные различия показаны со штаммом Dp1-23 Diplodia seriata De Not, выделенного из пикнид на шишках Cupressus sempervirens L. Для сибирских изолятов D. sapinea установлена высокая устойчивость к холодовому стрессу в диапазоне температур от -8 до -31 °С в серии экспериментов по замораживанию и оттаиванию мицелия. После активации радиальная скорость роста изолятов на картофельно-декстрозном агаре при 24 °С оказалась выше, чем у штаммов, не подвергавшихся замораживанию; относительно медленная активация отмечена при -16 °С по сравнению с другими температурами. Наличие длительной эндофитной фазы у впервые обнаруженного в Средней Сибири вида D. sapinea, высокие адаптивные возможности и фитопатогенность представляют особую опасность для его распространения на новой территории и растениях-хозяевах, что требует особого внимания и изучения.

Растительные сообщества существенно изменяют микроклимат под своим пологом. Цель работы - охарактеризовать фитомассу и температурный режим почвы в четырех типах травяных сообществ Центрально-Лесного государственного природного биосферного заповедника и его окрестностей (Тверская область). Надземная фитомасса возрастала в ряду заброшенные луга (930 ± 53 г/м², среднее и ошибка среднего) - используемые луга (1111 ± 40 г/м²) - таволговые сообщества (1357 ± 155 г/м²) - субрудеральные высокотравные сообщества (1726 ± 188 г/м²). Подземная фитомасса в слое 0-5 см изменялась в среднем от 614 ± 102 г/м² в субрудеральном сообществе до 1254 ± 448 г/м² в таволговом. Общая фитомасса была положительно скоррелирована с pH почвы (R = 0,814; p < 0,001; n = 16), а также с индикаторными оценками богатства почвы (R = 0,528; p = 0,029). Во всех сообществах пик температуры почвы приходился на июнь - июль, что соответствовало ходу температур воздуха. Зимой почвы на глубине 8 см не промерзали, а на поверхности в отдельные дни были возможны отрицательные температуры. Влагоемкость почвы была значимо отрицательно скоррелирована со средними температурами на глубине 8 см за июль, август и сентябрь. Связь с температурой поверхности почвы была аналогичной, но слабее выраженной. Температуры почвы в пик вегетационного периода и в последующие месяцы не были значимо скоррелированы с показателями надземной фитомассы. Таким образом, в лесной зоне даже на относительно небольшой территории травяные сообщества хорошо различаются по фитомассе. Температура почвы под пологом травяной растительности дифференцируется в большей степени в зависимости от физических свойств почвы, а не от надземной биомассы.

Представлена эффективная система регенерации Rhododendron yedoense var. рoukhanense (H. Lév.) Nakai. из проростков, основанная на использовании тидиазурона (ТДЗ) для пролиферации меристем. В качестве эксплантов использовали проростки, полученные в результате прорастания семян in vitro. Длительность прорастания семян составила 24 дня. Общая всхожесть семян R. yedoense var. рoukhanense была на уровне 77,5 %. Исследовали влияние ТДЗ при 4-часовой импульсной обработке (7,5; 15,0; 30,0 мкМ) с последующим культивированием на среде Андерсона (АМ) без ТДЗ и при непосредственном культивировании на АМ с добавлением 1,0 мкМ ТДЗ на морфогенный потенциал проростков. Установлено, что регенерантам R. yedoense var. рoukhanense, полученным как после импульсной обработки, так и после культивирования на ТДЗ-содержащей среде, требовался дополнительный пассаж на безгормональной АМ (АМ0) для элонгации и увеличения числа побегов на эксплант. Наибольшее число побегов на эксплант получено после элонгации при непосредственном внесении в питательную среду 1,0 мкМ ТДЗ и после импульсной обработки 30,0 мкМ ТДЗ - в среднем 9,32 и 10,32 соответственно. Максимальный процент укорененных растений (50 %) был получен под действием 4-часовой импульсной обработки индолилмасляной кислотой с последующим культивированием in vitro на АМ0. Представленное исследование впервые демонстрирует влияние различных видов обработки ТДЗ на пролиферацию и развитие побегов, a разработанная технология позволила получить укорененные и адаптированные микропобеги, развитие которых было индуцировано импульсной обработкой ТДЗ. В результате R. yedoense var. рoukhanense включен в коллекцию in vitro для сохранения и размножения с целью дальнейшего практического использования.