Разработки

ОСHОВHАЯ ТЕМАТИКА ФУHДАМЕHТАЛЬHЫХ РАБОТ

1. Анализ закономерностей эволюция биоты

1.1. Скорости и механизмы микроэволюции. Реконструкция филогенеза таксонов ранга рода и вида.

1.2. Реконструкция структуры и функциональных особенностей экосистем различного ранга в плейстоцене и голоцене (например, проект "ИССЛЕДОВАНИЕ БОЛЬШОГО ПЕЩЕРНОГО МЕДВЕДЯ").

1.3. Закономерности эволюции сообществ и экосистем.

1.4. Реконструкция климата в голоцене (дендрохронологическими методами).

1.5. Прогноз изменений экосистем при разных вариантах глобальных и региональных изменений климата и антропогенных нагрузок.

2. Проблемы популяционной биологии

2.1. Многолетняя динамика численности и структуры популяций (факторы, механизмы, модели).

2.2. Репаративные процессы в популяциях. Связь пространственной, половой, этологической и генетической структур популяции. Роль внутрипопуляционных группировок в поддержании стабильности популяций. Границы популяций.

2.3. Оптимальные стратегии эксплуатации и охраны популяций промысловых и редких видов. Причины редкости и успеха видов. (например, проект "ЭКОЛОГИЯ КОПЫТНЫХ СРЕДНЕГО УРАЛА")

2.4. Взаимодействие популяций в экосистемах.

3. Анализ антропогенной трансформации биоты

3.1. Стратегии и механизмы адаптации популяций и экосистем к химическому и радиоактивному загрязнению.

3.2. Разработка методов анализа здоровья популяций и экосистем (экологическая диагностика).

3.3. Прогнозирование отдаленных популяционно-генетических последствий при техногенных инцидентах.

3.4. Механизмы устойчивости экосистем к антропогенным нагрузкам.

3.5. Экологическое нормирование антропогенных нагрузок (определение величин критических нагрузок и разработка экологических нормативов).

4. Проблемы радиоэкологии

4.1. Миграция и депонирование радионуклидов в почвенно-растительном покрове. Зоогенная миграция радионуклидов.

4.2. Миграция радионуклидов в водных экосистемах (включая крупные речные системы).

Основные достижения института за последние годы


Представлены результаты многолетнего радиоэкологического мониторинга влияния сбросных технологических вод с реакторов Белоярской АЭС на биоту водоема-охладителя и окружающих водоемов. Показано, что после перехода от реакторов на тепловых нейтронах (АМБ-100 и АМБ-200) к реакторам на быстрых нейтронах (БН-600 и БН-800) удельная активность радионуклидов станционного происхождения в водохранилище снизилась: в макрофитах – в 13–25800 раз, в ихтиофауне – в 1,5–44,5 раза. В воде р. Ольховки удельная активность радиоактивных изотопов 137Cs уменьшилась в 480 раз, 3H – в 36 раз, 90Sr – в 3,5 раза. Улучшение радиоэкологического состояния водных экосистем происходит за счет природных механизмов самоочищения: миграции радионуклидов с водным стоком, а также за счет перераспределения и естественного распада. (ИЭРиЖ УрО РАН, д.б.н. ТрапезниковА.В., к.б.н. Трапезникова В.Н., к.вет.н. Коржавин А.В., 8(34737)3-61-16,BFS_zar@mail.ru).

Panov A., Trapeznikov A., Trapeznikova V., Korzhavin A. Influence of operation of thermal and fast reactors of the Beloyarsk NPP on the radioecological situation in river ecosystems // Journal of Environmental Radioactivity. 2023. Vol. 264. Art. 107209. DOI: 10.1016/j.jenvrad.2023.107209 (WoS Q3, IF=2.655, Scopus Q2, УБС2)

Panov A., Trapeznikov A., Trapeznikova V., Korzhavin A. Influence of operation of thermal and fast reactors of the BeloyarskNpp on the radioecological situation in the cooling pond: Part II, Macrophytes and fish // Nuclear Engineering and Technology. 2023. Vol. 55, Issue 2, Р. 707–716. DOI: 10.1016/j.net.2022.10.025 (WoS Q1, IF=2.7, Scopus Q2, УБС1)


Для оценки хода естественного восстановления лесов в зоне Восточно-Уральского государственного заповедника (ВУГЗа) проведена верификация и актуализация таксационных параметров. Были разработаны модели динамики роста деревьев и актуализированы современные таксационные характеристики для всей территории заповедника. Создана серия карт уровней загрязнения почв заповедника 90Sr (основной загрязнитель), разнообразия биоценозов, запаса древесины,видового и возрастного состава лесов. На основе данных о плотности загрязнения почв 90Sr и коэффициентов его перехода в древесину, кору, ветки и листья/хвою были рассчитаны запасы 90Sr в лесах. Основной запас 90Sr накоплен в почвах (~97.9%), в древостоях он составляет ~2.1% от общего содержания радионуклида в лесах. Показано, что лесная продукция на большей части заповедника, согласно санитарным правилам, не может быть использована в практических целях. (ИЭРиЖ УрО РАН, д.б.н. Позолотина В.Н., к.б.н. Модоров М.В., к.б.н. Михайловская Л.Н., к.т.н. Шалаумова Ю.В., к.с-х.н. Григорьев А.А., 8(343)210-38-58 (доб.1118), pozolotina@ipae.uran.ru).

Pozolotina V.N., Shalaumova Y.V., Lebedev V.A., Grigor’ev A.A., Modorov M.V., Mikhaylovskaya L.N., Tarasov O.V. Forests in the East Ural Radioactive Trace: structure, spatial distribution, and the 90Sr inventory 63 years after the Kyshtym accident // Environmental Monitoring and Assessment. 2023. 195(6). Art. 632. DOI: 10.1007/s10661-023-11300-y (WoS Q3, IF=3.0, Scopus Q2, УБС2)


Впервые исследованы иммуногематологические параметры бореального оседлого вида рукокрылых Урала прудовой ночницы Myotis dasycneme в сезонные периоды жизненного цикла. Обнаружено, что в условиях гибернации (спячки) наблюдается значительный лимфоцитарный профиль (50.6–53.5%), что обеспечивает иммунный «надзор» и специфически реактивную активацию приобретенного адаптивного иммунного ответа. Показано отсутствие значимых половых различий по исследованным параметрам красной крови, что отражает универсальность адаптивной реакции.При изучении репродуктивной стратегии популяций охраняемого вида – северного кожанка Eptesicus nilssonii на Среднем Урале детально описаны полевые признаки особей разных репродуктивных и возрастных групп, получены уникальные сведения о сезонных особенностях гона данного вида. Результаты позволят существенно оптимизировать меры долговременного мониторинга при решении задач сохранения популяций летучих мышей. (ИЭРиЖ УрО РАН, акад., д.б.н. Большаков В.Н., д.б.н. Ковальчук Л.А., к.б.н. Черная Л.В., к.б.н. Первушина Е.М., Мищенко В.А. 8(343)266-11-42,vladimir.bolshakov@ipae.uran.ru).

Ковальчук Л.А., Мищенко В.А., Черная Л.В., Снитько В.П., Большаков В.Н. Сезонная изменчивость иммуногематологических параметров периферической крови прудовой ночницы Myotis dasycneme (Boie, 1825), обитающей на Урале // Доклады Российской Академии наук. Науки о жизни. – 2023. – Т. 510. – № 1. С. 278–282. DOI: 10.31857/S2686738922601072 (WoS N/A, IF=0.771, Scopus Q3, УБС2)

Первушина Е.М., Большаков В.Н. Особенности биологии северного кожанка (Eptesicus nilssonii, Vespertilionidae, Chiroptera) на Среднем Урале // Зоологический журнал. 2023, том 102. № 4. С. 466–474. DOI: 10.31857/S0044513423040116 (WoS Q4, IF=0.5, Scopus Q4, УБС2)

,

Выявлены принципиальные отличия отдаленных последствий хронического радиационного и химического воздействия, оцененные по изменчивости жизнеспособности семенного потомства, а также про- и антиоксидантного статуса подорожника большого в череде поколений. Признаки стимуляции роста корней и повышения маркера окислительного стресса – малоновогодиальдегида (МДА) обнаружены у потомков подорожника из зоны ВУРСа в трех поколениях после снятия стресса. Активность супероксиддисмутазы (СОД) нормализовалась со второго поколения. У семян из зоны ВУРСа отмечено увеличение концентрации низкомолекулярных антиоксидантов (НМАО), но трансгенерационного эффекта не наблюдалось. Обнаруженный в зоне КМЗ эффект коротких корней сохранился до третьего поколения. Биохимические показатели в зоне КМЗ нормализовалась после первого поколения. (ИЭРиЖ УрО РАН, д.б.н. Позолотина В.Н., к.б.н. Шималина Н.С., к.б.н. Антонова Е.В., 8(343)210-38-58 (доб.1118), pozolotina@ipae.uran.ru).

Shimalina N.S., Pozolotina V.N., Orekhova N.A. Stress memory in two generations of Plantago major from radioactive and chemical contaminated areas after the cessation of exposure // International Journal of Radiation Biology. 2023. Vol. 99(8). P. 1228-1238. DOI: 10.1080/09553002.2023.2146232 (WoS Q1, IF=2.6, Scopus Q2, УБС2)


С помощью измерения рН корки сосны в лесах Екатеринбурга исследован краевой эффект: на какое расстояние в глубину леса проникает атмосферное загрязнение от дорог и городского окружения. В лесопарках и в пригородных лесах подщелачивание корки было заметно на одинаковых расстояниях от края леса – 70–160 м, в среднем, около 100 м. В городе из-за повышенного атмосферного загрязнения сила эффекта больше примерно в 2 раза, чем в пригородных лесах. Работа имеет практическое отношение к оценке ширины защитной полосы леса. Для защиты от атмосферной пыли городов она должна быть не менее 100 м. Результаты могут быть рекомендованы для представления в Департамент архитектуры, градостроительства и регулирования земельных отношений Администрации города Екатеринбурга и Департамент Федеральной службы по надзору в сфере природопользования по Уральскому федеральному округу. (ИЭРиЖ УрО РАН, проф. РАН, д.б.н. Веселкин Д.В. 8(343)266-64-84, veselkin_dv@ipae.uran.ru)

Veselkin D.V. Urbanization increases the range, but not the depth, of forest edge influences on Pinus sylvestris bark pH // Urban Forestry & Urban Greening. 2023. V. 79. 127819; DOI: 10.1016/j.ufug.2022.127819 (WoS Q1, IF=6.4, Scopus Q1, УБС1)


Впервые на Среднем Урале в различных местообитаниях оценили уровни вторжения чужеродных растений и инвазибельность основных типов растительных сообществ. Процесс распространения многих инвазивных видовсвязан с антропогенными (урбанизированными, техногенными и пр.) территориями. Показано, что число инвазивных растений увеличивается по мере увеличения частоты сильных антропогенных нарушений сообществ. Подтверждена гипотеза сопряженных инвазий. Анализ растительных сообществ с доминированием инвазивного вида – клена ясенелистного Acer negundo в географически отдаленных регионах (Средний Урал и Белорусское Полесье) показал, что в них доля адвентивных видов увеличивается на 35%. ИЭРиЖ УрО РАН, проф. РАН, д.б.н. Веселкин Д.В., к.б.н. Золотарева Н.В., к.б.н. Подгаевская Е.Н., к.б.н. Пустовалова Л.А., Дубровин Д.И., Коржиневская А.А. 8(343)266-64-84, veselkin_dv@ipae.uran.ru)

Veselkin D.V.,Zolotareva N.V., Dubrovin D.I., Podgaevskaya E.N., Pustovalova L.A., Korzhinevskaya A.A. Invasibility of common plant community types of the Middle Urals // Diversity. 2023. V. 15. № 9. 955. DOI: 10.3390/d15090955. (WoS Q2, IF=2.4, Scopus Q1, УБС1)

Veselkin, D. V., Dubrovin, D. I., Korzhinevskaya, A. A., Podgaevskaya, E. N., Pustovalova, L. A., Ivchenko, T. G., &Zolotareva, N. V. Invasion Levels of Alien Plants in Various Habitat Types in the Middle Urals //Russian Journal of Ecology. 2023. Т. 54. №. 4. С. 266–276. DOI: 10.1134/S1067413623040124 (WoS Q4, IF=1.1, Scopus Q3, УБС2)

Dubrovin D.I., Veselkin D.V., Gusev A.P. Plant species richness and invasional meltdown in different parts of Acer negundo L. secondary range // Forests. 2023. V. 14. P. 2118. DOI: 10.3390/f14112118 (WoS Q1, IF=2.9, Scopus Q1, УБС1)


Представлено одно из научных обоснований, лежащих в основе комплексной программы по восстановлению популяции муксуна, нельмы и чира в Обь-Иртышском рыбохозяйственном районе, выполняемой по поручению Президента России. Отмечена острая необходимость срочного внедрения эффективных рыбоводных мероприятий по искусственному воспроизводству муксуна на Оби для восстановления его ресурса, поскольку нерестовое стадо не может обеспечить естественное восстановление. Рассмотрены особенности питания молоди муксуна при подращивании в садках в естественных условиях. Наряду с искусственным кормом молодь питается организмами зообентоса и зоопланктона, попадающими в садки во время дрифта, что указывает наее способность переходитьс искусственной на естественную кормовую базу на всех стадиях развития. Это является показателем успешной адаптации к условиям среды при садковом подращивании в протоках р. Оби и ведет к повышению выживаемости молоди муксуна. Работа дает объективную экологическую оценку процессам пищевой адаптации муксуна к естественной кормовой базе, что является критерием успешности проведения мероприятий по его воспроизводству. (ИЭРиЖ УрО РАН, чл.-корр. РАН, д.б.н., проф. Богданов В.Д.,СтепановЛ.Н.,ИльинМ.Ю.8(343)210-90-22, bogdanov@ipae.uran.ru)

Stepanov L.N., Bogdanov V.D., IlyinM.Yu. Ecological Aspects of Experimental Growing of Young Muksun in the Natural Environment // Russian Journal of Ecology. 2023. Vol. 54. №5, P. 353–365. DOI: 10.1134/S1067413623050119 (WoS Q4, IF=1.1, Scopus Q3, УБС2)

,

Впервые изучено разнообразие афиллофоровых грибов в оранжереях городов таежной зоны: БИН РАН (С.-Петербург), ГБС РАН (Москва) и БС УрО РАН (Екатеринбург). Установлено, что в них на экзотических тропических и субтропических растениях доля фитопатогенов в среднем соответствует аналогичным показателям городских парков, дендрариев и пустырей, при этом доля чужеродных видов в оранжереях достоверно ниже. Для растений выявлена сильная положительная связь между возрастом и количеством развивающихся на них видов грибов (R2=0.99). Таким образом, городские оранжереи не являются источником распространения чужеродных болезней растений. (ИЭРиЖ УрО РАН, д.б.н. Ширяев А.Г. 8(343)210-38-58 (доб.1202), shiryaev_ag@ipae.uran.ru).

Shiryaev A.G., Zmitrovich I.V., Senator S.A., Minogina E.N., Tkachenko O.B. How Poor Is Aphyllophoroid Fungi Diversity in the Boreal Urban Greenhouses of Eastern Europe? // Journal of Fungi, Vol. 9(11), 1116. DOI: 10.3390/jof9111116 (WoS Q1, IF=4.7, Scopus Q1, УБС1)

,

Анализ фаунистических изменений орнитофауны Западной Сибири показал, что процесс носит перманентный, масштабный и канализированный характер. В частности, долговременные изменения за период 60 лет затрагивают около половины видового состава. Проникновение новых видов птиц в северном направлении происходит по долинам крупных рек, таких как Обь. В лесостепной и степной зонах этот процесс идет по озерным комплексам и связан с гидрологическим режимом озер.Здесь распространяются в северном направлении преимущественно виды-лимнофилы, тогда как зональные виды лишь восстанавливают свой ареал при увеличении численности. (ИЭРиЖ УрО РАН, д.б.н. Головатин М.Г., к.б.н. Тарасов В.В., 8(343)210-37-22,golovatin@ipae.uran.ru)

Golovatin M.G. Long-Term Dynamics of the Avifauna in the North of Western Siberia // Russian Journal of Ecology, 2023, Vol. 54, No. 2, pp. 115–123. DOI: 10.1134/S1067413623020054 (WoSQ4, IF=1.1, ScopusQ3, УБС2)

Тарасов В.В. Изменения в фауне птиц лесостепного Зауралья в конце XX – начале XXI веков под действием природных и антропогенных факторов // Труды Зоологического института РАН. 2023. Т. 327, № 4. (WoSN/A, IF(РИНЦ)=0.529, Scopus Q2, УБС3)

,

Установлена причина формирования необычных форм гумуса, обнаруженных в загрязненных промышленными выбросами лесах. Эти формы совмещают не встречающиеся вместе в естественных условиях признаки зоогенно активных мюлль-форм и незоогенных мор-форм. Оказалось, что внутри лесной подстилки выражен вертикальный градиент токсичности: содержание металлов и кислотность увеличиваются сверху вниз, достигая максимальных значений на границе органического и органоминерального горизонтов, а степень насыщенности обменного комплекса кальцием и магнием, наоборот, уменьшается. Градиент токсичности создается из-за снижения поступления поллютантов. Именно он обусловливает специфический характер реколонизации макрофауной загрязненных почв (заселения лесной подстилки с верхних слоев, а не равномерно по всей ее толще) и образование необычных форм гумуса. На основе анализа строения органогенных горизонтов можно оценивать процессы техногенной эволюции форм гумуса и судить о степени деградации или восстановления почв на загрязненных территориях. (ИЭРиЖ УрО РАН, д.б.н. Воробейчик Е.Л., к.б.н. Коркина И.Н. 8(343)210-38-58 (доб.1158),ev@ipae.uran.ru).

Vorobeichik E.L., Korkina I.N. A bizarre layer cake: Why soil animals recolonizing polluted areas shape atypical humus forms // Science of the Total Environment. 2023. Vol. 904. 166810. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2023.166810 (WoS Q1, IF=9.8, Scopus Q1, УБС1)


Выполнен цикл исследований лесных древостоев в головной части Восточно-Уральского радиоактивного следа (ВУРС). Была сделана оценка содержания 90Sr у доминирующей древесной породы –березы повислой (Betulapendula).Показано, что содержание радионуклида уменьшается в ряду: кора > листья ≥ мелкие ветви > крупные ветви > ствол. В градиенте плотности загрязнения почв концентрации 90Sr в надземных органах березы увеличиваются, а коэффициенты переноса снижаются не линейно, а в соответствии со степенной функцией. Созданы математические модели, которые позволяют провести инвентаризацию 90Sr в биомассе деревьев в зоне ВУРСа, используя данные о запасах древесины в лесах, о плотности загрязнения почв и коэффициентов переноса радионуклида. Модели повышают точность расчетов, уменьшают количество проб и сокращают время исследования загрязненных лесных экосистем.

Позолотина В.Н., Лебедев В.А., Антонова Е.В., Григорьев А.А., Шалаумова Ю.В., Тарасов О.В. Современное состояние древостоев в зоне Восточно-Уральского радиоактивного следа, ближней к эпицентру Кыштымской аварии // Экология. 2022. № 1. С. 42–54. DOI.org/10.31857/S0367059722010097 (WoS Q4, IF =0.741, Scopus Q3)


На основе выявленных связей между надземной фитомассой и диаметрами стволов модельных деревьев, данных о ширине годичных колец и измерений морфометрических параметров деревьев на двадцати высотных профилях в переходной зоне лес–горная тундра шириной 340–500 м на склонах гор Кольского п-ова, Полярного Урала и плато Путорана, было выявлено, что экспансия древостоев в горные тундры и повышение их сомкнутости в последние 110 лет привели к увеличение надземной фитомассы в 9–33 раза (с 18–79 до 639–828 тон на один километр границы леса). Установлено, что эти изменения в течение последнего столетия обусловлены повышением температуры в начале лета и увеличением выпадения осадков в начале зимы в этих регионах. 

Moiseev P.A., Hagedorn F., Balakin D.S., Bubnov M.O., Devi N.M., Kukarskih V.V., Mazepa V.S., Viyukhin S.O., Viyukhina A.A., Grigoriev A.A. Stand biomass at treeline ecotone in Russian subarctic mountains is primarily related to species composition but its dynamics driven by improvement of climatic conditions. Forests. 2022.V.13. 254. DOI.org/10.3390/f13020254 (WoSQ1, IF =3.282, ScopusQ1)


В холодных арктических и высокогорных экосистемах изменение климата проявляется не только в быстром повышении температуры, но и в увеличении зимних осадков. В Уральских горах за последнее столетие зимы стали теплее и многоснежнее. Была проведена оценка смещения зарослей кустарниковой растительности на основе анализа возрастной структуры (на примере можжевельника сибирского Juniperus sibirica) вдоль высотного градиента на 7 вершинах Южного и Северного Урала. Наиболее массово интенсивная экспансия можжевельника в горные тундры и луга происходила во второй половине ХХ века на малоснежных участках склонов (перевалах гор). Выявлены положительные корреляции между продвижением кустарника и холодными осадками или температурой на Северном и Южном Урале, соответственно. На Южном Урале помимо кустарниковой растительности происходит активная экспансия и древесной растительности.

Grigoriev A.A., Shalaumova Y.V., Balakin D.S., Erokhina O.V., Abdulmanova S.Y., Moiseev P.A., Camarero, J.J. Alpine Shrubification: Juniper Encroachment into Tundra in the Ural Mountains. Forests. 2022. V.13. 2106. DOI.org/10.3390/f13122106. (WoS Q1, IF =3.282, Scopus Q1)


X