Итоги деятельности

Представлены результаты фундаментальных работ института за последние годы.

Среди наиболее значимых достижений можно отметить следующие:

Установлены экологические особенности растений и животных в горных и субарктических районах, показаны зональные и высотные адаптации к специфическим условиям обитания

Обобщены результаты более чем 40-летних комплексных (ботанических, зоологических, почвенных, гидробиологических) исследований экосистем Полярного Урала и Ямала, описана их динамика и разработан прогноз изменений при крупномасштабном освоении нефтегазовых месторождений

На глобальном уровне обобщены характеристики экосистемы тундрового биома; выполнен цикл радиоэкологических и популяционных исследований последствий радиоактивного заражения на территориях Восточно-Уральского радиоактивного следа и Тоцкого ядерного полигона

Описаны закономерности трансформации и выявлены механизмы устойчивости популяций и сообществ в условиях аэротехногенного загрязнения среды тяжелыми металлами; разработана методология экологического нормирования, определены величины критических токсических нагрузок и разработаны экологические нормативы для темнохвойных лесов Среднего Урала

Разработаны теоретические и методические основы организации дендроклиматического мониторинга в бореальных лесах России, с помощью методов дендрохронологии проведена реконструкция климатически и антропогенно обусловленных изменений лесотундровой растительности в различных секторах Урало-Сибирской Субарктики за последние 500-600 лет (в Заподносибирском секторе - за последние 4500 лет)

Исследована популяционная структура и динамика эндемичных и редких видов растений Северного и Среднего Урала, севера Западной Сибири, разработаны методические основы их кадастра и охраны

Выявлены закономерности исторических преобразований состава фаун и структуры животного населения в позднем кайнозе во всех природных зонах Урала, а также направленность, скорости, масштабы и степень обратимости морфологической эволюции отдельных таксонов

Дана развернутая характеристика естественного воспроизводства популяций полупроходных сиговых рыб (на примере бассейна Нижней Оби), разработана система оценок экологической емкости нерестилищ

На основе многолетних экспедиционных и стационарных исследований животных и растений Урала и прилегающих районов Субарктики подготовлены и изданы "Красная книга Среднего Урала" (Свердловская и Пермская области), "Природа Ямала", "Экология Ханты-Мансийского автономного округа", "Красная книга Ямало-Ненского автономного округа".

Основные достижения института за последние годы


С целью повышения точности палеоэкологических реконструкций характеристик наземных сообществ обобщены данные по преобразованию информации при переходе мелких млекопитающих из объектов биоценозов в субфоссильное состояние через стадию жертв сов-миофагов. Предложены критерии выделения трех групп жертв: 1) основные жертвы – составляют большую долю рациона, как по количеству добытых особей, так и по их массе и доминируют в отложениях; 2) альтернативные жертвы достигают существенной доли в питании периодически; 3) сопутствующие жертвы – либо обитают в биотопах, редко облавливаемых птицей, и/либо выходят за пределы предпочитаемого диапазона по массе. Впервые проведена экспериментальная оценка степени изменений характеристик моляров узкочерепной полевки (Microtus gregalis) из погадок сов. На одних и тех же образцах показано, что после прохождения через пищеварительную систему совы размеры зубов уменьшаются уже на начальных стадиях переваривания, что может внести погрешность при реконструкции размеров животных. Разрушение поверхностных слоев эмали и дентина жевательной поверхности приводит к почти полной утрате данных о микростачиваниях зубов. 


На основе анализа ядерной ДНК впервые проведена реконструкция эволюционной истории домашних лошадей на территории Северной Евразии. Представлены данные по 278 полным геномам древних животных – это самая крупная серия для живого организма после человека. Обнаружены две вымерших линии лошадей, которые существовали во времена раннего одомашнивания (около 5 тысяч лет назад), одна на дальнем западе (Иберия), другая – на дальнем востоке (Сибирь) Евразии. Показано, что Иберия не могла быть центром одомашнивания лошади, как считалось ранее. С помощью картирования генетических изменений в пространстве и времени удалось проследить пути обмена лошадей между разными культурами в прошлом. Наибольший вклад в генетическое разнообразие современных лошадей внесли персидские лошади в результате византийско-сасанидских войн и ранних исламских завоеваний. Отмечено, что в результате селекции генетическое разнообразие лошадей значительно сократилось. 

,

На основе высокопроизводительного секвенирования ДНК почвенных грибов, обитающих в районах воздействия двух медеплавильных заводов, впервые обнаружен филогенетический сигнал в реакции наземных организмов на токсическую нагрузку – существование связи устойчивости к промышленному загрязнению со степенью родства между видами (в пределах класса Agaricomycetes). Впервые экспериментально подтверждена гипотеза, что вступающие в симбиоз с корнями древесных растений представители Agaricomycetes более устойчивы к загрязнению среды по сравнению с видами, которые питаются исключительно за счет разложения мертвого органического вещества. Результаты важны для понимания закономерностей функционирования почвенной биоты в экстремальных местообитаниях, а также для целей биотехнологии и рекультивации загрязненных почв. Наиболее перспективные подходы к рекультивации почв включают микоремедиацию – инокуляцию почвы устойчивыми к избытку тяжелых металлов видами грибов. Наличие филогенетического сигнала позволяет подбирать виды грибов, для которых доказана повышенная устойчивость к длительному промышленному загрязнению. Знание о чувствительных к загрязнению группах позволяет прогнозировать, какие виды могут представлять «слабые звенья» в процессах деструкции мертвого органического вещества в экстремальных условиях.

,

Проведен анализ конфликтных взаимоотношений бурого медведя и человека на большей части ареала хищника за период с 2000 по 2015 гг. Выделены общие черты и местные особенности в сценариях атак между географическими районами с различной историей сосуществования человека с бурым медведем, разными стратегиями ведения охотничьего хозяйства и охраны природы. Отмечен рост числа нападений медведя на человека, наиболее заметный в Европе. Частота нападений положительно коррелирует с плотностью населения медведя и отрицательно – с плотностью населения человека. Подробно рассмотрены обстоятельства и возможные причины нападений. Население людей в мире растет и рекреационная нагрузка на местообитания медведей увеличивается, поэтому знание триггеров реализации крайне агрессивного поведения медведя приобретает в современных условиях огромное значение/

,

На основе 19-летних наблюдений в субарктических тундрах Ямала обнаружены изменения трофических связей в экосистеме. За период исследований на фоне климатических изменений существенно трансформировался один из ключевых компонентов пищевой цепи тундры – сообщество грызунов. Снизилась амплитуда колебаний численности грызунов, в структуре населения уменьшилась доля леммингов и увеличилась доля полевок. Лемминги – наиболее предпочитаемая жертва тундровых хищников. Спад численности леммингов вызвал снижение плотности гнезд зимняка – модельного вида хищника. Однако после изменений в сообществе грызунов среднее число птенцов в гнезде зимняка относительно численности мелких грызунов возросло. За короткий промежуток времени популяция зимняков смогла адаптироваться к изменениям основного кормового ресурса. Результаты важны для понимания происходящих изменений структуры и механизмов трофических взаимодействий в сообществах тундр, без которого невозможен надежный прогноз реакций арктических экосистем на глобальные изменения климата.

,

На основе изучения распространения гаплотипов митохондриальной ДНК пихты сибирской (Abies sibirica Ledeb.) показано, что вид расселялся из нескольких ледниковых рефугиумов, располагавшихся в основных горных системах юга Сибири и Урала. Сопоставление результатов с филогеографией ранее изученной лиственницы сибирской (Larix sibirica Ledeb.) выявило четкую дифференциацию между различными географическими регионами юга Сибири и Урала, что указывает на послеледниковую реколонизацию из нескольких источников. Северная часть ареала обоих видов генетически однородна, что, вероятно, связано с ее недавней колонизацией из ледникового рефугиума. Этот вывод согласуется с опубликованными палеоданными по пыльце и макрофоссилам пихты сибирской. Реконструкция экологических ниш показала резкое сокращение ареала и вероятное выживание пихты в некоторых южных районах во время последнего ледникового максимума (21 тысяч лет назад). Тем не менее, по палеонтологическим данным в это время ареал вида немногим отличался от современного. Историко-демографические исследования показывают, что экспансия лиственницы сибирской произошла до последнего ледникового максимума.


X