Основные достижения института за последние годы

На основе Ямальской древесно-кольцевой хронологии, длительностью 7638 лет, реконструирована средняя температура воздуха июня-июля этого периода, которая указывает на резкое повышение температуры в последние 170 лет. Потепление после 1850 г. н.э. было самым беспрецедентным по скорости изменений и привело к повышению температуры июня-июля до уровней, превышающих те, которые были реконструированы за последние семь тысячелетий.

Hantemirov R.M., Corona C., Guillet S., Shiyatov S.G., Stoffel M., Osborn T.J., Melvin T.M., Gorlanova L.A., Kukarskih V.V., Surkov A.Y., von Arx G., Fonti P. Current Siberian heating is unprecedented during the past seven millennia // Nature Communications. 2022. V.13. 4968.DOI.10.1038/s41467-022-32629-x (WoSQ1, IF =17.694, 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)

Сотрудники Института открыли новые для науки формы гумуса

Описаны ранее неизвестные формы гумуса – морфологические типы строения верхней части почвенного профиля. Нетипичные формы широко представлены в техногенно загрязненных лесах. Они формируются из-за неодинаковой скорости реагирования разных слоев органогенных горизонтов на изменение внешних условий, в результате чего в одном профиле могут быть запечатлены следы нескольких стадий эволюции почв. Нетипичные формы отражают развертывание двух противоположных процессов: деградации (из-за подавления сапрофагов макрофауны) и реградации (в ходе реколонизации лесной подстилки сапрофагами после прекращения поступления поллютантов). Выполнена детальная инвентаризация форм гумуса на загрязненных территориях, предложена их номенклатура, разработана типология и схема эволюции. Предложено включить нетипичные формы гумуса в Европейскую морфофункциональную классификацию. Поскольку нетипичные формы – это неравновесные состояния системы, на основе анализа их спектра можно оценивать направленность и завершенность процессов деградации и реградации почв на загрязненных территориях, что важно при управлении почвенными ресурсами 

Исследованы деревья сосны обыкновенной (Pinussylvestris L.), выжившие после радиационной аварии на ПО «Маяк» 1957 года 

Исследованы деревья сосны обыкновенной (Pinussylvestris L.), выжившие после радиационной аварии на ПО «Маяк» 1957 года в зоне Восточно-Уральского радиоактивного следа (ВУРСа). Получена ретроспективная оценка влияния ионизирующей радиации и климата на годовой прирост деревьев с использованием дендрохронологических методов. На участках с высоким начальным уровнем загрязнения почв ⁹⁰Sr (около 12,2 и 26,6 МБк/м²) скорость радиального прироста сосны была значительно снижена в 1959 г. Синхронность хронологий на загрязненных и контрольных участках была нарушена. Скорость роста деревьев восстановилась спустя 6–8 лет после аварии, в последующий период все хронологии были высоко синхронными. Показано, что и климат, и ионизирующая радиация ограничивали радиальный прирост сосны. Влияние облучения было сопоставимо с влиянием сильной засухи – основного экстремального климатического события в этом регионе, а в некоторых случаях превышало его (ИЭРиЖ УрО РАН, д.б.н. Позолотина В.Н., к.б.н. Кукарских В.В., к.б.н. Дэви Н.М., к.б.н. Модоров М.В., к.б.н. Михайловская Л.Н., к.б.н. Шималина Н.С.).

Kukarskih V.V., Modorov M.V., Devi N.M., Mikhailovskaya L.N., Shimalina N.S., Pozolotina V.N. Radial growth of Pinussylvestris in the East Ural Radioactive Trace (EURT): Climate and ionizing radiation // Science of the Total Environment. 2021. 781. 1346827, Q1, IF=7.963.

Впервые в России исследована элиминация генома у диплоидных гибридов озерной и прудовой лягушек

Прямыми молекулярными методами показано, что элиминация ядерного генома сопровождается элиминацией соответствующего митохондриального генома. Установлено, что преобладает элиминация ядерного генома прудовой лягушки. Однако возможны варианты с элиминацией генома озерной лягушки или без элиминации. Степень элиминации митохондриального генома прудовой лягушки у ряда гибридных особей может быть неполной. Отмечен уникальный гибридный самец, обладающий митохондриальным геномом прудовой лягушки, но продуцирующий сперматозоиды обоих видов. Результаты важны для понимания механизмов репродуктивной межвидовой изоляции и эволюции (ИЭРиЖ УрО РАН, д.б.н., проф. Вершинин В.Л., к.б.н. Вершинина С.Д., Трофимов А.Г.)

Miura I., Vershinin V., Vershinina S., Lebedinsky A., Sitnikov I. and Trofimov A. Genome elimination mechanisms and population structures in the water frog Pelophylaxesculentus from Ural region, Russia // Genes. 2021. V. 12. P 244. DOI: 10.3390/genes12020244, Q2, IF=4.096

Ikuo Miura, Ivan Sitnikov, Vladimir Vershinin and Andrei LebedinskiiHybridogenesis in the water frog Pelophylaxesculentus from Russia // Bulletin of the herpetological society of Japan. 2018. №.1. P. 128-129. ISSN 1345-5826 (in Japanese)

Miura I., Vershinin V., Vershinina S., Lebedinsky A. and Stinikov I.The genome elimination mechanisms and population structures in the water frog Pelophylaxesculentus from Ural region, Russia. // Bulletin of the herpetological society of Japan. 2020. №1. P. 109. ISSN 1345-5826 (in Japanese)

Изучены закономерности географической изменчивости размеров черепа куницы и соболя на территории Евразии

Исследование выполнено на уникальном обширном материале –2 700 куниц из 39 популяций и 6 537 соболей из 48 популяций. Показано, что в целом направления приспособительных реакций у данных видов сходны. На востоке ареала, где климат более суров, оба вида демонстрируют клины, противоположные наблюдаемым западе. Соболь следует правилу Бергмана, тогда как куница отчетливо демонстрирует обратную тенденцию. Виды по-разному реагируют на комплекс экологических градиентов Евразии. Размеры куницы зависят от перепадов высот и среднегодовых и январских температур. Для соболя эти факторы, как правило, незначительны, он способен обитать севернее и в горах на каменистых полях за верхним краем леса, где куница никогда не встречается. Результаты важны для разработки стратегий ведения охотничьего промысла и мер по сохранению видов, а также ключевых территорий в пределах их ареалов (ИЭРиЖ УрО РАН, д.б.н. Монахов В.Г.)

Monakhov V. Tracing size distribution patterns in two Martes species across Eurasia: which populations should be protected? // Biodiversity and Conservation. 2021. 30:37–53, DOI: 10.1007/s10531-020-02072-9, Q1, IF=3.549

Лишайники СУМЗ

На основе ежегодных регистраций исследованы начальные этапы восстановления сообществ эпифитных лишайников на стволах пихты сибирской после прекращения выбросов крупного медеплавильного завода на Среднем Урале. Уже в течение первого десятилетия территория бывшей лишайниковой пустыни активно реколонизируется. Стремительный рост разнообразия лишайников контрастирует со стабильностью низкого видового богатства травяно-кустарничкового яруса на этих же участках. Однако структура сообществ эпифитных лишайников на загрязненной территории пока принципиально отличается от фоновой: преобладают эксплеренты с высоким колонизационным потенциалом, а типичные для елово–пихтовых лесов виды отсутствуют или редки. Дальнейшее восстановление сообществ может тормозиться сохранением высоких концентраций токсикантов в коре деревьев и неблагоприятным из-за разрушения древесного и травяно–кустарничкового ярусов микроклиматом.

Михайлова И.Н. Динамика сообществ эпифитных лишайников в начальный период после снижения выбросов медеплавильного завода // Экология. 2020. №1. С. 43–50. DOI: 10.31857/S0367059720010072

Миграции животных в Арктике

Современные изменения в природе особенно сильно заметны в Арктике, а делать прогнозы можно исследуя перемещения животных. В работе представлен архив данных по перемещению наземных и морских животных в Арктике с 1991 г. Приведены результаты трех исследований: о климатическом воздействии на миграцию беркутов, о географических различиях в адаптивной реакции репродуктивной фенологии северных оленей на изменение климата, и о видовых различиях в скорости передвижения наземных млекопитающих в ответ на повышение температуры.

В настоящее время приложены большие усилия для мониторинга популяций сапсана и кречета. Сделан первый циркумполярный обзор мест мониторинга арктических соколов и выявлены тенденции изменения их численности и продуктивности, приведена информация о распространении видов, фенологии и здоровье различных популяций. Обобщены данные по 24 участкам мониторинга соколов по всей Арктике. Ямал является одним из двух регионов, где мониторинг данных видов проводится на регулярной основе.

Показаны особенности прироста кормовых видов лишайников рода Cladonia в различных подзонах Ямала и Гыдана, в разных типах тундр и при разной пастбищной нагрузке. Снижения значений скорости роста модельных видов с юга на север, несмотря на значительное ужесточение гидротермических условий, не выявлено. Наибольшие значения прироста выявлены в кустарниковых тундрах и сообществах бугристых болот. Вид с наибольшим потенциалом для восстановления – C. stygia.

Sarah C Davidson, Gil Bohrer, Eliezer Gurarie, Scott LaPoint, Peter J Mahoney, Natalie T Boelman, Jan UH Eitel, Laura R Prugh, Lee A Vierling, Jyoti Jennewein, Emma Grier, Ophélie Couriot, Allicia P Kelly, Arjan JH Meddens, Ruth Y Oliver, Roland Kays, Martin Wikelski, Tomas Aarvak, Joshua T Ackerman, José A Alves, Erin Bayne, Bryan Bedrosian, Jerrold L Belant, Andrew M Berdahl, Alicia M Berlin, Dominique Berteaux, Joël Bêty, Dmitrijs Boiko, Travis L Booms, Bridget L Borg, Stan Boutin, W Sean Boyd, Kane Brides, Stephen Brown, Victor N Bulyuk, Kurt K Burnham, David Cabot, Michael Casazza, Katherine Christie, Erica H Craig, Shanti E Davis, Tracy Davison, Dominic Demma, Christopher R DeSorbo, Andrew Dixon, Robert Domenech, Götz Eichhorn, Kyle Elliott, Joseph R Evenson, Klaus-Michael Exo, Steven H Ferguson, Wolfgang Fiedler, Aaron Fisk, Jérôme Fort, Alastair Franke, Mark R Fuller, Stefan Garthe, Gilles Gauthier, Grant Gilchrist, Petr Glazov, Carrie E Gray, David Grémillet, Larry Griffin, Michael T Hallworth, Autumn-Lynn Harrison, Holly L Hennin, J Mark Hipfner, James Hodson, James A Johnson, Kyle Joly, Kimberly Jones, Todd E Katzner, Jeff W Kidd, Elly C Knight, Michael N Kochert, Andrea Kölzsch, Helmut Kruckenberg, Benjamin J Lagassé, Sandra Lai, Jean-François Lamarre, Richard B Lanctot, Nicholas C Larter, A David M Latham, Christopher J Latty, James P Lawler, Don-Jean Léandri-Breton, Hansoo Lee, Stephen B Lewis, Oliver P Love, Jesper Madsen, Mark Maftei, Mark L Mallory, Buck Mangipane, Mikhail Y Markovets, Peter P Marra, Rebecca McGuire, Carol L McIntyre, Emily A McKinnon, Tricia A Miller, Sander Moonen, Tong Mu, Gerhard JDM Müskens, Janet Ng, Kerry L Nicholson, Ingar Jostein Øien, Cory Overton, Patricia A Owen, Allison Patterson, Aevar Petersen, Ivan Pokrovsky, Luke L Powell, Rui Prieto, Petra Quillfeldt, Jennie Rausch, Kelsey Russell, Sarah T Saalfeld, Hans Schekkerman, Joel A Schmutz, Philipp Schwemmer, Dale R Seip, Adam Shreading, Mónica A Silva, Brian W Smith, Fletcher Smith, Jeff P Smith, Katherine RS Snell, Aleksandr Sokolov, Vasiliy Sokolov, Diana V Solovyeva, Mathew S Sorum, Grigori Tertitski, JF Therrien, Kasper Thorup, T Lee Tibbitts, Ingrid Tulp, Brian D Uher-Koch, Rob SA van Bemmelen, Steven Van Wilgenburg, Andrew L Von Duyke, Jesse L Watson, Bryan D Watts, Judy A Williams, Matthew T Wilson, James R Wright, Michael A Yates, David J Yurkowski, Ramūnas Žydelis, Mark Hebblewhite. Ecological insights from three decades of animal movement tracking across a changing Arctic. // Science. – 2020. – V. 370. – Issue 6517. – P. 712-715. DOI: 10.1126/science.abb7080 (https://science.sciencemag.org/content/370/6517/712.abstract (WoS, Scopus, РИНЦ))

Franke A., Falk, K., Hawkshaw K., Ambrose S., Anderson D. L., Bente P. J., Booms T., Burnham K.K., Ekenstedt J., Fufachev I., Ganusevich S., Johansen K., Johnson J. A., Kharitonov S., Koskimies K., Kulikova O., Lindberg P., Lindström B.-O., Mattox W. G., McIntyre C. L., Mechnikova S., Mossop D., Møller S., Nielsen O.K., Ollila T., Østlyngen A., Pokrovsky I, Poole K., Restani M., Robinson B. W., Rosenfield R., Sokolov A., Sokolov V., Swem T., Vorkamp K. Status and trends of circumpolar peregrine falcon and gyrfalcon populations // Ambio. – 2020. – V. 49. – №. 3. – P. 762-783. DOI: 10.1007/s13280-019-01300-z.

Соковнина (Абдульманова) С.Ю., Эктова С.Н. Прирост кормовых видов лишайников рода Cladonia (Cladoniacea) на пастбищах домашнего северного оленя // Растительные ресурсы. 2020. Т. 56, № 3. С. 221–240. DOI: 10.31857/S0033994620030085.

Источники финансирования работы: полевые и камеральные работы выполнены в рамках государственного задания Института экологии растений и животных УрО РАН, обработка и анализ полученных данных проведена в рамках гранта РФФИ (18-34-00327 – Оценка продукции напочвенных лишайников на севере Западной Сибири).

Продуктивность на верхней границе леса

Несмотря на то, что верхняя граница леса в Уральских горах приурочена к высотам с одинаковой теплообеспеченностью вегетационного периода (554±9 град./дней), фитомасса и продуктивность древостоев, произрастающих на этом рубеже, снижается с юга на север в 3–5 раз. Выявлено несколько объясняющих такую тенденцию факторов, которые также изменяются с широтой в этих условиях – продолжительность вегетационного периода, интенсивность солнечной света, температура воздуха в зимний период и количество доступного растениям азота и фосфора. Отмечено, что несмотря на сложность выделения одного ведущего драйвера, плодородие почвы, зависящее от температурного режима почв в зимний период и близости залегания вечной мерзлоты, играет одну из ключевых и пока еще малоизученных ролей в биопродукционных процессах вблизи границы леса после снятия низкотемпературного ограничения в росте древесных видов.

Hagedorn F., Dawes M.A., Bubnov M.O., Devi N.M., Grigor'ev A.A.,Mazepa V.S., Nagimov Z.Y., Shiyatov S.G., Moiseev P.A. (2020). Latitudinal decline in stand biomass and productivity at the elevational treeline in the Ural mountains despite a common thermal growth limit. Journal ofBiogeography, 47.P.1827–1842. https://doi.org/10.1111/jbi.13867 - Q1

Элиминация генома у лягушек

Впервые в России исследована элиминация генома у диплоидных гибридов озерной и прудовой лягушек. Прямыми молекулярными методами (ПЦР, определение нуклеотидной последовательности) показано, что элиминация ядерного генома сопровождается элиминацией соответствующего митохондриального генома. Установлено, что гибридогенез может быть направлен как на элиминацию L-генома, так и R-геномапри преимущественнй элиминация ядерного генома lessonae. Обнаружены (3) гибридные особи без элиминации генома. Отмечен уникальный гибридный самец, продуцирующий R или Lсперматозоиды. Данная особь обладает митохондриальным геномом lessonae (L), в отличие от остальных, несущих митохондриальный геном ridibundus (R). Этот эксклюзивный вариант можно рассматривать как пример смены системы элиминации L-генома на систему элиминации R или L-генома. Вероятно, этот феномен, связан с влиянием митохондриального генома (lessonae (L)) на сдвиг в магистральной схеме элиминации ядерного генома.

Ikuo Miura, Ivan Sitnikov, Vladimir Vershinin and Andrei Lebedinskii Hybridogenesis in the water frog Pelophylax esculentus from Russia // Bulletin of the herpetological society of Japan. 2018. №.1. P. 128-129. ISSN 1345-5826 (in Japanese)

Miura I., Vershinin V., Vershinina S., Lebedinsky A. and Stinikov I.The genome elimination mechanisms and population structures in the water frog Pelophylax esculentus from Ural region, Russia. // Bulletin of the herpetological society of Japan. 2020. №1. P. 109. ISSN 1345-5826 (in Japanese)

Miura I., Vershinin V., Vershinina S., Lebedinsky A., Sitnikov I. and Trofimov A. Genome elimination mechanisms and population structures in the water frog Pelophylax esculentus from Ural region, Russia // Genes. (in litt.)

Половой диморфизм зуба у полевок

Впервые методами геометрической морфометрии на примере географически удаленных горных популяций красно-серой полевки (Craseomys rufocanus) установлено возрастание степени полового диморфизма в строении третьего верхнего щёчного зуба (M3) от Южного до Полярного Урала. Усиление полового диморфизма M3 к северу и в нетипичных низкогорных биотопах соответствует проявлению "принципа компенсации" Ю.И. Чернова на внутри- и межпопуляционном уровнях, способствуя снижению трофической конкуренции самцов и самок за счет усиления морфофункциональной специализации их зубов. Переключение морфогенеза щёчных зубов красно-серой полевки и их морфофункциональная специализация у самцов и самок позволяют виду сохранить популяционную устойчивость в климатически неблагоприятные годы, а также в форпостных поселениях нетипичных ландшафтов низкогорий Среднего Урала и в более суровых условиях гор Полярного Урала с ограниченными трофическими ресурсами. Выявленный феномен морфогенетической пластичности зубов полевок и потенциальной возможности их адаптивной морфологической специализации необходимо учитывать в палеоэкологических реконструкциях и эволюционной синэкологии как эффект "принципа компенсации" Ю.И. Чернова на внутри- и межпопуляционном уровнях.

Васильев А.Г., Большаков В.Н., Васильева И.А. Внутри- и межпопуляционная одонтологическая изменчивость красно-серой полевки (Craseomys rufocanus) и принцип компенсации Ю. И. Чернова // Экология. 2020. № 1. С. 5–15. DOI: 10.31857/S0367059720010138

Боярышница

Изучение взаимодействия насекомых-фитофагов и их кормовых растений актуально и необходимо как в теоретической экологии популяций и сообществ, так и в прикладных дисциплинах (сельскохозяйственной и лесной энтомологии, защиты и карантина растений). Как правило, хозяйственно значимые виды насекомых-фитофагов привлекают внимание исследователей во время вспышек массового размножения. Изучение популяций насекомых на низком уровне плотности необходимо для выяснения механизмов возникновения вспышек и их дальнейшего прогнозирования. Данная работа является результатом многолетних наблюдений взаимоотношений насекомого-фитофага (боярышницы Aporiacrataegi L.) с кормовыми растениями и анализом фенотипической пластичности имаго в период низкой плотности популяции, обитающей в Свердловской области. С момента вспышки массового размножения, закончившейся в 2013 г., спектр кормовых растений гусениц боярышницы сужался от нескольких видов до одного наиболее предпочитаемого (черемуха), т.е. осуществлялся постепенный переход фитофага от олигофагии к монофагии. При сравнении уровня смертности гусениц, развивавшихся на разных кормовых растениях, минимальным он оказался при питании черемухой. Имаго боярышницы, развивающиеся на черемухе, не только крупнее, но и растут быстрее, чем, на рябине, что является одной из причин наблюдаемой хронографической изменчивости размеров в ходе лёта генерации и свидетельствует об адаптивном характере постепенного перехода к монофагии в период низкой плотности.

Захарова Е.Ю., Шкурихин А.О., Солонкин И.А., Ослина Т.С. Влияние кормовых растений на жизнеспособность боярышницы Aporia crataegi L. при низкой плотности природной популяции // Экология. 2020. № 6. С. 450-456.DOI: 10.31857/S0367059720060104

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 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.

Впервые на русском языке в монографии «Геометрическая морфометрия: от теории к практике» обобщены традиционные и новейшие методы геометрической морфометрии и предложен новый подход – фенограмметрия, позволяющий применять методы геометрической морфометрии для анализа качественных признаков. Этот подход расширяет возможности для решения задач популяционной феногенетики, фенетики, таксономии и экологии

На основе ежегодных регистраций в течение 25 лет исследована многолетняя динамика содержания тяжелых металлов в корме и организме мелких млекопитающих, обитающих в зоне воздействия крупного медеплавильного завода. Установлено, что многократное сокращение промышленных выбросов в последнее десятилетие не привело к эквивалентному снижению концентраций ни эссенциальных (Cu, Zn), ни токсичных (Pb, Cd) элементов ни в корме, ни в организме животных. Более того, в импактной зоне концентрация Cd в корме и организме даже увеличилась по сравнению с исходным уровнем. Этот феномен может быть связан как с отсутствием выноса тяжелых металлов из верхних почвенных горизонтов из-за снижения их кислотности, так и с элементоспецифичностью гомеостатических барьеров на пути поступления тяжелых металлов в организм, которые для Cd неэффективны

Проверены гипотезы об особенностях строения тонких корней и корневых симбиозов у инвазивных растений в сравнении с аборигенными видами. В результате мета-анализа установлено, что отсутствуют различия асимбиотических поглощающих корней, но у инвазивных растений корневые симбиозы (арбускулярная микориза и темные септированные эндофиты) формируются менее активно, чем у аборигенных

В соавторстве с зарубежными коллегами опубликована обобщающая сводка «Studies on Anomalies in Natural Populations of Amphibians», в которой изложены терминология и синонимика морфологических аномалий, выполнен анализ распространения, спектров и встречаемости аномалий в природных популяциях земноводных мира

С использованием микросателлитных маркеров ядерной ДНК в импактных ценопопуляциях горицвета (Lychnis flos-cuculi), произрастающих на территориях, сильно загрязненных промышленными выбросами, выявлен эффект основателя в отдаленном прошлом и повышение ауткроссинга в последних поколениях. Установлено, что самоопыление у этого вида не служит механизмом фиксации аллелей устойчивости к загрязнению и изоляции от неустойчивых ценопопуляций

С помощью тетрациклиновой метки проведена оценка дистанций расселения мышевидных грызунов и их способности к преодолению разнообразных препятствий в урбанизированной среде (на примере г. Екатеринбурга). Максимальная дистанция перемещения для малой лесной мыши (Sylvaemus uralensis Pall.) составила 3000 м по прямой, для рыжей полевки (Clethrionomys glareolus Schr.) – 2030 м. Обнаружено, что малые лесные мыши способны успешно пересекать разные типы ландшафтных неоднородностей (просеки, пустыри, дороги, городская застройка)

Впервые для территорий, сильно загрязненных выбросами промышленных предприятий, на основе анализа пространственных автокорреляций показано, что даже при высокой вариабельности токсичности почвы пространственная структура ценопопуляций травянистых растений в первую очередь обусловлена действием биоценотических факторов и характером распространения диаспор.

На основе двух регистраций присутствия дождевых червей и европейского крота в одних и тех же точках, выполненных с интервалом в 20 лет, оценен характер смещения техногенных границ их распространения в импактном регионе в период сокращения выбросов медеплавильного завода. За 20 лет площадь «кротовой пустыни» уменьшилась на 40 %, «люмбрицидной пустыни» – на 75%. Наиболее существенно (на 5–10 км ближе к заводу) граница распространения крота сдвинулась на участках с почвами легкого механического состава, где выше скорость очищения верхних почвенных горизонтов от тяжелых металлов, тогда как на участках с почвами тяжелого состава смещение границы отсутствует

С помощью разработанной методики полевого измерения скорости дыхания лесной подстилки показано, что сильное промышленное загрязнение практически не влияет на эмиссию углекислого газа из органогенного горизонта. Раскрыт механизм этого феномена: стабильность дыхания подстилки в градиенте загрязнения обусловлена взаимодействием двух разнонаправленных процессов – уменьшением ее удельной дыхательной активности (дыхание единицы массы) из-за угнетения обитающих в ней микроорганизмов и увеличением запаса подстилки

Впервые для бореальной и тундровой зон Западной Сибири оценена скорость роста кустисто-разветвленных лишайников в различных средовых градиентах и при восстановлении напочвенного покрова после пожаров. Показано, что в наибольшей степени скорость роста определяют климатические факторы, влияние которых может быть сглажено особенностями вертикальной и горизонтальной структуры сообщества и положением в рельефе

Проведен обзор исторического изменения ареала кабана и области его современного распространения в Северной Евразии, а также оценка влияния биотических, абиотических и антропогенных факторов на изменение границ ареала. Обобщена информация из экспертных оценок специалистов из исследуемых регионов, научных публикаций, официальных документов и наблюдений волонтеров. Показано, что кабан продвинулся дальше на север в европейской, чем в азиатской части ареала. Описаны географические границы распространения вида в восьми крупных биогеографических регионах. Климат и наличие подходящих местообитаний определяются как факторы, наиболее влияющие на расширение ареала вида, однако давление охоты и подкормка также способны существенно ограничивать или расширять его границы. Анализ методов учета и регулирования численности дикого кабана в Евразии показал отсутствие единой системы оценки изменений в ареале этого вида. Сотрудничество между управленцами, политиками и исследователями необходимо для мониторинга распространения дикого кабана и расширения его ареала по всей Северной Евразии. Это особенно актуально сейчас, когда Европа и Азия столкнулись с проблемой распространения африканской чумы свиней и растущим конфликтом между человеком и расширяющимся ареалом дикого кабана. 

Markov N., Economov A., Hjeljord O., Rolandsen C.M., Bergqvist G., Danilov P., Dolinin V., Kambalin V., Kondratov A., Krasnoshapka N., Kunnasranta M., Mamontov V., Panchenko D. and Senchik A. The wild boar Susscrofa in northern Eurasia: a review of range expansion history, current distribution, factors affecting the northern distributional limit, and management strategies // Mammal Review. 2022. V.52. P. 519–537. DOI.org/10.1111/mam.12301 (WoS Q1, IF =5.373, Scopus Q1)

Для консолидации и актуализации данных по птицам полуострова Ямал и Приобской лесотундры были переработаны и обобщены все известные опубликованные и неопубликованные сведения по этой наиболее многочисленной в видовом отношении группе позвоночных животных. Выполнено обобщение многолетних исследований о распространении, численности, миграциях, поведении, гнездовой биологии, экологии, линьке всех видов птиц на территории, охватывающей разные подзоны тундр полуострова Ямал и лесотундру, прилегающую к Нижней Оби. Обобщение охватывает период с 1970 г. по начало XXI века. В итоге подготовлена и издана двухтомная сводка «Птицы полуострова Ямал и Приобской лесотундры». В первый том включены вводные главы и видовые очерки всех отрядов Неворобьиных птиц, во второй том – видовые очерки отряда Воробьеобразных, заключительные главы, список использованной литературы, указатели русских и латинских названий птиц. Монография может быть основой для дальнейшего мониторинга состояния населения птиц и отдельных видов. 

Рябицев В.К., Рыжановский В.Н. Птицы полуострова Ямал и Приобской лесотундры / М.; Екатеринбург: Кабинетный ученый, 2022. Т. 1: Неворобьиные. 624 с. ISBN 978-5-7584-0685-4; Т. 2: Воробьинообразные. 392 с. ISBN 978-5-7584-0685-4

Была выполнена оценка возможных экологических рисков воздействия на водные экосистемы при освоении промышленных запасов газа на Ямале. Начиная с 2014г. в юго-восточной части полуострова на этапах разведки, обустройства и эксплуатации месторождений углеводородов проведены комплексные гидрологические, гидрохимические и гидробиологические работы. Показано, что наибольшее влияние на гидробионтов оказывает повышенная концентрация взвешенных веществ в воде, главным образом на зообентос. Наблюдалось обеднение его видового состава, снижение численности и биомассы, что связано с сокращением доли крупных гидробионтов или их исчезновением (моллюски, поденки). Из ихтиофауны наиболее чувствительны к взвешенным веществам сиговые рыбы, из карповых – озерный гольян; толерантны –девятииглая колюшка, сибирский голец-усач. Повышенные концентрации взвешенных веществ в осенний период стали причиной прекращения подъемной миграции сиговых рыб из Обской губы в глубокие верховые озера. Наиболее сильные воздействия на водные экосистемы происходят при обустройстве месторождений, и затем снижаются при эксплуатации. 

Копориков А.Р., Степанов Л.Н., Ярушина М.И., Богданов В.Д. Влияние обустройства месторождений углеводородов на водные экосистемы полуострова Ямал // Экология. 2022. № 4. С. 241–254. DOI.org/10.31857/S0367059722040047 [Koporikov A.R., Stepanov L.N., Yarushina M.I., Bogdanov V.D. Impact of the development of hydrocarbon deposits on water ecosystems of the Yamal peninsula // Russian Journal of Ecology. 2022. Vol. 53. №. 4. P. 239–252. DOI.org/10.1134/S106741362204004X] (WoS Q4, IF =0.741, Scopus Q3)

Популяционные тренды арктических птиц

Рассмотрены и проанализированы долговременные тренды изменения численности 88 видов и 228 подвидов или отдельных популяций наземных тундровых птиц в пределах всей полярной зоны. Показано, что около половины всех таксонов арктических куликов (51% из 91 таксона) имеют тенденцию к уменьшению, а почти у половины всех водоплавающих птиц (49% из 61 таксона) численность увеличивается. У птиц, принадлежащих Афро-Евразийскому пролетному пути, сокращение численности было минимальным – лишь у 29% таксонов, у птиц, принадлежащих к Восточно- и Центрально-Азиатским пролетным путям – 44 и 54% таксонов. Обнаруженные тенденции изменения численности привели к трансформации состава сообществ тундровых птиц в некоторых местах. Так как птицы являются важнейшим компонентом тундровых экосистем, они выбраны в качестве одного из основных объектов мониторинга циркумполярного биоразнообразия по Программе Международного Арктического совета. Полученные результаты очень важны для координирования международных усилий по сохранению биоразнообразия Арктики.

Smith, P.A., McKinnon, L., Meltofte, H., Lanctot, R.B.,Fox, A.D., Leafloor, J.O., Soloviev, M.,Franke, A., Falk, K., Golovatin, M., Sokolov, V.,Sokolov A., Smith A.C. Status and trends of tundra birds across the circumpolar Arctic // Ambio, 2020, 49. Pp. 732–748. [DOI 10.1007/s13280-019-01308-5]

Обзор исследований вариации окраски у общественных насекомых

На основе обзора исследований окраски рассматривается роль цвета и различных его вариаций у общественных насекомых. Возросший интерес к исследованию цвета существенно улучшил понимание вариаций окраски у этой группы животных. Рассматриваются преимущества, которые различные типы окраски дают социальным насекомым, выделены дальнейшие направления исследований. Отмечено, что муравьи используют цвета в основном для маскировки, однако есть доказательства, что в случаях окрашивания меланином возникают преимущества с терморегуляцией и устойчивость к патогенам. Подтверждается связь окраски ос и пчел с терморегуляцией, которая приобретает все большее значение перед лицом глобального изменения климата. Кроме того, осы используют цвета для различных видов сигнализации. Цветовые вариации хорошо защищенных химическими веществами социальных насекомых являются миметической моделью для незащищенных организмов. Будучи тесно связанной с физиологическими и биохимическими процессами, окраска насекомых является отличным источником для поиска новых экологических индикаторов и биомаркеров. Благодаря новым технологиям цифрового изображения, программного обеспечения и искусственного интеллекта, появляются новые возможности для новых достижений в этой области.

Badejo O., Skaldina O.,Gilev A.,Sorvari J. Benefits of colour: a review from social insect studies // Oecologia. 2020. V. 194. Is. 1-2. P. 27-40.https://doi.org/10.1007/s00442-020-04738-1

Накопление радионуклидов у озерной лягушки Pelophylax ridibundus в зоне БАЭС

Проведено исследование накопления антропогенных радионуклидов ⁹⁰Sr и ^134,137Cs у озерной лягушки (Pelophylax ridibundus Pall., 1771) на разных стадиях онтогенеза в Белоярском водохранилище (водоеме-охладителе Белоярской АЭС) и Верхнетагильском водохранилище (контрольном водоеме). Отмечена вариабельность размерно-массовых показателей и концентраций радионуклидов во взрослых амфибиях этих водоемов. Выявлено аномально высокое загрязнение ¹³⁴Cs и ¹³⁷Cs одной особи лягушки из промливневого канала Белоярского водохранилища, что могло быть следствием контакта животного с радиоактивной средой в зоне размещения атомного предприятия. Установлено, что несмотря на то, что в настоящее время в некоторых точках Белоярского водохранилища уровни накопления ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs достоверно выше, чем в контрольном водоеме, концентрация радионуклидов в лягушках значительно ниже допустимого уровня для земноводных. На примере промливневого канала Белоярской АЭС показано, что накопление 90Sr повышается в ряду: Мальки рыб <Карась, лещ (взрослые особи) <Песчано-илистый грунт <Взрослые лягушки <Головастики <Рдест гребенчатый <Кладофора <Сеголетки лягушек <Планктон. Результаты исследования содержат значимую информацию о потенциально отдаленных последствиях передачи радионуклидов по трофическим цепям биоценозов при работе предприятий ядерно-топливного цикла.

Берзин Д.Л, Чеботина М. Я., Гусева В. П. Накопление радионуклидов в озерной лягушке Pelophylax ridibundus в зоне атомного предприятия // Биология внутренних вод. 2020. №. 6. С. 613 – 619. DOI: 10.1134/S1995082920060048[Berzin D. L., Chebotina M. J., Guseva V. P. Accumulation of Radionuclides in the Marsh Frog Pelophylax ridibundus in the Zone of a Nuclear Plant // Inland water biology. 2020. V. 13. №. 4. P. 709 – 714.]

На основе анализа обширного материала по птицам Средней Азии коллективом авторов, включающим профессиональных орнитологов из стран Средней Азии, подготовлен иллюстрированный справочник-определитель птиц этого региона в двух томах. В нем приведены описания более 530 видов птиц, зарегистрированных на территории стран Средней Азии (юг Казахстана, Кыргызстан, Таджикистан, Туркменистан, Узбекистан). Книга адресована всем, кто интересуется птицами: орнитологам – профессионалам и любителям, охотникам, охотоведам, егерям, птицеловам, работникам природоохранной сферы, студентам-биологам, руководителям юннатских кружков и станций, учителям биологии, а также любителям природы.

Впервые выявлена закономерность в выборе нерестилищ производителями полупроходного налима. В качестве триггера выбора выступают условия среды в преднерестовый период. Выявлен ряд адаптаций налима к изменяющимся условиям обитания. Интенсивность покатной миграции личинок налима с мест инкубации икры напрямую зависит от физиологического состояния производителей. При высоких показателях гепатосоматического индекса производителей (HSI) скат личинок имеет один или два пика численности, продолжительность ската ниже, чем в годы, когда значения HSI низкие или средние. Полученные данные позволяют прогнозировать численность и выживаемость особей будущей генерации и могут быть использованы в природоохранных и промысловых целях.

Сделано сенсационное открытие нового семейства низших чешуекрылых – устюртиды (Ustyurtiidae), с одним новым родом – устюртия (Ustyurtia), и двумя новыми видами – устюртия парнолистниковая (Ustyurtia zygophyllivora) и устюртия чарынская (Ustyurtia charynica). По материалам, собранным на пустынном плато Устюрт (Юго-Западный Казахстан) и из каньона реки Чарын (Юго-Восточный Казахстан), сделано описание и детальное обоснование таксона 

Впервые проанализированы адаптации размерных характеристик яиц облигатного гнездового паразита – глухой кукушки Cuculus optatus, эксплуатирующей мелкие виды воробьиных птиц – пеночек. Показано, что определяющим является уменьшение диаметра яйца в соответствии с диаметром яиц вида-хозяина. При эксплуатации самого маленького вида (корольковой пеночки) сохранение большего объема яйца паразита, необходимого для развития птенца, обеспечивается удлинением яйца

Обобщены данные по разнообразию клавариоидных грибов тундровой зоны евразийской Арктики. Впервые показано, что с ростом континентальности снижается альфа- и гамма-разнообразие, а бета-разнообразие возрастает, что свидетельствует об усилении пространственной изоляции локальных сообществ грибов

Показано, что в настоящее время активность размножения песца, обитающего на юге Ямала, зависит от обилия полевок и наличия павших оленей, а не от численности леммингов как ранее

Обобщены многолетние данные по экологии личинок пеляди в нерестовых притоках нижней Оби; показана межгодовая вариабельность питания и условий среды во время их перехода на экзогенную пищу. К ключевым условиям, которые решают судьбу поколения, относятся как биотические (концентрация кормовых организмов), так и абиотические (ветровой режим) факторы. Оптимум трофического фактора во время перехода личинок пеляди на потребление пищи извне, обеспечивающий достаточную для выживания и роста накормленность в условиях пойменного водоема, определяется комплексом природных событий

Впервые проведена детальная инвентаризация водорослей водоемов и водотоков бассейна р. Надуйяхи (Средний Ямал), в результате которой выявлено 19 новых для флоры России видов

Оценена разрешающая способность метода стабильных изотопов для изучения спектра питания песца в арктических тундрах. Показано, что метод позволяет выявить только стабильность пищевых связей и состав пищевых ресурсов, тогда как смену диеты зафиксировать невозможно из-за близких изотопных отношений углерода и азота в разных объектах

История сосны обыкновенной Pinus sylvestris в восточном Причерноморье

История взаимодействия бореальных флор Северной Евразии с флорой горных районов средних широт остается недостаточно изученной.Двадцать четыре популяциисосны обыкновенной Pinus sylvestrisв Крыму, на Кавказе и в Малой Азии были проанализированы с использованием маркеров митохондриальной и хлоропластной ДНК для исследования истории сосны обыкновенной в регионе Черного моря и определения путей миграции и генетических связей с популяциями северной части ареала. И мтДНК, и хпДНК выявили единое происхождение популяций в Восточном Причерноморье и их глубокие отличия отпопуляций основного ареала сосны, свидетельствующие о длительной изоляции, подобной изоляциии анклавов сосны обыкновенной на Пиренейском и Апеннинском полуостровах.Время разделения популяций сосны восточного Причерноморья и основного ареала было оценено с помощью метода аппроксимирующих байесовских вычислений примерно 1 млн лет. Гаплотипы митохондриальной ДНК (митотипы) сосны обыкновенной, распространенные на Западном Кавказе, являются генетически промежуточными между митотипами из Восточной Европы и другими митотипами из региона восточного Причерноморья, что указывает на их рекомбинантное происхождение. Мы предполагаем, что они образовались благодаря миграции на Кавказ с севера и гибридизации с деревьями, несущими местные митотипы. Реконструкция ареала сосны обыкновенной, проведенная для времени последнего ледникового максимума, имевшего место около 20000 лет назад, с помощью метода моделирования экологических ниш, показала возможность таких миграционных событий в тот период.

Semerikov, N. V., Petrova, I. V., Sannikov, S. N., Semerikova, S. A., Tashev, A. N., Lascoux, M., & Semerikov, V. L. (2020). Cytoplasmic DNA variation does not support a recent contribution ofPinus sylvestrisL. from the Caucasus to the main range. Tree Genetics & Genomes, 16(4). doi: 10.1007/s11295-020-01458-8

Реконструирована история появления и расселения хвойных деревьев на примере одной из основных лесообразующих пород Северного полушария – циркумбореального рода пихта (Abies). Впервые реконструирован филогенез всех видов рода пихта Голарктики на основании комплексного анализа хлоропластной, митохондриальной и ядерной ДНК и с учетом палеонтологических находок. Установлено, что видообразование современных Abies началось около 17 млн. лет назад в Северной Америке, а в Евразию они проникли в ходе не менее чем четырех миграций в миоцене–плиоцене. Результаты расширяют представления об эволюции хвойных деревьев и служат основанием для оценки скорости эволюции и механизмов адаптации в меняющейся среде

Анализ изменчивости фрагментов хлоропластной ДНК группы близкородственных рододендронов подсекции Rhodorastra со спорным таксономическим статусом (Rhododendron dauricum s.s., Rh. ledebourii, Rh. sichotense и Rh. mucronulatum; Ericaceae) выявил высокую генетическую дифференциацию в ее пределах, подтверждая таксономическую самостоятельность указанных видов. Получены оценки параметров внутрипопуляционной генетической изменчивости, выявлены особенности биогеографии данных видов

Впервые с применением мультилокусных ядерных маркеров получена филогенетическая реконструкция пихт – одного из наиболее многочисленных родов хвойных. В комбинации с данными по изменчивости хлоропластной и митохондриальной ДНК проведен биогеографический анализ истории рода и решен ряд вопросов систематики

Впервые определено положение белки-летяги (Pteromys volans) Среднего Урала в филогеографической структуре вида и реконструирована история дивергенции филогенетических линий. Принадлежность образцов с западного и восточного склонов Урала к одной филогруппе подтверждает вывод об отсутствии в постледниковый период барьерной роли Уральских гор в расселении вида. Показано, что первая внутривидовая дивергенция обыкновенной летяги произошла около 240 тыс. лет назад; время изоляции группы, населяющей о. Хоккайдо – около 200 тыс. лет назад; начало дифференциации внутри материковых групп – в период 200-120 тыс. лет назад

С использованием разработанных маркеров митохондриальной ДНК сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) проведен детальный анализ изменчивости вида за пределами европейской части ареала. Полученная картина отражает сложную историю колонизации и подтверждает гипотезу многостадийности расселения сосны обыкновенной на восток, предположительно из южно-европейских рефугиумов

Ученые впервые описали среднеразмерную саблезубую кошку Megantereon в России

Впервые на территории России (пещера Таврида, Крым) описаны остатки представителя среднеразмерных саблезубых кошек Megantereon adroveri. Обнаруженный фрагмент нижней челюсти совмещает в себе примитивные и прогрессивные черты представителей рода Megantereon. Особенности его морфологии свидетельствуют о наличии в Европе двух хроновидов – M. cultridens и M. аdroveri. Эта находка свидетельствует о непрерывной эволюции европейской линии мегантереонов в плиоцене и плейстоцене, а также может служить доказательством отсутствия процесса замещения древнего европейского вида африканским иммигрантом около 2 млн лет назад (ИЭРиЖ УрО РАН, к.б.н.Гимранов Д.О.)

Lavrov A.V., Gimranov D.O., Madurell-Malapeira J., Lopatin A.V.  Megantereonadroveri from the Early Pleistocene of Taurida cave, Crimea, and the European lineage of dirk-toothed cats // J. of Mammalian Evolution. 2021. DOI: 10.1007/s10914-021-09578-1, Q1, IF=2.611.

Глобальная оценка изменчивости во времени связи радиального прироста деревьев с факторами климата

Современная модель, описывающая взаимосвязи климата и радиального прироста деревьев, преимущественно предполагает линейность связи между климатическими факторами и параметрами годичных колец. Этот подход используется в реконструкции климата на основе древесно-кольцевых хронологий. Однако в последнее время многие исследователи выполняют дендроклиматические реконструкции, не проверяя стационарность (стабильность) климатического сигнала в древесно-кольцевых хронологиях во времени. Это может привести к некорректной интерпретации данных и принятию неверных решений, в том числе и политических. Анализ 1965 публикаций по исследованию связей радиального прироста деревьев с климатом показал, что около 2/3 статей (n=1269) не содержат тестов на исследование стационарности этих связей. При этом нестационарность сигнала была выявлена как у различных параметров годичных колец (ширина, плотность, изотопный состав), так и в разных климатических зонах, у разных видов деревьев и на разных временных интервалах. Более того, в публикациях, где стабильность связи прироста с климатом не проверялась, имеют гораздо более высокую цитируемость, что, однако, может приводить к определенным заблуждениям в понимании процессов изменения климата. Выявляемая нестационарность в исследованиях годичных колец отражает сложные взаимосвязи между внешней средой и ростом деревьев.

Руководители: Профессор Вильмкинг М., доктор Труйе М.

Исполнители: ван дер Маатен-Теуниссен М., ван дер Маатен Э., Шарнвебер Т., Бурас А., Бирманн К., Гурская М., Халлингер М., Ланге Е., Шетти Р., Смилянич М.

Результаты опубликованы: Wilmking, M., van der Maaten‐Theunissen, M., van der Maaten, E., Scharnweber, T., Buras, A., Biermann, C., Gurskaya M., Hallinger M., Lange J., Shetti R., Smiljanic M., Trouillie M. Global assessment of relationships between climate and tree growth // Global Change Biology, 2020. № 26, Т.6. P. 3212-3220. DOI: 10.1111/gcb.15057

Благородный олень

На основе изучения материалов массовых палеонтологических сборов, моделирования экологических ниш и анализа данных палеоклиматологии выявлены различия в изменении ареала европейского благородного оленя на территории Европы и Западной Азии за последние 54 тыс. лет. Впервые показано, что в максимум последнего оледенения (26-19 тыс. лет) этот вид сохранялся не только в южноевропейских рефугиумах, как считалось ранее, но и в более северных районах Западной и Восточной Европы и на Урале. Основным фактором, ограничивающим его распространения, была средняя температура января.

Magdalena Niedziałkowska, Karolina Doan, Marcin Górny, Maciej Sykut, Krzysztof Stefaniak, Natalia Piotrowska, Bogumiła Jędrzejewska, Bogdan Ridush, Sławomira Pawełczyk, Paweł Mackiewicz, Ulrich Schmölcke, Pavel Kosintsev et al. Winter temperature and forest cover have shaped red deer distribution in Europe and the Ural Mountains since the Late Pleistocene // Journal of Biogeography. 2020. DOI: 10.1111/jbi.13989

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. 

Установлено, что в популяциях высокоспециализированных видов бутылочное горлышко (критическое сокращение числа скрещивающихся особей) способствует повышению морфологического разнообразия за счет отклонений от структурного плана, выработанного в ходе эволюции. Признаки, проявляющиеся и накапливающиеся в результате близкородственного скрещивания, могут быть инадаптивны для вида, однако их полной элиминации в природе не происходит. На примере грызунов подсемейства Arvicolinae показано, что частоту встречаемости редких одонтологических признаков-маркеров близкородственного скрещивания можно использовать для решения практических задач четвертичной стартиграфии, биохронологии и палеоэкологии, а также для выявления случаев локального сокращения численности популяций современных видов.

Сотрудниками ИЭРиЖ УрО РАН в составе международного консорциума COSMIC в глобальном масштабе исследованы необычно высокие подъемы содержания ¹⁴С в атмосфере Земли в 775 и 994 гг. (события Мияке). Анализ годичных колец деревьев с пяти континентов показал, что общие для всей планеты сигналы воспроизводятся древесными кольцами совершенно синхронно. Глобальный масштаб работы позволил провести датировку событий Мияке, вызванных, вероятно, сверхмощными вспышками на Солнце, с точностью до одного–двух месяцев. Результаты доказали абсолютную надежность дендрохронологических датировок и возможность реконструкции на их основе планетарных и космических событий с точностью до одного года

Исследован эффект основателя – важное теоретическое представление в эволюции млекопитающих. На примере копытных леммингов экспериментально показано, что ограниченное число основателей (≤ 10 особей) способствует накоплению у потомков редких признаков, аномалий и атавизмов. Доказано, что в изолированных малых группах млекопитающих накапливаются реверсии к предковым состояниям, противоположные эволюционным трендам палеонтологической летописи. Предложены признаки-маркеры близкородственного скрещивания для исследований в области эволюции млекопитающих и палеонтологии

Выявлена связь между значениями индекса вулканической активности и пространственно-временным распределением светлых колец хвойных деревьев, произрастающих на пределе бореальной зоны в полярной области Сибири. Установлено, что массовое формирование светлых колец происходит в годы с максимально высоким индексом. На основе анализа обобщенной хронологии формирования светлых колец высказано предположение о возможных датах извержений вулканов

На основе анализа митохондриальной ДНК впервые проведена реконструкция эволюционной истории копытных леммингов на территории Северной Евразии. Определено происхождение пяти митохондриальных линий рода Dicrostonyx, которые сменяли друг друга в Европе и Западной России. Выяснено, что современные копытные лемминги представляют собой небольшую часть генетического разнообразия, которое существовало в позднем плейстоцене. Реконструированы неоднократные вымирания и повторные заселения обширных территорий в течение последних 50 тыс. лет

На основе анализа древесно-кольцевых хронологий построена 300-летняя реконструкция расходов воды р. Обь в створе гидрологического поста «Салехард» – на настоящий момент единственная длительная реконструкция для рек бассейна Северного ледовитого океана

На основе анализа пространственно-временной динамики лесотундровых сообществ, произрастающих в экотоне верхней границы древесной растительности на восточном макросклоне Полярного Урала (горный массив Рай-Из), показано непрерывное расселение лиственницы в горную тундру в последние 110 лет под влиянием вековых и внутривековых изменений климата. Сделан прогноз об исчезновении в течение 15–20 лет разрыва между фактической и климатически обусловленной верхней границей леса, который сейчас составляет 40-60 метров

Совместно с зарубежными учеными проведено комплексное изучение наиболее древней (45 тыс. лет назад) кости современного человека, обнаруженной в Западной Сибири. Установлено, что усть-ишимский человек был генетически ближе к современному населению Евразии и представляет одну из ранних волн заселения этой территории.

На основе результатов многолетних радиоэкологических исследований ихтиофауны из рек Теча, Иртыш и Обь за период 2004–2018 гг. оценена возможность использования рыбы как пищевого продукта для населения. Исследованы 15 видов рыб. Показано, что по радиационному фактору рыба из реки Течи не может быть использована в пищу; в то же время нет никаких ограничений для её употребления из рек Иртыш и Обь 

Проанализировано распределение радиоактивных изотопов ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs в водной экосистеме Нижней Оби (в пределах Ямало-Ненецкого автономного округа), куда поступают радионуклиды со всего водосборного бассейна. Установлено, что миграция ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs в природных условиях подчиняется разным закономерностям. Показано, что по мере течения р. Обь объемная активность ¹³⁷Cs монотонно снижается, а объемная активность ⁹⁰Sr не изменяется. Это означает, что почти весь поступающий по Оби ⁹⁰Sr транзитом проходит участок Нижней Оби и практически без потерь переносится в Обскую Губу. Результаты позволяют обоснованно прогнозировать радиоэкологическую ситуацию на р. Обь и в Обской губе в границах Ямало-Ненецкого округа – важного региона разработки нефтегазовых ресурсов

Обобщены данные о функционально-метаболических процессах в тканях миокарда, надпочечников и селезенки малой лесной мыши(Apodemus uralensis), обитающей на территории Восточно-Уральского радиоактивного следа. Повышение мощности дозы облучения животных от 0.036 до 0.479 мГр/сут увеличивает сократительную функцию миокарда и стероидогенную активность надпочечников на фоне подавления основных функций селезенки. Впервые показано, что радиационно-индуцированные эффекты у грызунов сильнее выражены при высокой плотности населения, что может быть результатом синергизма неблагоприятных факторов разной природы

Обобщены результаты анализа межгодовой изменчивости качества семенного потомства 6 видов травянистых растений, произрастающих в зоне Восточно-Уральского радиоактивного следа. При тождественности погодных условий жизнеспособность семенного потомства из зоны ВУРСа и с фоновой территории различалась. Выявлен весь спектр возможных ответов растений в процессе формирования семян на сочетанное действие радиации и абиотических факторов среды: ингибирование, стимулирование и отсутствие реакции