Основные достижения ИЭРиЖ за 2017 г.

Публикуем на сайте основные достижения Института, вошедшие в научный отчет за 2017 г.

Важное место среди них занимает детальный разбор с позиций экологии критической ситуации, сложившейся на Ямале, где многолетний перевыпас домашних оленей привел к катастрофическому истощению и деградации пастбищных тундровых экосистем, что неизбежно ставит под угрозу само существование на этой территории традиционной этнической формы хозяйствования. Рассмотрены причины и обстоятельства развития конфликта между ненецким оленеводством и существующими природными механизмами сохранения целостности экосистем. Показано, что сложившаяся в ЯНАО оленеводческая система близка к коллапсу, а попытки ее поддержания без учета экологических ограничений обречены на провал.

Заметных результатов удалось достичь в изучении морфофизиологических особенностей инвазивных видов животных (на примере восточноевропейской полевки) и растений (в частности клена ясенелистного и борщевика Сосновского), раскрыты некоторые механизмы, влияющие на успех их внедрения в новые местообитания.

Часть достижений важны с методической точки зрения, поскольку позволяют:

Интересные результаты удалось получить при изучении грызунов, обитающих в районах хронического химического и радиационного загрязнения на Урале.

Совместно с коллегами из ФНЦ Биоразнообразия ДВО РАН обобщены сведения по пространственному распределению техногенных радионуклидов в почвенно-растительном покрове Дальневосточного региона России и оценен вклад в загрязнение этих территорий аварийных выбросов от АЭС «Фукусима» в 2011 г.

В соавторстве с зарубежными коллегами опубликована обобщающая сводка «Изучение аномалий в естественных популяциях амфибий» (на английском языке)

Среди направлений исследований, по которым в 2017 г. был достигнут существенный прогресс - изучение экологической и эволюционной обусловленности географического распределения различных таксономических групп живых организмов:

Основные достижения института за последние годы


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)


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)

,

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)

,

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)


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)


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)


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)


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)


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


X