1. Микроэволюционные процессы в популяциях млекопитающих с оценкой их пространственной и демографической структуры. Проведен комплексный анализ структурно-функциональной организации и пространственно-временных взаимоотношений симпатрических видов (полевка-экономка, красная и красно-серая полевки) на территориях, различающихся по типу их функционального назначения для животных (стации переживания, зоны временного расселения и транзитные зоны). Исследования проведены в районе горного массива Иремель (1979-1981 гг.) на четырех одногектарных площадках мечения, расположенных в трех высотных поясах. Показано, что численность и демографическая структура для каждой пары видов на всех площадках различаются, а их динамика синхронна. Перекрытие пищевых ниш красной и красно-серой полевок низко, поэтому не может быть причиной пищевой конкуренции. Распределение полевок разных видов на площадках, как правило, независимо, но имеет особенности, зависящие от типа использования территории животными. Для каждого вида на различных площадках выявлены наиболее предпочитаемые микроучастки, что позволяет видам избегать конкуренции. В данном случае речь идет о пространственном разобщении, а не об экологической изоляции совместно обитающих видов. Пространственное и временное разделение ресурсов среды контролируется механизмами, выработанными в ходе эволюции сообщества.

2. Динамические процессы в популяциях, оценка циклических составляющих. На основании результатов многолетнего изучения на двух стационарных участках популяций рыжей полевки (Myodes glareolus), расположенных в центральной части ареала и на его периферии исследована цикличность изменений численности и демографической структуры населения. В обеих популяциях выделены четыре фазы многолетнего популяционного цикла и две его структурные части. Первая часть цикла «детерминированная», где фаза «пик» переходит в фазу «депрессия» («популяционный крах»). Этот переход, главным образом, определяется внутрипопуляционными процессами и слабо зависит от внешних условий каждого года. Вторая часть «стохастическая», начинается с устойчивой точки цикла с фазы «депрессия». Длительность второй части определяется состоянием популяции и ее возможностью увеличить свою численность, а также погодными и кормовыми факторами, прессом хищников и месторасположением популяции в ареале вида. Переход из фазы «пик» в фазу «депрессия» («детерминированная» часть) для обеих популяций осуществляется за один осенне-зимне-весенний период и не влияет на длительность цикла. Длительность «стохастической» части в центре ареала (промежуток времени от фазы «депрессия» до фазы «пик») составляет 1–3 года. На периферии ареала этот промежуток времени составляет 2–4 года. Исследованы особенности демографической и пространственной структуры населения каждой фазы цикла.

3. Энергетические процессы в экосистемах и популяциях, оценка бюджетов энергии различных видов млекопитающих. Изъятие растительной продукции млекопитающими в лесных сообществах незначительно, но грызуны активно участвуют в формировании и контроле продуктивности как растительного покрова в целом, так и его отдельных компонентов. Для оценки реального влияния растительноядных животных на продуктивность и состояние фитоценоза недостаточно исходить только из сопоставления потребностей животных в кормовых ресурсах и доступных запасов растительности, поскольку само состояние растительности зависит от степени воздействия фитофагов. В настоящее время уровень воздействия мелких млекопитающих связывают с их численностью, не учитывая при этом демографическую структуру населения. В нашем исследовании оценено влияние рыжей полевки на травяной ярус широколиственного леса на разных фазах популяционного цикла. Каждая фаза имеет характерную для каждой из них пространственную и демографическую структуру населения. Проанализировав многолетнюю динамику рыжей полевки, обитающей в Удмуртии в зоне контакта южно-таежных и широколиственных лесов, выявлены три фазы популяционного цикла: «депрессия», «рост» и «пик». Каждая фаза характеризуется специфическим набором значений демографических характеристик. Самая высокая численность на протяжении всего сезона размножения характерна для фазы «пик», а самая низкая для фазы «депрессия». Сезонная динамика потребления кормов животными значительно отличатся от изменений численности. В промежутке времени с апреля по июнь изменения численности и потребления кормов синхронны и подчиняются общей зависимости – чем выше численность, тем больше потребление кормов. Но в июне и августе потребление растительности наибольшее в фазу «рост», не смотря на то, что численность популяции в это время наибольшая в фазу «пик». Наблюдаемое несоответствие может быть связано с тем, что в фазе «рост» в июне и августе число участвующих в размножении самок и самцов значительно выше, чем в фазе «пик», значительно больше и число молодых растущих зверьков, а также число лактирующих самок, энергетические потребности которых значительно выше. Именно это и послужило причиной столь значительных различий. В октябре численности полевок в фазах «пик» и «рост» близки, сходны и потребности полевок.

4. Механизмы формирования пространственно-временной организации популяций млекопитающих, обеспечивающих приспособительное регулирование их структуры и численности в естественной и подверженной антропогенному воздействию среде. На основании многолетних наблюдений за комплексом внешних условий и состоянием популяций рыжей полевки в четырех качественно различающихся участках ареала количественно оценено распределение влияний внутрипопуляционных и внешних факторов на динамику численности и структуры их населения. Численность рыжей полевки находится под контролем большого числа факторов, среди которых наиболее существенны демографический состав популяции, а также погодные и кормовые условия осенне-зимнего периода. На протяжении сезонного цикла размножения эффективность воздействия различных факторов не одинакова. В осенне-зимний период и в начале сезона размножения большую роль играют экзогенные факторы, а в течение репродуктивного цикла – плотностно-зависмые, на их долю приходится до 70% объясняющей популяционные процессы дисперсии. При этом внешние факторы (метеоусловия, кормовая база, пресс хищников, конкуренция и др.) определяют верхний предел оптимальной для данных условий плотности. Функция внутрипопуляционных механизмов - приведение численности в соответствие с условиями среды, сложившимися в настоящий момент времени. Такое распределение эффектов воздействующих на популяцию факторов практически не зависит от качества местообитаний и географического положения в ареале вида.

5. Комплексное исследование пространственно-временной организации млекопитающих: экологические, популяционные, организменные и органно-тканевые адаптационные механизмы. Проведено комплексное системное исследование закономерностей формирования демографической и пространственной структуры населения мелких млекопитающих на органно-тканевом, организменном и популяционном уровнях в пяти точках их распространения. Исследованы физиологические механизмы, лежащие в основе приспособительных реакций животных на уровне эндокринной, репродуктивной и кроветворной систем. Впервые по материалам многолетних (до 25 лет наблюдений) проведен анализ и выявлены особенности пространственной и демографической структуры населения рыжей, красной и красно-серой полевок в пяти точках ареала ее распространения различных географических и ландшафтных зонах (пять местообитаний в ареале ее распространения). Впервые описаны морфофункциональные особенности коры надпочечника и щитовидной железы рыжей полевки, обитающей на территории природной биогеохимической провинции с избыточным содержанием никеля, кобальта и хрома. Выявлено одновременное увеличение функциональной активности щитовидной железы и коры надпочечника в экстремальных геохимических условиях, что является неспецифической адаптивной реакцией. Обнаружен эффект синергизма в действии факторов («геохимические условия», «фаза популяционного цикла», «пол», «репродуктивный статус») на морфофизиологические характеристики полевок и состояние эндокринных желез. На территориях естественных геохимических аномалий с избыточным содержанием кобальта, никеля и хрома, приуроченных к ультраосновным горным породам проведена оценка морфофункционального состояния яичников, и плодовитости у европейской рыжей полевки (Clethrionomys glareolus Schreber, 1780) на разных фазах численности популяции. В экстремальных геохимических условиях у животных отмечено компенсаторно-адаптивное увеличение потенциальной и фактической плодовитости, снижение доимплантационной смертности и доли самок с доимплантационными потерями. У беременных самок на аномальных участках интенсивность фолликулогенеза максимальна и не зависит от плотности популяции. В яичниках неполовозрелых полевок на геохимически аномальных территориях отмечено увеличение размеров и количества фолликулов, что свидетельствует об ускорении полового созревания животных. Увеличение потенциальной и фактической плодовитости, а также изменения морфофункциональных характеристик яичников животных свидетельствуют о том, что на территории естественной геохимической аномалии происходит увеличение рождаемости, направленное на компенсацию высокой постнатальной смертности. Высокая постнатальная гибель связана со значительным сокращением энергетического резерва животных на территориях естественных геохимических аномалий. Выявлены и классифицированы по типам деструктивные изменения в клетках эндокринного и герми¬нативного отделов семенника половозрелых лесных полевок (Clethrionomys glareolus Schreber,1780), отловленных на Среднем Урале. Установлено, что при высокой численности популяции почти у 90% животных фертильность понижена вследствие снижения андрогенной и генеративной активности се¬менников. Показано, что при "низкой" численности популяции в отсутствие внутрипопуляционного прессинга деструктивные изменения в тканях семенников у незначительного числа жи¬вотных (30%). Рассмотрена взаимосвязь между деструктивными изменениями в клетках эндокринного и гермина¬тивного отделов семенника, репродуктивной активностью животных и численностью популяции. Исследовано состояние крови и кроветворных органов мелких млекопитающих (Mus musculus, Apodemus sylvaticus, Clethrionomys rutilus), обитающих на территориях, подвергшихся влиянию ядерных воздействий (Восточно-Уральский радиоактивный след, Свердловская область и Тоцкий радиоактивный след, Оренбургская область). Наличие в тушках животных радионуклидов свидетельствует о влиянии на организм мышей и полевок радиационного фактора. Установленные различия структуры клеток крови, клеточного состава, митотической активности, скорости созревания клеток кроветворной ткани у животных, обитающих на радиационно-загрязненных территориях, связаны с уровнем загрязнения и видом животных.

6. Математическое моделирование популяционных процессов. Разработана математическая модель, оценивающая роль весенней численности рыжей полевки в сезонной динамике демографической структуры населения, позволяющая прогнозировать ее многолетнюю динамику. Для анализа динамики численности популяции были оценены основные параметры модели. Коэффициенты оценивались путем подбора таких значений, при которых сумма модельных численностей обоих возрастных классов наилучшим образом аппроксимирует последовательность фактической численности популяции рыжей полевки в апреле. В работе для оценки параметров преимущественно использовался метод Левенберг-Маркварда в программе MathCAD 14, дополнительно применялся метод штрафных функций. Среди проведенных численных экспериментов наименьшая ошибка аппроксимации и наибольший коэффициент детерминации получены для случая, когда происходит лимитирование рождаемости обоих возрастных классов с различной степенью интенсивности. В этой ситуации полученные значения параметров модели не противоречат биологии вида Коэффициент, характеризующий репродуктивный потенциал младшей группы, участвующей в своем первом сезоне размножения, выше старшей. Проведенные эксперименты позволяют заключить, что наиболее интенсивно механизмы плотностной авторегуляции сказываются на репродуктивном потенциале младшего класса Коэффициенты, характеризующие интенсивность конкурентного взаимодействия между возрастными классами, отражают снижение рождаемости в связи с ростом числа особей, участвующих во втором сезоне размножения. Это не противоречит действительности, поскольку в популяции полевки переуплотнение приводит к стресс-синдрому, конкуренции за территорию и изменению возраста наступления половой зрелости, что в итоге снижает численность новорожденных. Следовательно, при моделировании динамики численности мелких млекопитающих необходимо учитывать плотностно-зависимую регуляцию рождаемости. В целом, предложенная простая модель улавливает основные тенденции изменения численности популяции рыжей полевки. Однако для более адекватных оценок целесообразно учитывать сложную возрастную структуру популяции, связанную с наличием нескольких приплодов в течение одного сезона размножения. В дальнейшем развитие работы планируется именно в этом направлении.

7. Экологические механизмы функционирования активных европейских очагов ГЛПС. Прогноз заболеваемости. На материалах многолетнего мониторинга очаговой по геморрагической лихорадке с почечным синдромом (ГЛПС) территории Удмуртской Республики исследована эпидемическая и эпизоотическая динамика. Оценена относительная роль ряда экологических факторов для формального описания и прогнозирования активности очага. Показано, что лучшим предиктором вспышки заболевания ГЛПС у человека является ранее (подснежное) начало репродукции рыжей полевки – основного резервуара хантавируса Пуумала.

8. Разработка методологии комплексной эколого-экономической оценки и дифференциации территорий как основы сохранения биоразнообразия. Для оценки качества природных территорий предлагается ряд экологически ценных объектов, в основу выделения которых положена комплексная оценка и дифференциация территории региона. Участки высокой экологической значимости выявлены на основании характеристики растительного покрова, качества почв, наземных фаунистических и гидробиологических комплексов, с учетом особенностей ландшафтов на основе карты растительности масштаба 1 : 1000000. Выделены экологически ценные территории пяти категорий: для комплексной охраны ландшафтов и их компонентов, для охраны ботанических и зоологических объектов. Дифференциация территорий с выделением участков особой экологической значимости выполнена на основе многолетних исследований природных комплексов их ресурсного потенциала и антропогенной трансформации. Концепция реализована на примере Ханты-Мансийского автономного округа в Западной Сибири.

9. Основные принципы формирования системы особо охраняемых и заповедных территорий. Организованные в разное время (в том числе Ильменский – 80 лет назад, Печоро-Илычский – 70 лет назад), в разных районах Уральской горной страны заповедники накопили значительный опыт по сохранению и изучению уникальных природных территорий, ведению эколого-просветительской деятельности. Особо охраняемыми территориями охвачен практически весь спектр природных зон Урала. Однако следует признать, что до настоящего времени этот опыт не был обобщен в должной степени с учетом основных направлений деятельности, конкретных условий работы заповедников и основных концептуальных положений заповедного дела. Поэтому в настоящее время координация работ между отдельными заповедниками и национальными парками Урала, малоэффективна. Региональная координация работы заповедников и других, особо охраняемых природных территорий Урала в рамках предлагаемой программы будет иметь большое значение для консолидации природоохранных и научно исследовательских работ в Уральском регионе, для сбалансированного и эффективного управления охраняемыми территориями в целях оптимизации социально-экономического развития региона. Для наиболее продуктивного решения многих региональных проблем следует совершенствовать не только работу отдельно взятых эталонных территорий, но и создавать оптимальную для Урала сеть ООПТ. Основной целью исследования является обобщение опыта ООПТ Урала по охране, научным исследованиям и экологическому просвещению в конкретных естественноисторических условиях для разработки рекомендаций по совершенствованию их деятельности. Для реализации цели исследования решались следующие задачи:  обобщение опыта ООПТ Урала по сохранению их природных комплексов (кадровый состав, обеспеченность транспортом и спецсредствами, нарушения режима, уровень загрязнения, изменения на окружающих территориях, достаточность площади ООПТ и охранной зоны, взаимодействие с органами внутренних дел и прокуратуры);  обобщение опыта ООПТ Урала по изучению биоразнообразия, ведению “Летописи природы” и проведению НИР на их территориях (кадры, материальная база НИР, результативность экомониторинга, научное содружество, тематика и основные итоги НИР);  обобщение опыта ООПТ Урала по экологическому просвещению в конкретных естественноисторических условиях (кадры, материальная база, взаимодействие с местными организациями, основные результаты);  обобщение опыта по формированию основных фондов, а также по материально-техническому и финансовому обеспечению основной деятельности ООПТ Урала; распространение положительного опыта решения хозяйственных и финансовых проблем;  разработка рекомендаций по совершенствованию деятельности ООПТ Урала на основе проведенного анализа.