1.5.15. Экология

Сравнительный анализ накопления 137Cs и 40К в фитомассе агрофитоценозов полевого севооборота (пшеница, ячмень, картофель), а также природных луговых фитоценозов Плавского радиоактивного пятна Тульской области показал, что величины удельной активности радионуклидов составляют 40–740 Бк/кг и 205–385 Бк/кг соответственно. Для 137Cs ярко выражено накопление в корнях, а 40К равномерно распределен по органам растений с несколько более выраженной аккумуляцией в надземной фракции фитомассы.

В свете года В. И. Вернадского в работе рассматривается экологическое состояние биосферы, оценивается эмиссия диоксида углерода и метана болотами Сибири. На основании базы данных по эмиссии парниковых газов проведено ранжирование по заданным интервалам и разработана схема районирования территории Западной Сибири по эмиссии парниковых газов.

Математическое моделирование играет большую роль при изучении водных экосистем. Разработан программный продукт и предложен новый алгоритм реализации модель экосистемы. Разработанный программный продукт позволяет получить результаты расчетов для экосистемы Онежского озера.

В течение четырех лет изучалась экотоксичность верхних слоев урбаноземов г. Санкт-Петербурга с помощью традиционных и новых методов биологической диагностики. В качестве тест-культур использовались гидробионты, высшие растения, микроорганизмы. Составлен ряд использованных тест-организмов по степени их чувствительности к антропогенному воздействию. Установлен сезонный характер динамики токсичности для большинства исследованных почв и выявлена значимость влияния на ее уровень природных процессов.

Предметом исследования является возможность использования данных дистанционного зондирования в гляциологических исследованиях на территории Северного Кавказа. В работе применена методика дистанционного зондирования, которая дает возможность построения карт ледовой обстановки по спутниковым данным видимого инфракрасного диапазона в режиме реального времени.

Установлено, что загрязнение перекрестков выбросами автотранспорта вызывает ухудшение морфометрических характеристик у исследуемых растений. Более существенное снижение изучаемых показателей отмечено у растений, произрастающих вблизи перекрестков, характеризующихся высоким показателем КП. Доказано, что одной из причин снижения морфометрических характеристик изучаемых растений и ухудшения их жизненного состояния является количественный и качественный состав выбросов загрязняющих веществ от автотранспортных потоков.

В статье рассматривается влияние промышленных выбросов на фотосинтетическую активность древесных плодовых и применяемых в озеленении пород. По фотосинтетической активности древесные породы составляют следующий ряд по убывающей: у плодовых — айва > яблоня > миндаль; у пород-озеленителей — тутовник > вяз > ясень > тополь > клён.

Рассмотрена изменчивость количественных и качественных показателей развития фитопланктонных сообществ на различных участках р. Северский Донец. Показано, что характерной чертой развития фитопланктона в период 2002—2011 гг. является высокая изменчивость количественных показателей, что говорит о неустойчивом состоянии сообщества. В составе фитопланктона фиксировалось от 10 до 39 видов, доминирующий комплекс составляли диатомовые и зеленые водоросли. Водные экосистемы по уровню развития фитопланктона находятся в состоянии антропогенного экологического напряжения.

В марте этого года исполнилось 150 лет со дня рождения выдающегося мыслителя, ученого-естествоиспытателя, академика Императорской Санкт-Петербургской академии наук, Владимира Ивановича Вернадского. Решением ЮНЕСКО 2013 год объявлен Годом Вернадского. Редакция журнала «Живые и биокосные системы», отдавая дань уважения великому мыслителю XX века, решила посвятить мартовский выпуск целиком работам, так или иначе продолжающим исследования В. И. Вернадского.

В статье показано, что по всем параметрам ранние этапы эволюции биосферы были наиболее благоприятными для жизнедеятельности автотрофных организмов. В дальнейшем содержание СО2 — основного субстрата фотосинтеза — неуклонно снижалось, ухудшались климатические условия (термический режим и влажность), сокращались ресурсы минерального питания. Все это в совокупности явилось, очевидно, причиной уменьшения масштабов суммарного фотосинтеза, продуктивности биосферы и общей массы живых организмов. Фактическим подтверждением данной гипотезы явились результаты оценки темпов накопления органического вещества на разных этапах геологической истории.

Статья обобщает результаты междисциплинарного исследования в области социальной экологии. Автор описывает жизнь как явление, которое объединяет биосферу и ноосферу через жизнечувствие. Жизнечувствие показывает, как человечество может осуществлять переход от гетеротрофности к автотрофности.

Дана историческая справка о терминологии. Показано развитие человеческих отношений с окружающей средой. Выделена проблема экологии. Проводится обсуждение этой проблемы.

В работе приводятся сведения о нахождении инвазионных организмов из отряда перепончатокрылых насекомых на территории Ростовской области. Отмечена их вредоносность и распространение по Ростовской области. Сделаны прогнозы изменения экосистем региона, зависящие от перепончатокрылых и предложения по дальнейшему изучению инвазионных видов.

Впервые детально изучено содержание ртути в колонках донных осадков как биокосных системах Белого моря. Выявлены общие закономерности вертикального распределения и фоновые концентрации валовой ртути, характерные для донных отложений Белого моря и водных объектов его бассейна.

Излагаются некоторые узловые моменты научного творчества ученого-энциклопедиста В. И. Вернадского. Рассматриваются позиции ученого о биосфере как особой оболочке Земли и ноосфере как естественного этапа эволюции биосферы.

На базе анализа глобальных закономерностей динамики биосферы обоснованы долговременные принципы охраны географического пространства и управления экосистемами. Показано, что гносеологические основы природообустройства заключаются в создании стартовых условий долговременного функционирования биогеосистемы на период обоснованного биологией системы долгосрочного экономического прогноза более 30 лет. Увеличение биологической продукции Земли возможно путем создания долговременных условий приоритетного развития корневой системы растений, долгосрочной стабильности и продуктивности биогеосистем. Предложена принципиально новая внутрипочвенная импульсная континуально-дискретная парадигма ирригации, перспектива которой в ликвидации деградации орошаемых почв, снижении расхода оросительной воды в 3–5 раз, обеспечение готовности человечества к изменению климата Земли. Предложена концепция биогеосистемотехники, что даст возможность синтезировать в России многоотраслевой инновационный прецедент очередного высокого технологического уклада рекреационного развития текущей цивилизации Земли. Разработаны теоретические основы технических средств устойчивого непротиворечивого управления биогеосистемой, создания в почвах дисперсных систем, позволяющих придать почве новое качество, изменять соотношение процессов седиментогенеза, педогенеза, литогенеза в пользу высокой продуктивности биологически активной фазы почвы в биосфере.

В статье рассмотрены антропогенные и техногенные факторы, оказывающие воздействие на экологическое состояние ландшафтов Апшеронского промышленного региона и на компоненты экосистем гг.Сумгаит и Баку – почву, атмосферу, воду. На высоко-урбанизированной территории Апшеронского промышленного региона в районах расположения гг. Сумгаит-Баку главными источниками загрязнений являются выбросы нефтехимической, химической, машиностроительной и других отраслей промышленности, добыча нефти на прилегающих к городу территориях, автотранспорт. Системный анализ состояния территории Апшеронского промышленного региона показал, что низкий уровень ассимиляционной емкости окружающей среды исследуемого региона определяется высокой степенью урбанизации, аридностью климата, незначительным весом экосистемы и невысоким естественным биоразнообразием, что определяет высокий уровень чувствительности к загрязнению и низкую репродуктивную способность по кислороду – всего 0,8 млн т/год. Обусловлено это особенностями растительного покрова (покрытость естественной эфемеровой растительностью только весной и осенью), повышением уровня грунтовых вод, невысоким биоклиматическим потенциалом, неблагоприятным водно-термическим режимом, отсутствием поверхностных вод, стока, наличием  высокоминерализованных, загрязненных водоемов, характерной неустойчивой взаимосвязью между отдельными компонентами в ландшафтах и отсутствием взаимной компенсации между ними.

Целью работы стало картографирование антропогенного ландшафта, созданного в горной тайге юга Западной Сибири в результате проведения горных работ при угледобыче, для определения его эколого-почвенного статуса. Исследование проводили методом закладывания транссект длиной 10 м, для фиксации длин сечения того или иного пересекаемого транссектой антропогенного местообитания с соответствующим почвенным контуром. В статье отражаются особенности развития почвенного покрова в антропогенных ландшафтах, который генетически резко отличается от почвенного покрова естественных ландшафтов. В нарушенных экосистемах в результате самозарастания формируются различные типы эмбриоземов, в естественных экосистемах под черневой тайгой определяются дерновые глубокоподзолистые, а под вторичными лесами – бурые таежные почвы. Картографирование показало, что при естественном самовосстановлении в антропогенных ландшафтах формируется мозаичный специфический почвенный покров, в составе которого присутствуют эмбриоземы: инициальные, органо-аккумулятивные, дерновые и гумусово-аккумулятивные. Эколого-почвенный статус выположенных участков под травянистой растительностью (площадки №1 и 3) хороший и удовлетворительный, так как по истечении 50 лет с момента начальной фазы антропогенеза, в почвенном покрове преобладают эмбриоземы поздних эволюционных стадий – дерновые и гумусово-аккумулятивные. Эколого-почвенный статус склоновых поверхностей (площадка №2) и участков под деревьями (№4) неудовлетворительный, но имеющий некоторые перспективы развития. Эколого-почвенный статус всего ландшафта можно считать удовлетворительным. Определены тренды направления развития почв. В составе почвенного покрова в ближайшей перспективе ожидается формирование: на выположенных участках – эмбриоземов гумусово-аккумулятивных, под деревьями – различных подтипов эмбриоземов органо-аккумулятивных (буроземоподобных, псевдооподзоленных).  В далекой перспективе прогнозируется формирование: на выположенных участках под таежным разнотравьем – грубогумусовых горных почв, под древесно-кустарниковой растительностью – бурых горно-таежных почв.

Здесь представлен обзор математических моделей лактации крупного рогатого скота. Описан метод построения кривых лактации с использованием логических предположений и логистической функции Ферхюльста для прогнозирования надоев коров. Представлен новый метод моделирования лактации, основанный на решении уравнения, описывающего скорость изменения надоев молока в зависимости от времени, прошедшего с момента отела. Рассчитаны статистические параметры адекватности рекомендованных в литературе моделей для описания кривой лактации коров и предложенных нами моделей. Точность аппроксимации позволяет идентифицировать модели, наиболее достоверно описывающие кривую лактации на примере крупного рогатого скота.

 В силу значительных отличий эколого-генетических свойств, почвы Черноморского побережья Кавказа существенно разнятся по устойчивости к антропогенному воздействию. Цель настоящей работы — исследовать изменение активности каталазы в основных типах и подтипах почв Черноморского побережья Кавказа при загрязнении тяжелыми металлами (ТМ) и нефтью. В качестве загрязняющих веществ были выбраны нефть и ТМ (Cr, Cu, Ni, Pb), именно ими в значительной степени загрязнены почвы на юге России. Активность каталазы определяли методом Галстяна через 30 суток после загрязнения. В результате проведенных модельных опытов установлено, что загрязнение почв ТМ и нефтью, как правило, снижает активность каталазы почв Черноморского побережья Кавказа. По степени негативного влияния на активность каталазы почв Черноморского побережья Кавказа оксиды ТМ образуют следующий ряд: Cr > Cu ≥ Pb ≥ Ni. Были получены ряды почв Черноморского побережья Кавказа по степени снижения активности каталазы при загрязнении ТМ (почвы расположены по мере снижения их устойчивости): желтозем ≥ дерново-карбонатная типичная ≥ коричневая типичная ≥ коричневая карбонатная = дерново-карбонатная выщелоченная ≥ бурая лесная кислая ≥ коричневая выщелоченная ≥ бурая лесная кислая оподзоленная, и при загрязнении нефтью: коричневая карбонатная > коричневая типичная > дерново-карбонатная выщелоченная > бурая лесная кислая оподзоленная ≥ дерново-карбонатная типичная ≥ желтозем ≥ бурая лесная кислая.