1.5.15. Экология

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.

В работе приведены результаты ординационного анализа псаммофитной растительности песчаных массивов бассейна Дона, являющихся уникальными для России ландшафтами и резерватами биологического разнообразия.

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.

Доказано наличие общего принципа взаимосвязи и взаимозависимости между содержанием гумуса в физической глине, содержанием гумуса в почве и константами динамического равновесия полидисперсной системы почв, который описывается математической моделью. Разработка моделей основывается на концепции обобщения В. И. Вернадского «Достоверно зафиксированная связь между какими-либо явлениями может быть установлена и соответствующим образом формализована без изучения механизмов ее возникновения».

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.

В статье рассматриваются подходы к созданию информатизационной инфраструктуры образования в почвоведении и особенности организации учебного процесса на современном этапе. Способы применения электронных учебников, сетевых средств, в том числе Интернета, тестового контроля качества знаний. Рассматриваются положительные и отрицательные черты учебного процесса в Болонском процессе. Описываются примеры техники и способов преподавания почвенного покрова мира и структуры почвенного покрова в связи с новыми требованиями.

Было исследовано влияние загрязнения свинцом, переменным магнитным полем, а также их сочетания на такие группы почвенных микроорганизмов, как аммонифицирующие, амилолитический, азотфиксирующие бактерии, а также микромицеты. Загрязнение оказывало существенное и разнонаправленное действие на численность почвенных микроорганизмов. Характер и степень этого влияния изменялись в зависимости от уровня воздействия каждого из факторов, при этом они не носили линейный характер.

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 работе проанализированы значения груза аутосомно-доминантной и аутосомно-рецессивной патологии в сельском населении 75 районов из 10 регионов/популяций России. Разброс значений образов районов в осях главных компонент обнаруживает положительную и значимую корреляцию со средневзвешенным значением индекса эндогамии (r=0,6), объясняя причины межрайонной вариабельности значений груза по регионам, и может рассматриваться в качестве популяционно-генетической характеристики.

С целью выявления эффекта компенсации плотностью (ЭКП) в растительных сообществах субальпийского пояса Западного Кавказа было проанализировано соотношение между числом и средней встречаемостью видов растений в пределах площадок 15—16 м2 с использованием метода численных экспериментов. Результаты показали, что: 1) сообщества с низким видовым богатством могут характеризоваться как низкой, так и высокой средней встречаемостью видов; 2) относительно высокие значения средней встречаемости видов наблюдаются преимущественно в изолированных ценозах; 3) преобразование природных местообитаний в антропогенные на высокогорных пастбищах не вызвало широкого распространения ЭКП.

Слабое загрязнение почв мышьяком оценивается регламентирующими документами в интервале от 2 фоновых значений до ПДК. Показано, что такая оценка для мышьяка некорректна, так как ПДК рассчитывается как превышение фона на 2 мг/кг.Предложено использовать с этой целью интервал содержания мышьяка от одного фона до ПДК. Другой информативной оценкой накопления мышьяка в почве является соотношение его концентраций к региональному фоновому значению, а при отсутствии таковой — к кларку в почве(Кк). Однако для этого показателя отсутствует оценочная шкала, что снижает его ценность как инструмента оценки степени загрязнения. В статье предложены оценочные градации.

Проведен физиолого-генетический анализ пестролистных химер variegated из коллекции хлорофильных мутантов подсолнечника Южного федерального университета. Все анализируемые мутанты, растения которых в течение нескольких десятилетий, наследуют с различной степенью выраженности, хлорофильные дефекты были получены на генетической основе одной инбредной линии с помощью индуцированного нитрозометилмочевиной мутагенеза. На основании полученных результатов: постоянное соматическое расщепление, однородительское материнское наследование мутантного признака, сниженное содержание в мутантной ткани хлорофиллов и каротиноидов, изменения внутренней структуры пластид, наличие на границе между нормальными и мутантными тканями гетеропластидных клеток сделан вывод о пластидной природе хлорофильных мутаций у пестролистных форм подсолнечника.

Существует множество примеров,  демонстрирующих, что различия ответа (в том числе низкая эффективность либо частое развитие побочных эффектов) на лекарственную терапию могут быть обусловлены SNP-полиморфизмом генов, кодирующих ферменты биотрансформации лекарств (Сычев Д.А.,  2010). Гены системы биотрансформации кодируют большую группу ферментов, участвующих в детоксикации ксенобиотиков. Процесс детоксикации условно разделяют на фазу активации ксенобиотиков с образованием промежуточных метаболитов; фазу детоксикации, когда происходит превращение промежуточных метаболитов в растворимые в воде нетоксичные продукты, и фазу выведения. Установлено, что в метаболизме   большинства лекарственных средств,  ключевую роль играют цитохромы первых трех семейств (Петров В.И. и  соавт., 2010). Важным свойством цитохромов является их высокая стереоселективность по отношению к субстратам. При этом известно, что в биотрансформации лекарственных препаратов может принимать участие как один, так и несколько цитохромов (Kazuma K. et al., 2012). Целью нашей работы было изучение распространенности полиморфизмов CYP1A1(Ile462Val), CYP2C9*2, , СYP2B6*2, СYP2B6*6, CYP3A4*1В среди жителей г.Ростова-на-Дону.

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.

Efforts to preserve natural and human habitats through environmental conservation aimed at modifying their metrics always been made over the years. The goal of this research is to quantify changes in ecosystem indicators in Con Cuong district, Nghe An province, Vietnam from 2000 to 2015. This research area also has Pu Mat national park where the biodiversity-rich in habitat, species, genes as well as ecosystems. In this article, seven indicators are measured with GIS and Fragstats Software, including  Shannon's Diversity Index (SHDI),  Simpson's Diversity Index (SIDI), Number of Patches (NP), Patch Density (PD), Percentage of Like Adjacencies (PLADJ), Interspersion and Juxtaposition Index (IJI) and Edge Density (ED). The value for each indicator will be assigned for each observation to capture the character of the ecosystem. They will be compared with each other and considered changes in ecosystems of the forest, agricultural, artificial and others. The method of thematic overlays and transition matrixes has also been used to provide precise identification of the ecosystem changes that have taken place over the period under review. A detailed explanation and mapping of the dynamics of the ecosystem was obtained as a consequence. This work can be replicated and evolved into a methodological phase to show the indication of the ecosystem, because it adds a reference value for the study of differences in ecosystem characteristics. The findings show that the difference in the environment is mostly due to the decrease of naturalness and the increase in the complexity of agriculture ecosystems and urban growth.