Экология

Цинхай-Тибетское нагорье расположено на юго-западе Китая и занимает территорию около 2,5 млн кв. км. Средняя высота над уровнем моря составляет более 4 000 м, из-за чего территорию называют «третьим полюсом мира». Климат там действительно похож на арктический, но параллели между этими двумя регионами проявляются еще и в схожих адаптациях у живущих там животных: густая шерсть, большой размер тела и др. Ученые из Китая, Монголии, Словакии, России, Австралии и Великобритании впервые проследили на генетическом уровне, как животные из Арктики повлияли на адаптивную эволюцию своих родственников на Цинхай-Тибетском плато.

— Валовые выбросы в атмосферу Среднеуральского медеплавильного завода к настоящему времени снизились в 50 раз по сравнению с концом 1980-х годов, что заметно даже невооруженным глазом (на фото). Сокращение промышленного загрязнения должно приводить к росту обилия популяций и улучшению репродуктивных показателей. Однако скорость восстановления различается у разных растений и животных (например, быстрее всех вновь заселяют территории вблизи промышленных предприятий лишайники), поэтому важно охватить исследованиями максимально широкий набор видов. На протяжении 30 лет мы ежегодно регистрировали популяционные параметры мухоловки-пеструшки — представителя мелких воробьиных птиц. Этот вид охотно заселяет искусственные гнездовья (синичники), что делает его удобным объектом популяционных исследований. Еще одно преимущество мухоловки-пеструшки по сравнению с другими видами связано с тем, что в период гнездования эти птицы занимают небольшую территорию (менее 1 га), поэтому подвержены воздействию локальных природных и антропогенных факторов. Мы фиксировали сроки гнездования, количество откладываемых яиц и слетков, т.е. вылетающих из гнезд птенцов (рис. 2). Количество слетков на гнездо — это итоговый репродуктивный показатель, позволяющий ответить на вопрос, способна ли локальная группировка птиц воспроизводить себя или существует за счет притока особей с других территорий.

— Несмотря на использование очистных сооружений, все еще обширные регионы планеты подвержены загрязнению выбросами промышленных предприятий, в результате чего повышаются кислотность почвы и содержание в ней меди, цинка, кадмия, свинца и других тяжелых металлов. Вблизи заводов концентрации загрязняющих веществ могут превышать допустимые показатели в десятки и сотни раз. Из-за высокой токсичности почвы исчезают травянистые растения, дождевые черви, моллюски, насекомые, а разложение растительных остатков сильно тормозится. Остро стоит проблема деградации природных экосистем из-за выбросов металлургических предприятий в промышленно развитом Уральском регионе.

В лесах ключевую роль в разложении растительных и животных остатков играют грибы, разнообразие которых исчисляется тысячами видов в пределах одного квадратного метра. Особенно они обильны в верхнем почвенном горизонте — в лесной подстилке. Разнообразие грибов во многом определяет почвенное плодородие, а значит, и здоровье леса.

В ходе проведенных ранее исследований в окрестностях старейших и крупнейших в России предприятий цветной металлургии (Среднеуральского и Карабашского медеплавильных заводов) сотрудники нашей лаборатории установили, что разнообразие подстилочных сапротрофных грибов — основных агентов разложения мертвого органического вещества в лесу — сильно снижается с приближением к заводам. В отличие от них к загрязнению устойчивы эктомикоризные грибы, вступающие в симбиоз с корнями деревьев и получающие от них основную часть углеводов, а также обитающие повсеместно виды, большинство из которых — это известная всем плесень. Можно сказать, что на загрязненных территориях формируется не лучший состав команды для поддержания почвенного плодородия.

Для восстановления нарушенных экосистем, а также уменьшения ущерба при планировании новой хозяйственной деятельности логично использовать естественные механизмы поддержания биоразнообразия, в том числе почвенных грибов. В реализации одного из таких механизмов особую роль играют крупные древесные остатки (валежные стволы), в которых некоторые почвенные организмы способны переживать неблагоприятные периоды, например, засуху или паводки. Структура древесины валежных стволов по мере их разложения постепенно приближается к лесной подстилке (фото слева вверху), поэтому такие стволы могут быть населены подстилочными грибами. Однако до сих пор было многое не ясно. На каких стадиях разложения древесина становится привлекательным субстратом для подстилочных сапротрофов? Насколько древесина насыщена токсикантами по сравнению с лесной подстилкой на загрязненных территориях? И способна ли она в этих условиях поддерживать разнообразие подстилочных сапротрофов?

Проблема сбора, утилизации и переработки твердых бытовых отходов — одна из самых острых на сегодняшний день. И едва ли не чаще прочих в этом контексте упоминается широко используемый в быту пластик, с наибольшим трудом поддающийся утилизации. Настоящим прорывом в этой области может стать создание саморазлагающихся по истечении определенного срока годности материалов.

В России уже несколько лет проводит исследования и разрабатывает технологии производства биоразлагаемых полимеров (БРП) научный консорциум, объединивший МГУ им. Ломоносова, Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН, Институт органического синтеза им. И.Я. Постовского УрО РАН и научно-производственную компанию «НИКА-Петротэк». Авторы располагают образцами полимерных пакетов, одноразовой посуды и упаковочных материалов, которые разлагаются на воду и углекислый газ в срок от трех месяцев до двух лет. Такой пластик, по утверждению создателей, как и человек, имеет ограниченный срок жизни: рождается, живет, принося пользу людям, и умирает, превратившись в углекислый газ и воду. При этом решается одна из важнейших мировых задач — утилизация твердых коммунальных отходов.

— Обычно больших степных экспедиций две в году: весенняя и летняя. Весенняя — особенная. Потому что весной степь проявляет свои наивысшие эстетические качества, и именно в это время здесь происходят самые большие и интересные изменения. В этом году весенний этап экспедиции был проведен на юге Европейской России после перерыва прошлого года. И нам важно было зафиксировать изменения, произошедшие за два года.

— Мы начали с Ростовской области. Там ежегодно проходит фестиваль экологического туризма «Воспетая степь». Мы на нем ни разу не были, хотя регион объехали вдоль и поперек. Поэтому я решил нынче отправиться туда. И сам собой вырисовался маршрут экспедиции: Ростовская область — Калмыкия — Ставропольский край — Дагестан — Астраханская область — Волгоградская область. Фенологически весна у нас наступает с запада на восток (в большей степени) и с юга на север. Поэтому было логично посетить эти регионы вслед за движением весны.

В экспедиции приняли участие сотрудники лаборатории биоресурсов и этнографии Виктор Мамонтов и Елена Чуракова, сотрудник лаборатории экологической радиологии Видас Кряучюнас и сотрудник лаборатории болотных экосистем ФИЦКИА УрО РАН Иван Зубов, а также доцент кафедры ботаники и физиологии растений Петрозаводского госуниверситета Виктория Тарасова и доцент кафедры биологии Санкт-Петербургской государственной академии ветеринарной медицины Павел Амосов.

Сотрудники лаборатории популяционной радиобиологии Института экологии растений и животных Уральского отделения РАН под руководством доктора биологических наук В.Н. Позолотиной подвели итоги исследования популяций подорожника большого (Plantago major L.) в зонах Восточно-Уральского радиоактивного следа (ВУРС) и Карабашского медеплавильного завода.

Выявлены, как отмечают авторы, специфические эффекты на физиолого-биохимическом уровне у растений из зон радиоактивного и химического загрязнения. Однако их последствия в дальнейшем компенсируются и не приводят к существенным изменениям жизнеспособности семенного потомства, что позволяет популяциям стабильно существовать в зонах техногенного стресса.