Статьи журнала - Принципы экологии
Все статьи: 483
Статья научная
Выполнен анализ токсичности образцов ядовитого секрета обыкновенных гадюк Vipera berus, отловленных в разных регионах европейской части России из популяций со смешанными признаками номинативного подвида V. b. berus и гадюки Никольского V. b. nikolskii. Тремя различными методами определены величины среднесмертельных доз (ЛД50) ядов для белых лабораторных мышей при внутрибрюшинном введении. В приложении приведены функции на алгоритмическом языке R, оценивающие значения изоэффективных доз для заданного набора вероятностей смерти животных. С использованием обобщенных линейных моделей со случайными эффектами GLMEM (general linear mixed-effects model) построены зависимости «доза-эффект» для различных сочетаний сопутствующих факторов, потенциально влияющих на результат токсикометрического эксперимента (пол подопытных животных, преобладающие подвидовые признаки обыкновенной гадюки, район отлова гадюк, цвет яда и т. д.). Оптимальная модель, которой соответствовал минимум информационного AIC-критерия, включала одновременно подвид гадюк и их местообитание. В зоне интерградации V. b. berus и V. b. nikolskii установлено наличие географического градиента с ориентировочным направлением от Пермского края к Липецкой области, на котором в смешанных признаках популяций усиливаются диагностические признаки V. b. nikolskii и возрастает токсичность ядовитого секрета для мышей. Выявленный тренд соответствует современным представлениям об истории расселения двух форм гадюк и их гибридизации. Отмечена необходимость переописания формы «nikolskii», типовая территория которой находится в зоне контакта с V. b. berus. При переописании токсичность яда для мышей может быть использована в качестве одного из диагностических признаков таксона.
Бесплатно
Модели “доза-эффект” для оценки экологического риска при техногенном загрязнении почвы
Статья научная
Выполнен обзор регрессионных моделей для аппроксимации зависимостей “доза-эффект” по результатам экотоксикологических исследований. Обсуждаются преимущества и недостатки различных моделей, а также проблемы, возникающие в процессе моделирования и при последующей интерпретации результатов с целью экологического нормирования и оценки риска негативного воздействия. Показаны процедуры поиска наилучших зависимостей на основе статистических критериев и методы оценки неопределенности рассчитываемых параметров. Построение моделей подробно иллюстрируется с использованием результатов анализа токсичности образцов почвы с отвалов урановых шахт в районе пос. Каджи-Сай (Кыргызстан). Получены пороговые значения активности радионуклидов U-238 и Ra-226, обеспечивающие минимальную вероятность экологического риска.
Бесплатно
Моделирование популяционной динамики камчатского краба на основе байесовского подхода
Статья научная
В работе рассматриваются принципы моделирования популяционной динамики камчатского краба в Баренцевом море. Оценка состояния запаса основывается на реализации традиционных методов определения продуктивности популяции. В основе оценки лежат методы стохастического когортного и продукционного анализа популяционных параметров с учетом методов сбора, качества и объема исходной информации. Прямые наблюдения по результатам исследовательских съемок и промысла несут значительное количество шума и зачастую весьма неопределенны. Кроме того, будучи интродуцированным видом, характер роста численности популяции камчатского краба вносит существенные неопределенности в оценку связи биологических параметров популяции с ее промысловыми показателями. Моделирование популяционной динамики на основе байесовского подхода позволяет успешно решить вышеуказанные аспекты. Интегрирование данных, полученных в ходе различных исследований, в единую модель на основе байесовского метода оценивания параметров дает существенно более детальное описание процессов, происходящих в популяции.
Бесплатно
Модель перераспределения веществ в водах Петрозаводской губы Онежского озера
Статья научная
Изменения климата на территории Карелии привели к росту поступления аллохтонного вещества в водоемы. На протяжении тридцати лет растет вынос с водами реки Шуя растворенных и взвешенных гумусовых веществ, а также железа и фосфора в их составе в Петрозаводскую губу Онежского озера. Процессы браунификации привели к снижению качества воды и негативно отразились на состоянии бентосных сообществ. Для оценки объемов поступления, выноса и оседания аллохтонных веществ, поступивших в Онежское озеро с водами р. Шуя, было применено имитационное моделирование. Построены варианты модели, включающие данные по трем веществам (железо, фосфор, взвешенные вещества) и круглогодичный цикл водной динамики. Параметрами модели служили коэффициенты переноса и «исчезновения» (оседания) веществ из вод Петрозаводской губы. Настройка параметров выполнялась на основе натурных данных по химическому составу речных и озерных вод за 1992-2018 гг. Модель рассчитывает концентрации веществ, сопоставимые с реальными данными, а также дает возможность оценить массу осевшего железа, основного фактора угнетения глубоководного зообентоса в Онежском озере. В течение года из поступившего в Петрозаводскую губу железа выносится за пределы губы около 40 %, около 30 % оседает на дно и 30 % постоянно присутствует в воде. Распределение веществ в губе в течение года существенно меняется. В течение зимы и весны происходит постепенное возрастание концентраций аллохтонных веществ в заливе. После завершения весеннего перемешивания воды Петрозаводской губы быстро заменяются водами центрального плеса и концентрации веществ в заливе и прилегающем районе озера выравниваются.
Бесплатно
Статья научная
Проведены лабораторные эксперименты с использованием ювенильных особей моллюска вида Achatina fulica как биоиндикаторов загрязнений воздушной среды. Показано, что опытные животные отстают в весе от контрольных при дыхании и кожном контакте с водными аэрозолями, приготовленными из не прошедших биологическую очистку городских сточных вод, а также с аэрозолями, приготовленными из двух растворов сульфата никеля в дистиллированной воде. С использованием атомно-абсорбционной спектрофотометрии установлено, что присутствующие в сточных водах такие ТМ, как Cd, Cu и Ni, накапливаются в пищеварительной железе моллюсков. В модельных опытах с двухнедельной экспозицией моллюсков в камере, периодически (2 часа подачи аэрозоля и 2 часа паузы) заполняемой аэрозолем, содержащим Ni в концентрации 30 и 50 мг/дм3, наблюдается накопление никеля в пищеварительной железе с концентрацией, превосходящей контрольную в 6 и 10 раз соответственно. При этом животные достоверно отстают в скорости набора веса от контрольной группы, содержавшейся в водной аэрозоли без никеля. Последующая недельная экспозиция этих моллюсков в водной аэрозоли, приготовленной из дистиллированной воды без сульфата никеля, приводит к снижению концентрации никеля в ткани пищеварительной железы. Продемонстрирована биодоступность ТМ из сточных вод и растворов никеля при дыхании водной аэрозолью и, возможно, при кожном контакте. При этом поступление токсиканта происходит, по-видимому, помимо приема пищи.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты 2-летнего мониторинга роста и развития Syringa josikaea Jacq. fil. (сирени венгерской) в условиях атлантико-арктического климата г. Мурманска (68°58' с. ш., 33°4' в. д.). Фенологические показатели изучались на четырех пробных площадках в разных районах города. Продолжительность вегетационного периода S. josikaea на широте г. Мурманска составляет 125-136 суток. Выявлено значительное укорочение ряда фенологических фаз, их смещение на более поздние даты по сравнению с другими городами севера России. Рассчитаны суммы активных температур (САТ) выше 0 °С для каждой фенофазы. Показано, что фенофазы развертывания почек, роста побегов, цветения, листопада S. josikaea происходят практически синхронно в разных районах г. Мурманска и в контроле при суммах активных температур, которые значительно различаются по годам. При этом фенофазы могут проходить при минимальных значениях суммы активных температур. Это может свидетельствовать о том, что процессы развития S. josikaea в значительной степени детерминированы генетически. S. josikaеа является видом с широкой нормой реакции, поскольку она успешно вегетирует и цветет в условиях полярного дня и низких температур Арктического региона.
Бесплатно
Статья научная
Проанализированы основные морфометрические показатели, характеризующие популяцию перевозчика Actitis hypoleucos юго-восточного Приладожья. Взрослых размножающихся куликов отлавливали при выводках в июне – середине июля 1990–2007 гг. По внешней морфологии изученная выборка перевозчиков из Приладожья не отличается от прочих известных европейских выборок вида. Средняя длина крыла всех измеренных перевозчиков (N = 178) равна 112.8 ± 0.22 (104–120) мм, хвоста (172) – 57.3 ± 0.22 (49–65) мм, цевки (119) – 24.9 ± 0.12 (21–29) мм, клюва (159) – 28.2 ± 0.11 (24–32) мм. Годовалые впервые гнездящиеся птицы в среднем мельче особей старших возрастов (длина крыла соответственно 111.9 ± 0.47 мм и 113.3 ± 0.37 мм), у старших птиц длина крыла и хвоста может варьировать по годам без определенной тенденции. К концу гнездового сезона длина крыла значимо сокращается из-за постепенного обноса оперения. Размеры самок и самцов почти полностью перекрываются. Показано, что птицы не ориентируются на них при формировании пары: в разные годы партнеры одной особи могут быть то мельче, то крупнее. Эффективность определения пола гнездящихся перевозчиков с помощью морфометрических индексов, рассчитанных на основе измерений пролетных птиц, нуждается в проверке, поскольку при их вычислении не учитывают присутствия в выборках особей разного возраста и возможные различия в степени обноса оперения самок и самцов, мигрирующих в разные сроки.
Бесплатно
Статья научная
Проведен сравнительный анализ морфометрической структуры и степени выраженности полового диморфизма у пресноводных ракообразных Asellus aquatics из небольшого родникового озера в природном заказнике «Голубые озера». На примере микропопуляций с различной средней сезонной плотностью из двух биоценозов, харовой водоросли Chara contraria (4.63 тыс. экз./м2) и листостебельного мха Fontinalis antipyretica (2.27 тыс. экз./м2), рассмотрены размерные характеристики тела и конечностей половозрелых и пререпродуктивных особей. Различия морфометрических параметров между полами проанализированы с помощью дискриминантного анализа и ANOVA. Выявлено, что самки и самцы достоверно различаются между собой по длине тела, ложноклешни (проподит L1), карпоподита L5 и по ширине плеотельсона. Наибольшей дисперсии из перечисленных признаков подвержен размер тела. При сравнении на микропопуляционном уровне у самок наибольшая нагрузка падает на длину тела. У самцов аспектирующими признаками в дискриминации являются длина ложноклешни и карпоподита L5. Различия в коэффициенте полового диморфизма в наибольшей степени выражены по длине ложноклешни и карпоподиту L5. Среди исследуемых фенотипических признаков длина головы демонстрирует наименьшие различия между полами и между особями сравниваемых микропопуляций. Предполагается, что пространственная неоднородность морфометрической структуры ракообразных обусловлена различной плотностью микропопуляций и связанными с ней регуляторными механизмами рождаемости и поведения. Изменение размеров самок является возможным проявлением механизма регуляции плодовитости; у самцов плотность влияет на поведенческие реакции, способствующие успеху в поиске и удержании партнера на стадии прекопулы.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе были проведены исследования морфотипической изменчивости коренных зубов Myodes rutilus Среднего Приобья Тюменской области. Выявлены морфотипы зуба М3 красной полевки? характерные для подзоны средней тайги Тюменской области. Прослежена возрастная изменчивость структуры жевательной поверхности зуба М3 красной полевки. В группе зимовавших особей отмечается достоверное увеличение доли морфотипов средней сложности при достоверном снижении доли сложных морфотипов. Коэффициент сложности зуба М3 зимовавших особей красной полевки значительно ниже, чем у сеголеток. Упрощение строения зуба М3 красной полевки по мере увеличения возраста связано со стачиванием призмы зуба в течение жизни. Для красной полевки Среднего Приобья выявлено изменение частот встречаемости морфотипов зуба М3 в ходе популяционных циклов. Отмечено, что частоты встречаемости морфотипов средней сложности на всех фазах популяционного цикла были относительно стабильны, а снижение относительного обилия красной полевки сопровождалось достоверным увеличением частоты встречаемости простых морфотипов. Пики численности характеризуются снижением частоты встречаемости простых морфотипов. Вероятно, простые морфотипы имеют адаптивное значение для популяции красной полевки в период с низким относительным обилием вида при стабильной частоте встречаемости морфотипов средней сложности. Также отмечено влияние биотопических характеристик местообитаний красной полевки на структуру зуба М3. В наиболее благоприятных условиях обитания структура жевательной поверхности характеризуется меньшей сложностью, в менее благоприятных отмечена тенденция усложнения строения зуба.
Бесплатно
Статья
Бесплатно
Статья научная
Настоящее сообщение посвящено оценке натальной и гнездовой дисперсии желтой трясогузки (Motacilla flava) на основе регистраций возвратов меченых особей и анализа видимой выживаемости в локальной популяции, а также выявлению связи дальности гнездовой дисперсии с успехом предшествующего размножения трясогузок. Исследование выполнено в 2005–2018 гг. в национальном парке «Русский Север» (Вологодская обл.) на участке заброшенных сельскохозяйственных земель площадью около 5 кв. км. В сообщении проанализированы материалы контроля 104 индивидуально меченных взрослых желтых трясогузок и 406 гнездовых птенцов, для которых получено 13 измерений натальной дисперсии и 55 – гнездовой дисперсии. Видимую выживаемость молодых желтых трясогузок определяли с помощью стохастической модели Кормака – Джоли – Себера. Влияние пола и успешности предшествующего размножения на величину гнездовой дисперсии трясогузок оценивали с помощью линейных моделей со смешанными эффектами. Из 406 окольцованных птенцов вернулись лишь 11 самцов и 2 самки. Видимая выживаемость молодых птиц составила 4 %, а вероятность повторной регистрации 62 %. Натальная дисперсия (медиана – 2200 м) была значимо больше гнездовой дисперсии (медиана – 195 м). Пол и индивидуальный успех размножения не оказывали влияния на расстояние гнездовой дисперсии особей, вернувшихся на контрольную территорию. Таким образом, связи между локальными популяциями желтой трясогузки на Европейском Севере России поддерживаются преимущественно за счет натальной дисперсии. Большинство молодых птиц безвозвратно покидают район рождения, немногочисленные вернувшиеся смещаются на значительные расстояния относительно своих родных гнезд. Основу гнездовых поселений составляют ранее успешно гнездившиеся здесь особи, которые стремятся занять гнездовые территории вблизи от занимаемых в предшествующие годы.
Бесплатно
Нейронные сети для экологии: введение
Статья научная
Рассмотрен вариант объяснения состава и структуры нейронной сети, отталкиваясь от понятия «уравнение регрессии». Ориентируясь на метод, более привычный экологам (регрессионный анализ), показаны структурные и функциональные особенности «нейрона» и искусственной нейронной сети. Поэтапно углубляются и расширяются представления о линейной и криволинейной регрессии, логите, нейроне, нейросетевом моделировании, об алгоритмах настройки структурных и количественных параметров моделей. Определены ключевые термины рассматриваемой технологии (ковариат, смещение, нейрон, слой, функция активации, обучение, переобучение). На конкретных примерах показаны некоторые области применения этого метода в экологии животных. С помощью нейронной сети рассмотрено решение типичных для экологии животных задач диагностики статуса (пола) животных по количественным признакам, оценка пригодности тех или иных биотопов для обитания животных. Дан список литературы с примерами использования сетей для решения экологических задач. Приведены листинги расчетов, выполненных в среде программы R с использованием функций из пакета neuralnet. Прикреплены файлы с данными для выполнения тренига по представленным кодам.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассмотрены отличия массы тела и индекса сердца у самцов избранных видов Muridae и Microtinae в условиях высотно-поясной структуры горных ландшафтов Кавказа. Обнаружено, что у широко распространенных видов (Apodemus uralensis и Mus musculus) трансформация индекса сердца при освоении высокогорья характеризуется разнонаправленными механизмами. У первого вида он фактически не изменяется с ростом высоты местности, тогда как у второго достоверно увеличивается. Apodemus uralensis проявляет черты эврибионта, Mus musculus демонстрирует изменение пропорций организма, характерное для широко распространенных видов при освоении высокогорья. Полевая мышь (Apodemus agrarius) проявляет низкую экологическую валентность. В среднегорье соотношение массы тела и массы сердца уменьшается по сравнению с равниной, что, видимо, является одним из механизмов, ограничивающих распространение вида на Кавказе равнинно-предгорной территорией. Индекс сердца у изученных видов Microtinae (Microtus arvalis macrocranius, Microtus socialis, Chionomys roberti) достоверно меньше такового у Muridae (Apodemus uralensis, Apodemus agrarius и Mus musculus). На наш взгляд, это обусловлено особенностями их питания и различной двигательной активностью. Эта закономерность сохраняется и в условиях гор.
Бесплатно
