Статьи журнала - Принципы экологии
Все статьи: 498
Статья научная
Основная цель исследования состояла в сравнении географически обусловленных адаптивных характеристик гнезд, определяющих эффективность теплоизоляции, на примере гнезд певчих дроздов (Turdus philomelos) на севере и в центре гнездового ареала. Материал собран в течение полевого сезона 2015 г. в Карелии (64º27’N, 30º17’E) и в 2016 г. в Мордовии (54º44’N, 45º30’E). На первом этапе исследования оценивали и сопоставляли основные размерные параметры и массу гнезд, а также расчетные величины – объем и плотность конструкций из разных частей ареала. На втором этапе проводили сравнительный анализ распределения тепловых полей по поверхности гнезд при предварительном прогреве внутренней части сферическим термостатом, что позволило провести прямое сравнение теплоизоляционных характеристик всех построек. Согласно полученным данным массовые и размерные характеристики гнезд в центре и на севере ареала статистически не различались, за исключением такого параметра, как высота гнезда. Высота гнезд на севере за счет увеличения толщины дна была достоверно больше высоты гнезд в центре ареала. Объем гнезд на севере также оказался достоверно большим, чем в центре ареала. Последнее, ввиду отсутствия различий в массе, можно объяснить перераспределением материала в пределах постройки за счет увеличения толщины дна и выявленного уменьшения общей плотности конструкций северных гнезд, что приводит к повышению их теплоизоляционной эффективности по сравнению с гнездами из более южного района.
Бесплатно
Приловы камчатского краба при промысле донных рыб на юго-востоке Баренцева моря
Статья научная
В работе приведены данные о приловах камчатского краба при промысле донных рыб на юго-востоке Баренцева моря, в том числе, в закрытом для тралового лова районе и у его границ. Проанализировано влияние промысла донных рыб на распределение камчатского краба. Показано, что интенсивный рыбный промысел способствует увеличению плотности скоплений крабов, вероятно, привлекаемых в эти районы отходами судовой рыбообработки.
Бесплатно
Применение гамма-спектрометрии для выявления техногенного загрязнения почвы ураном
Статья научная
В настоящей работе рассмотрены методы выявления техногенной составляющей урана в почве на основании анализа отношения удельной активности 238U к удельной активности других природных радионуклидов. Существенный сдвиг в равновесии между 226Ra и 238U позволяет сделать предположение о наличии внешних причин изменения удельной активности радионуклидов в цепочке распада. В случаях достоверного определения удельной активности 235U техногенное поступление урана подтверждается существенным отличием отношения 238U/235U от 21.7. В образцах почвы с низким содержанием 235U подтвердить предполагаемое дополнительное содержание урана позволяет анализ отношений 238U/232Th, 238U/40K. Оценить продолжительность формирования техногенного загрязнения почвы возможно по значениям удельной активности 137Cs.
Бесплатно
Применение метода анализа иерархий к характеристике экотроп в национальном парке «Паанаярви»
Статья научная
В работе проводится детальный иерархический анализ трех экологических троп на территории НП «Паанаярви»: на водопады Мянтюкоски и Кивакаккоски и на гору Киваккатунтури. Определяется наиболее интересная для школьников тропа - тропа на водопад Мянтюкоски. Выявляется наиболее приоритетный критерий для школьников при оценке ими данных экотроп - эстетическая ценность.
Бесплатно
Статья научная
Искусственный интеллект (ИИ) все глубже проникает в экологическую науку. Наиболее стремительно это проявляется в исследованиях на основе изображений, например, с дронов или фотоловушек. В настоящем обзоре рассматривается современное развитие исследований с фотоловушками в области применения технологий ИИ, а именно компьютерного зрения и глубокого обучения. Вкратце рассмотрены основные понятия машинного обучения (Machine Learning, ML) и глубоких нейронных сетей, необходимые современному биологу и экологу для понимания обработки и анализа изображений. Разобраны возможности применения ИИ для распознавания образов и поиска объектов на изображениях. Приводится обзор современного программного обеспечения с применением технологий компьютерного зрения и машинного обучения для распознавания фотографий и видеоизображений с фотоловушек, а также краткий обзор открытых наборов данных для обучения ML-моделей. В общем виде рассмотрены восемь ML-программ: MegaDetector, EcoAssist, MLWIC2, Conservation AI, FasterRCNN+InceptionResNetV2, DeepFaune, ClassifyMe, а также первая отечественная разработка от Московского физико-технического института. На основе исследований с фотоловушками в Центрально-Лесном заповеднике проведено тестирование программ, выявлены их преимущества и недостатки. В заключение обсужден потенциал применения ИИ в современных исследованиях с фотоловушками. Настоящий обзор будет полезен как биологам и экологам для общего знакомства с нейронными сетями и их применением в области распознавания образов на изображениях, так и ML-специалистам и программистам для понимания применимости ML-моделей в экологической науке и возможностей их обучения на больших массивах данных.
Бесплатно
Принцип эмерджентности в экологии
Статья научная
Эмерджентными свойствами обычно считают немногочисленные особенные качества объектов, резко отличающие сами объекты от слагающих их частей. Логический анализ показывает ограниченность этой точки зрения, связанной с приданием понятию «система» онтологического содержания. C методологической точки зрения все качества объектов природы оказываются эмерджентными и число их бесконечно. Эмердженция оказывается характеристикой исследователя, который подробно рассматривает лишь некоторые свойства вещей, привлекшие его внимание. Принцип эмерджентности — это логический метод исследования ярких «системных качеств» с опорой на знание о свойствах и связях между элементами системы; между системой и объектами ее среды. Ключевым моментом является поиск неких «зачаточных» свойств компонентов системы, которые при взаимодействии между этими компонентами существенно усиливают степень своего проявления и становятся эмерджентными «системными» свойствами.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются методы анализа данных исследования, включающего неустранимые переменные, связанные как с откликом, так и с основным действующим фактором (конфаундеры). Учет влияния таких переменных на отклик возможен либо на этапе планирования эксперимента, либо при анализе полученных данных. Несмотря на то что эти подходы считаются одинаково эффективными, имеются веские основания ограничить область применения регрессионных моделей только случаем ковариационного анализа с хорошо известными условиями его корректного применения. В качестве обоснованного метода учета влияния конфаундеров авторы рассматривают стандартизацию путем стратификации, с результатами применения которой сравниваются результаты, полученные с помощью логистической регрессии и ковариационного анализа. Для автоматизации процедуры стандартизации предложена программа, доступная на сайте Института промышленной экологии УрО РАН.
Бесплатно
Статья научная
Известная система единиц экологического (биономического) районирования береговой зоны и шельфа отображает глобальные особенности природы океана, где исходными единицами районирования служат морские экорегионы. Каждый экорегион - это региональный морской бассейн (море) со сложенными своеобразными природно-климатическими условиями и факторами: солнечная радиация, рельеф побережья (берега, дна), теплообмен поверхности моря с атмосферой и адвекция морских масс, переносимых течениями и волнами. Вопросы теории и практики требуют разработки единиц детального районирования морских экорегионов. На практике принципы ландшафтно-биономического районирования основываются на использовании трех его систем единиц: морфоструктурное строение берегов, географическая зональность и вертикальная поясность. Каркасом районирования служат береговые морфоструктуры, которые располагаются вдоль побережий морского бассейна. Они определяют выделение морфоструктурных областей и районов, которые различаются по знаку унаследованных новейших и современных тектонических движений. В свою очередь внутренняя геодинамика формирует берега продольного и поперечного типов и поверхности грунта (твердые, рыхлые). Вертикальными подразделениями в береговой зоне являются литораль и сублитораль, которые подразделяются на этажи и ступени, отражающие биологическое разнообразие донных биоценозов. Широтные географические зоны поверхности моря разделяют его на границы изотермой 5 °C. Предложенная система единиц районирования позволяет отобразить детальные особенности биономических условий и связанное с ними биологическое разнообразие, которое варьируется видами в пределах береговой зоны с юго-запада на северо-запад исследуемого моря. Данная статья посвящена принципам ландшафтно-биономического районирования береговой зоны и шельфа на примере северо-западной части Японского моря.
Бесплатно
Проблемы диагностики аварийности деревьев в урбанизированной среде
Статья научная
Выявление аварийных деревьев является актуальной практической задачей, которая в первую очередь значима для условий урбанизированной среды. Методическая база для решения данной задачи начала формироваться достаточно давно, но в силу биологических ограничений данный вопрос не может быть решен однозначно и в настоящее время. В статье рассматриваются существующие подходы к выявлению аварийных деревьев, обсуждаются биологические предпосылки их использования и возможные ограничения. Показано, что аварийность деревьев может обуславливаться рядом экологических и физиологических условий, среди которых наиболее велико практическое значение уровня развития скрытой стволовой гнили. Однако парусность кроны и характер ветровой нагрузки на ствол дерева в ландшафтном комплексе могут обуславливать разную аварийность ствола при одинаковом уровне динамической ветровой нагрузки. Аварийность дерева слабо связана с его лесопатологическим состоянием, для полноценного выявления аварийных деревьев возможна только инструментальная диагностика. Обсуждаются методы инструментальной диагностики, методы снижения аварийности. В качестве характерного примера приводятся результаты выявления аварийных деревьев в одном из парков Московской области по данным диагностики уровня развития стволовой гнили с помощью бурава Пресслера.
Бесплатно
Происхождение и расселение: а если было не так?
Статья научная
Автор критикует некоторые гипотезы появления и расселения земноводных и пресмыкающихся, выдвинутые герпетологами, в том числе на основании интерпретации данных филогеографии. По молекулярным данным невозможно определить, где появился подвид и как менялся его ареал. Метод определения времени появления видов нуждается в очень серьезной корректировке. И нельзя отождествлять приблизительное время возникновения подвида, полученное по молекулярным данным, со временем занятия им современной территории. Это мы можем предположить, анализируя палеонтологические находки и палеогеографическую обстановку в то время, но никак не наоборот.
Бесплатно
Пространственная изменчивость твердости рекультивируемых почв
Статья научная
Исследована пространственная неоднородность дерново-литогенной почвы на лесовидных суглинках участка рекультивации Никопольского марганцево-рудного бассейна в г. Покров (Украина) по показателям твердости. Проведен экоморфический анализ растительности участка. Путем неметрического многомерного шкалирования осуществлена ординация данных твердости почвы. Применен трехмерный вариант многомерного шкалирования. Выделены характерные для изученной почвы типы распределения твердости по профилю. Взаимосвязь варьирования твердости почвы и факторов окружающей среды установлена при использовании фитоиндикационных шкал. Для получения наибольшей ранговой корреляции использовали матрицу на основе расстояния Махаланобиса с показателями, предварительно стандартизованными к диапазону 0–1. Установлено, что факторами, формирующими первую ординационную ось экологического пространства, являются аэрация почвы, омброрежим и континентальность климата. Второе измерение определяют вариации влажности почвы. Наиболее высокое значение в формировании третьей ординационной оси имеют шкалы терморежима и освещения. С помощью техники пространственного анализа данных (PCNM) выделены пространственные структуры на разных масштабных уровнях и определены процессы, лежащие в основе их формирования.
Бесплатно
Пространственная неоднородность летнего населения птиц Приморья
Статья научная
Пространственно-типологическая изменчивость населения птиц Северной Евразии достаточно хорошо изучена лишь в Европейско-Западно-Сибирской части. Притихоокеанские территории обследованы значительно хуже, хотя имеется достаточное количество разнообразной информации. Актуальность обобщения этих данных несомненна, так как общие представления о неоднородности орнитокомплексов в настоящее время широко используют при проведении природоохранных мероприятий, оценке ущерба животному миру и в познавательных целях. Последнее значимо при обобщении зоогеографических представлений по обширной части Палеарктической области, на долю которой приходится значительная часть мировой суши. Объект исследования включает орнитокомплексы Приморья, количественную характеристику населения птиц и их распределения. Объема выборки достаточно – 56 вариантов населения местообитаний ранга ландшафтного урочища за 17 лет наблюдений. Методы сбора и анализа данных хорошо отработаны ранее. Использованы новые методы прикладной непараметрической статистики. Как показали исследования последних лет, полученные при этом результаты существенно дополняют и нередко опровергают ранее существовавшие представления о границах и причинах неоднородности сообществ. В частности, выявлены экологические особенности связи территориальных изменений орнитокомплексов и основных структурообразующих факторов среды.
Бесплатно
Статья научная
Исследуется зависимость изменчивости функционирования ландшафта от его пространственной структуры на примере степей Южного Урала. Значения индекса NDVI и его внутрисезонная изменчивость рассматриваются как функции рельефа, соседств, конфигурации урочищ. Полевая верификация показала возможность использовать NDVI как индикатор надземной травяной фитомассы. Приращения NDVI между парами сроков ранжированы по отклонениям от модальных значений. Проверялась гипотеза, что наряду с фоновыми для ландшафта приращениями локальные факторы могут вызывать отклонения от фоновой динамики и частые смены типа динамики. Стабильность динамики NDVI характеризуется индексом Шеннона через соотношение повторяемостей отклонений от фоновых приращений. NDVI адекватно отражает надземную травяную фитомассу начала летнего периода за исключением луговых и лугово-степных сообществ с большим участием кустарников. Статистическими методами выявлено варьирование вкладов факторов организации рельефа и позиционных факторов в динамику NDVI в течение теплого периода. Значение принадлежности к положительным или отрицательным формам рельефа и положения в катене возрастает в летний период. Факторы расчлененности рельефа и инсоляции более значимы в поздневесенний период. На южных склонах и в днищах лощин фитомасса существенно отклоняется от фоновых закономерностей, обусловленных рельефом. Степень стабильности динамики NDVI зависит от положения по отношения к границам урочищ и его формы. В центральных секторах плато и делювиальных шлейфов зависимость от фоновой ландшафтной динамики ослабевает, усиливается вклад положительных обратных почвенно-фитоценотических связей в формирование фитомассы.
Бесплатно
Статья научная
Уменьшение численности многих видов рептилий как результат зарастания песчаных пустынь и полупустынь является в современных условиях широко распространенным феноменом. Для понимания перспектив этого процесса требуется изучение механизмов приспособления популяций к изменению биотопа. Таким подвижным и действенным механизмом служит прежде всего изменение пространственной структуры популяции, изучение которой не перестает быть актуальным. Целью данного исследования стало выяснение происходящих в пространственной структуре группировки круглоголовки-вертихвостки Phrynocephalus guttatus guttatus (Gmelin, 1789) изменений и их связи с развивающимся процессом зарастания песчаных полупустынь Астраханской области. Данные собраны в течение полевых сезонов 2010-2014 и 2017-2019 гг. Место исследований - участок песчаной полупустыни вблизи поселка Досанг (46°54'08.7264"N, 47° 54'52.5312"E). В работе применялись стандартные методики. Мечение, определение пола и возраста, картирование встреч и перемещений, выявление оседлых и мигрирующих особей. Исследование процессов зарастания на основе описания геоботанических площадок. Статистическая обработка на основе U-критерия Манна - Уитни. Программное обеспечение: набор стандартных программ, Adobe Illustrator и Конструктор карт Яндекс. Анализ многолетних исследований пространственной структуры группировки позволил построить модель адаптации популяции к сокращению характерных местообитаний. На начальных этапах зарастания полузакрепленных песков происходило общее увеличение подвижности животных, выраженное в росте числа мигрирующих, в поисках подходящего биотопа особей. Сокращение биотопа стало причиной переуплотнения оседлого населения группировки. Данный процесс пришелся на третий - четвертый сезоны исследования. За переуплотнением следовало снижение темпов размножения, проявляющееся в сокращении численности неполовозрелых особей. Результат действия совокупности факторов привел к дальнейшему снижению числа особей (пятый год наблюдений). Продолжающийся процесс зарастания и сокращение численности на десятый год исследований повлекли за собой распад группировки на части. Общее сокращение численности популяции подтвердилось наблюдениями на прилежащей территории и почти полным исчезновением мигрантов в группировке.
Бесплатно
Пространственно-временная организация фитопланктона Чудско-Псковского озера
Статья научная
В статье анализируются результаты исследования фитопланктона на 16 станциях Чудско-Псковского озера в весенний (май), летний (август) и осенний (октябрь) периоды 2012–2015 гг. В фитопланктоне идентифицировано 186 видов. Приводится список массовых таксонов. Отмечено, что биомасса фитопланктона имела широкую амплитуду среднегодовых значений: для оз. Чудского 0.3–23.0 мг/л, для оз. Псковского 0.4–34.0 мг/л и для оз. Теплого (август) 3.4–25.1 мг/л. По видовому составу, структурообразующим комплексам и уровню биомассы фитопланктона озеро, как и в предыдущие годы наблюдений, относится к водоемам мезотрофного типа с чертами эвтрофии. Качество вод на различных участках Чудско-Псковского озера соответствовало условно чистым водам (I класс качества) и слабо загрязненным (II класс качества). Обнаружена корреляция между характеристиками фитопланктона и факторами среды (температура, уровень воды, прозрачность, концентрация P и N в воде).
Бесплатно
Статья научная
Целью настоящей работы является выявление пространственной и временной синхронизации развития вспышек массового размножения комплекса видов насекомых-ксилофагов в лесах Красноярского края. Для анализа использовались данные учетов площадей очагов насекомых-ксилофагов на территории Красноярского края на протяжении 2007-2014 гг. За это время зафиксировано 46 очагов массового размножения 15 видов насекомых-ксилофагов. Вычислены корреляционные матрицы, с помощью которых оценивается пространственная сопряженность отдельного вида на различных территориях и временная сопряженность различных видов на одной территории. На основе данных о сопряженности очагов массового размножения отдельных видов насекомых-ксилофагов в различных лесничествах Красноярского края и сопряженности динамики численности различных видов насекомых в отдельных лесничествах Красноярского края можно будет значительно упростить процедуру лесоэнтомологического мониторинга отдаленных территорий.
Бесплатно
