Аналитический обзор. Рубрика в журнале - Принципы экологии
"Экологическое правило Шварца" – взгляд через десятилетия
Статья научная
Академик С. С. Шварц, 100-летие со дня рождения которого экологи отмечают в 2019 г. и который с полным правом может быть назван провозвестником популяционно-экологического мышления, сформулировал закономерность: «специализированные виды всегда лучше приспособлены, чем специализированные внутривидовые формы». Эту закономерность польский академик К. Петрусевич (1979) предложил возвести в ранг «экологического правила Шварца». Многочисленные исследования теплокровных животных (преимущественно млекопитающих) в горных районах и районах Крайнего Севера полностью подтверждают это правило, что имеет существенное значение для современных представлений об экологических механизмах эволюции. В то же время оно неприменимо к холоднокровным животным (рыбы, амфибии), и поэтому целесообразно рассматривать эту закономерность с общебиологической точки зрения как эмпирическое обобщение.
Бесплатно
Статья научная
The article presents data on the current state of the spur-thighed tortoise, Testudo graeca populations from the Caspian region of Dagestan (North Caucasus). According to the latest literature data the subspecies T. g. armeniaca is widespread in the region. In Dagestan the spur-thighed turtle lives on the northern periphery of its range. The regional range of the species included the coast of the Caspian Sea ("Coastal lowland") and the adjacent foothills up to 700 m above sea level to the border with Azerbaijan. The area size is approximately 418100 ha. Since the end of the 20th century, there has been a decrease of the number and fragmentation of the range in Dagestan, as well as in general within the species range due to the impact of anthropogenic factors. On the coast of the Caspian Sea, the current number of turtles is 1 individuals per ha, in the foothills – about 0.21 ind./ha. In this connection, in 2013–2019 we studied the current distribution and abundance of tortoises in the preserved habitats within the study area. We have identified the most optimal habitats for this species, where populations with good reproductive potential have been preserved. According to our data, two isolated tortoise habitats have been preserved on the Costal lowland in the Samura delta and in the vicinity of Lake Adji (Papas), and three in the foothills – in the Shurdere area, in the vicinity of the village of Shalasi and on the slopes of the Narat-Tube ridge. Currently, the total area of the preserved habitats of this species in the region is about 106600 ha, that of degraded ones – 311500 ha. The main anthropogenic factor contributing to the sharp reduction in the number of tortoises is the destruction of their natural habitats, due to of the operation of numerous quarries for the extraction of sand, soil, gravel and stones on an industrial scale. The article provides recommendations for the preservation of the spur-thighed tortoise in the region.
Бесплатно
Адаптация и перспективы разведения мухи черная львинка (Hermetia illucens) в циркумполярном регионе
Статья научная
Биотехнологии в последнее время приобретают большие масштабы, как перспективные направления науки, изучающие возможности использования живых организмов, систем или продуктов их жизнедеятельности для решения технологических задач. В качестве объекта исследования выступает американский вид мухи – Черная львинка (Hermetia illucens). Вид обитает в странах с теплым климатом, однако в последнее время активно обсуждается вопрос разведения мухи в регионах с холодными климатическими условиями. В отличие от Америки и стран Западной Европы в России данный вопрос мало изучен. Анализ литературных источников позволит определить оптимальные условия для роста, развития и размножения вида в искусственно созданных лабораторных условиях. Широкую популярность насекомое получило за счет высокоэффективной биоконверсии различных твердых органических отходов, а также высокой питательности личинок с возможностью использования в кормлении сельскохозяйственных животных и аквакультуры. Однако это далеко не весь спектр сфер использования мухи. Личинка мухи отличается способностью к поглощению практически любых биоотходов. В результате в организме накапливается комплекс веществ, процентное содержание которых зависит от диеты питания. В личинке содержится ≈40 % аминокислот, которые оказывают благоприятное воздействие на рост и развитие сельскохозяйственных животных и птиц и подтверждают возможность использования сухих личинок в виде кормовой добавки. Черная львинка – муха, вызывающая большой научный и практический интерес. Искусственное создание необходимых условий для жизни вида при изучении и адаптации насекомого в условиях с холодным климатом, а также разработка технологий по развитию и размножению насекомого в лабораторных и промышленных условиях обеспечат разведение мухи в циркумполярном регионе и позволят развить ряд направлений биотехнологии в Архангельской области.
Бесплатно
Антиоксидантная защита у зимоспящих млекопитающих
Статья научная
Гибернация является одним из наиболее ярких примеров фенотипической пластичности у млекопитающих, которая позволяет животным выживать в условиях низких температур, недостатка пищи и воды. При оцепенении наблюдается снижение температуры тела и уровня метаболизма, что сопровождается замедлением дыхания, значительным уменьшением потребления кислорода, а также снижением мозгового кровообращения и частоты сердцебиения. Несмотря на ряд физиологических адаптаций к условиям гибернации, период пробуждения сопровождается окислительным стрессом, ассоциированным с колоссальным повышением потребления кислорода. Особое значение в этих условиях приобретает система антиоксидантной защиты, которая обеспечивает «безболезненный», то есть без окислительных повреждений тканей, переход от оцепенения к пробуждению и обратно. Тем не менее вопрос об участии антиоксидантной системы в течение периодов естественной спячки изучен недостаточно, но, без сомнения, заслуживает самого пристального внимания. В настоящем обзоре собран материал об использовании разнообразных стратегий антиоксидантной защиты при гибернации у мелких млекопитающих.
Бесплатно
Варианты фотометрического определения селена
Статья научная
В обзоре обобщен материал по различным вариантам фотометрического определения селена в природных объектах и биологических материалах.
Бесплатно
Статья научная
Строительство гидросооружений на реках неблагоприятно сказывается на рыбном хозяйстве, нарушая условия естественного воспроизводства рыб. Все гидроэлектростанции наносят вред водным биологическим ресурсам (ВБР), в особенности рыбному населению. Не являются исключением и гидротехнические сооружения Волжско-Камского каскада водохранилищ. Поэтому актуальность исследований воздействий гидроэлектростанций и других гидротехнических сооружений на водные биологические ресурсы равнинных водохранилищ, и в особенности водохранилищ Волжско-Камского каскада, не вызывает сомнений. Целью настоящей работы является анализ вреда водным биологическим ресурсам от каскада ГЭС преимущественно Волжско-Камского каскада на основании литературных данных и натурных исследований.
Бесплатно
Выборочные рубки на Северо-Западе России: состояние, возможности и препятствия для использования
Статья научная
Представлены обзорные сведения о доле выборочных рубок (без рубок ухода и санитарных) в общем объеме заготовки древесины на Северо-Западе России, полученные на основе данных государственной статистики и путем опроса ряда крупных FSC-сертифицированных лесопромышленных предприятий региона. Приведен обзор долгосрочных положительных эффектов от внедрения несплошных (выборочных, постепенных) и мелкоконтурных (в т. ч. узколесосечных) сплошных рубок в практику лесопользования. Проанализированы основные препятствия на пути широкого внедрения таких рубок. Представлены варианты решений для предотвращения возможных неблагоприятных последствий применения таких рубок в лесах России. Предложены рекомендации для эффективного перехода к лесопользованию с сохранением лесной среды и мозаичности лесных ландшафтов на основе несплошных и мелкоконтурных сплошных рубок.
Бесплатно
Статья научная
В результате анализа публикаций, содержащих данные по 70 локальным популяциям половозрелых особей травяной лягушки, включая данные автора, была выявлена направленная изменчивость среднего возраста по мере уменьшения длительности сезона активности и отсутствие таковой – для средней длины тела. Предложенное автором объяснение нелинейного изменения среднепопуляционных значений длины тела не противоречит другим моделям, объясняющим соответствие и несоответствие такой изменчивости правилу Бергмана, а также соответствует выявленным особенностям межпопуляционной изменчивости по темпам роста. Межпопуляционная изменчивость половых различий по размерам обусловлена не только темпами роста, но и различиями в возрастном составе, как между популяциями, так и внутри каждой из них. Поэтому направленность и выраженность половых различий не имеет четко выраженных закономерностей, а правило Ренша выполняется сравнительно редко.
Бесплатно
Статья научная
Филогеографический анализ, проведенный с помощью маркеров митохондриальной и ядерной ДНК, показал, что до последнего оледенения ряпушка постепенно расселялась из Сибири в Европу, при этом «типично сибирские» варианты генов заменялись «типично европейскими». Кроме того, в ходе расселения происходило изменение морфологических признаков, причем, что касается пропорций тела, данный процесс, по-видимому, был адаптивен и отражал переход ряпушки от полупроходного к озерному образу жизни, более характерному для европейской формы. Таким образом, адаптивная природа процесса видообразования в случае европейской ряпушки, по крайней мере для некоторых признаков, проявляется достаточно четко. Однако нельзя не отметить, что факты, обнаруженные в ходе работы, заставляют усомниться в том, что европейская ряпушка полностью обособилась от сибирской и процесс видообразования в данном случае завершился.
Бесплатно
Использование рандомизации и бутстрепа при обработке результатов экологических наблюдений
Статья научная
Рассмотрены основные идеи методов ресамплинга и показаны их преимущества при обработке данных экологических наблюдений. Приведены конкретные примеры использования бутстрепа и рандомизации для статистической инференции: построения доверительных областей выборочных параметров и проверки гипотез. Подробно анализируются процедуры и типовые нуль-модели, используемые при проверке гипотез о существовании неслучайных закономерностей организации видовой структуры экологических сообществ.
Бесплатно
К вопросу об информационной антропоэкологии
Статья научная
В статье рассматриваются современные особенности воздействия на человека создаваемых им самим информационных потоков, которые становятся все более значимой частью искусственной среды обитания. Предпринимается попытка обобщения имеющихся данных. Актуальность подобного рассмотрения обусловлена декларируемым переходом современного общества к «информационной и постиндустриальной» стадии развития. Понимание специфики такого развития требует антропоэкологического подхода, то есть учета двойственной, биологической и социальной, сущности человека. Человеческий мозг и органы чувств эволюционно приспособлены для получения и усвоения информации именно в естественной среде обитания. При этом высокие темпы изменения окружающей среды, в особенности ее информационных компонентов, ставят под сомнение возможность успешной адаптации человека к этим изменениям. Появление терминов «информационная экология» и «информационное загрязнение» является симптомом важных перемен, произошедших в среде обитания человека. Междисциплинарный подход позволяет сделать попытку распространения методов описания процессов эволюции биосферы на процессы развития информационной сферы и человеческой культуры в целом. Многоплановый характер, высокая динамика и глобальные масштабы информационных процессов заставляют учитывать их комплексное влияние, с одной стороны, как биологически значимый фактор, с другой – как фактор развития культуры.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются основные температурные показатели рептилий и способ расчета их абсолютного температурного оптимума с использованием линейной регрессии. Существует три формы термоадаптивного поведения рептилий: нагревание до оптимального уровня температуры тела, контроль за своей температурой во время дневной активности и вечернее остывание, хотя это и вынужденное явление в результате снижения внешней температуры. Разница в скорости изменения температуры тела крупной и некрупной особи касается прежде всего нагревания и в меньшей степени охлаждения. Различие в достижении оптимальной температуры тела выглядит не существенным, но если речь идет о получении максимальной подвижности, необходимой для защиты от нападения, то ее как раз и может обеспечить приоритет в скорости нагревания. Черная или даже просто темная окраска верхней части тела у рептилий также дает некоторые преимущества в нагревании, сокращая время, затрачиваемое на этот процесс.
Бесплатно
Статья научная
Исследовали суточный кардиоритм раков Cherax quadricarinatus, содержавшихся в лабораторных условиях в режиме освещенности 12С:12Т. В течение нескольких месяцев неинвазивно регистрировали ЧСС в режиме реального времени, используя оригинальный волоконно-оптический метод. Установлено, что после некоторого периода акклимации у раков устанавливается ярко выраженный суточный ритм, который изменяется на предлиночной стадии линочного цикла и пропадает совсем за 3-5 дней, непосредственно предшествующих линьке. Показано, что обнаруженные в указанных экспериментальных условиях изменения хронотропных характеристик кардиоактивности, в том числе и кардиоритма, могут служить надежными критериями для оценки функционального состояния раков, которые используются в качестве тест-организмов для оценки экологического состояния поверхностных вод.
Бесплатно
Кумжа (Salmo trutta L.) на северо-восточном краю ареала
Статья научная
На северо-восточном краю ареала кумжа сохраняет высокий уровень экологической и морфологической пластичности, генетического разнообразия, имеет сложную структуру популяций. Расширению ареала кумжи препятствуют, по всей видимости, не биотические, а абиотические факторы – конкуренция с другими видами лососевых.
Бесплатно
Методы статистического анализа флуктуирующей асимметрии
Статья научная
Рассмотрены методические проблемы практического применения уровня флуктуирующей асимметрии биообъектов. Подробно обсуждаются вопросы, связанные с многообразием методов расчета величины асимметрии и эффективностью использования ее показателей и интегральных индексов. Несовпадение результатов исследований при использовании нескольких оценок асимметрии связывается с их статистическими свойствами и особенностями их нормальной изменчивости, которые определяют чувствительность и работоспособность показателей. Приведены конкретные примеры негативного влияния арифметических преобразований на индикационные свойства показателей: нарушение нормального распределения и необходимость использования грубых непараметрических критериев, повышение значимости редких случайных отклонений, введение дополнительных компонент изменчивости в уровень асимметрии. Отдельно рассмотрены проблемы, которые возникают при расчете интегральных индексов асимметрии, когда объединяются признаки с разными уровнями статистических параметров. Рекомендуется использовать показатель флуктуирующей асимметрии, основанный на нормированном отклонении.
Бесплатно
Статья научная
В обзоре обобщены и проанализированы литературные данные, касающиеся основных механизмов развития феномена множественной лекарственной устойчивости (МЛУ) опухолевых клеток к химиотерапевтическим препаратам. Сделано заключение о биологической роли приобретенного фенотипа МЛУ для популяции опухолевых клеток в целом.
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
О моделировании метапопуляционных процессов
Статья научная
Представлены три парадигмы познания мира: лапласовский детерминизм, стохастизм и хаос-самоорганизация (неопределенность в динамике поведения объектов живой природы). Обсуждается становление математической теории динамики популяций в рамках этих трех парадигм. Метапопуляция - пространственно структурированная популяция, которая сохраняется во времени как набор пространственно-разделенных, локальных, взаимодействующих популяций с ограниченным расселением между ними. Принцип миграции - основной механизм, отличающий теорию метапопуляций от стандартной теории динамики популяций, анализирующей смертность и рождаемость внутри отдельной популяции. Компромисс между конкуренцией и колонизацией позволяет сосуществовать конкурирующим видам в неоднородной среде. Количественные подходы позволяют учитывать другие механизмы и более общие пространственные вариации. Обсуждаются стохастические и детерминированные модели динамики метапопуляций (точечные (параметры меняются только по одной переменной), диффузные (учет диффузионного обмена между двумя идентичными по своим экологическим характеристикам местообитаниями) и агентно-ориентированные модели (основаны на индивидуальном поведении объектов-агентов и оперируют усредненными для группы сходных объектов значениями параметров) и др.). Основными свойствами индивидуумов-агентов являются: «интеллектуальность» (обучаемость), расположение во времени и пространстве (задается некоторая «среда обитания»), наличие жизненной цели.
Бесплатно
Статья научная
Данная работа посвящена исследованию типологического статуса озер европейского севера. С этой целью паразиты рыб использованы в качестве экологических критериев. Показано, что эвтрофикация и дистрофикация – это основные естественные процессы, определяющие развитие и типологию озер. Паразиты рыб служат надежными биоиндикаторами этих процессов.
Бесплатно
Об элементаризации экосистемных подходов
Статья научная
В процессе эволюции биосферы можно выделить микро- и макро- уровни. На уровне микроэволюции возможно выделение элементарных эволюционных единиц, материала, факторов, событий и качественных этапов. Такая элементаризация может оказаться полезной для выяснения путей перехода к управляемой эволюции биосферы.
Бесплатно
