Пространственно-временная организация экосистем в условиях изменений окружающей среды (ГЗ)НИР

Spatial and temporal organization of ecosystems in conditions of environmental changes

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. Пространственно-временная организация экосистем в условиях изменений окружающей среды (ГЗ)
Результаты этапа: В результате выполнения работ по теме НИР были достигнуты следующие значимые результаты. Проанализировано биоразнообразие почвенных беспозвоночных бореальных экосистем. Изучены вызванные лесными пожарами (спустя 5-6 лет с момента возгорания) изменения в структуре и функционировании детритной пищевой сети на трансекте протяженностью 3000 км, охватывающей с севера на юг все основные типы лесов Северного полушария. Установлено, что биомасса основных компонентов детритной пищевой сети, включая беспозвоночных и микроорганизмы, в сгоревших лесах не отличалась от таковой в контрольных лесах. Однако воздействие пожара значительно сократило биомассу раковинных амеб и панцирных клещей. Лесные пожары также сократили темпы мобилизации углерода (C) почвенной биотой. Результаты исследования подтверждают, что изменения в детритных пищевых сетях, вызванные лесными пожарами, оказывают значительное краткосрочное воздействие на круговорот углерода в лесных почвах, однако эти эффекты различались в зависимости от географического месторасположения и типа лесов. Изучено анатомическое строение перикарпия Talbotia elegans (Hook.) Balf. (Velloziaceae) на разных стадиях развития: от опыленного гинецея до полностью зрелого плода. Семейство Velloziaceae, занимающее в порядке Pandanales sensu APG IV базальное положение, включает 5-10 родов и около 250 видов, распространенных в Африке к югу от Сахары, юго-западной Аравии, на западе Мадагаскара, в восточном Тибете, восточной, северной и центральной частях Южной Америки, Панаме. Исследования впервые показали, что плоды Talbotia не вскрываются и косточки в каждом гнезде образованы исключительно эндокарпием, это позволяет нам сделать вывода о том, что плоды Talbotia – пиренарии Ilex-типа. Выявлены закономерности формирования и динамики биоразнообразия бореальных экосистем. Выполнены мониторинговые наблюдения на постоянных пробных площадях в различных типах растительных сообществ и сбор данных для составления кадастра биоразнообразия среднетаежной территории на юге Архангельской области, включая исследование динамики флористического состава растительных сообществ. Проведен анализ состава видов сосудистых растений территории, находящихся вблизи северо-западных границ ареала. Изучены структуры ареалов типичных бореальных видов растений и составлены модели их распространения методами геостатистики (ординарного кригинга). Выявленные закономерности позволяют проводить внутрибиомную дифференциацию растительного покрова, мониторинг биоразнообразия бореальных лесов Европейской России при изменениях окружающей среды. Представлены ранее неизвестные данные по структуре фауны птиц, существенно расширяющие знания об эколого-географических закономерностях формирования биоразнообразии экосистем морей северо-востока Палеарктики. Получена, обобщена и проанализирована подробная оригинальная информация о состоянии видового состава, характере широтной и меридиональной дифференциации фауны птиц, экологических связях с разными типами льдов. В процессе изучения зимней авифауны морей северо-востока Палеарктики установлено, что в Северном Ледовитом океане они почти не встречались, а в Беринговом море отмечено 22 вида птиц (24% всей морской авифауны Дальнего Востока России). Зимняя авифауна Берингова моря формируется видами, гнездящимися летом на островах и побережье морей северо-востока Азии и северо-запада Северной Америки. Выявлены три района концентрации зимующих птиц: у юго-восточного побережья полуострова Чукотка, где зимующие виды формируют многотысячные скопления, юго-восточнее мыса Наварин и южнее о. Св. Лаврентия. Таксономическая структура зимней авифауны Берингова моря соответствует экологическим особенностям морских акваторий Северной Пацифики, расположенных у северо-восточных окраин Северной Азии, и представлена семействами буревестниковых, баклановых, утиных, чайковых, чистиковых. По числу представленных видов (n=9) преобладают чистиковые, весьма характерные для авифауны приполярных морских акваторий Палеарктики. Максимальные плотности населения птиц выявлены в молодых льдах, что обусловлено формированием здесь полыней – доступных кормовых местообитаний. В населении птиц всех типов обследованных льдов численно доминируют глупыш, тонкоклювая и толстоклювая кайры. По данным экстраполяции на акватории Берингова моря, покрытой льдами, ежегодно зимует 1,5 млн особей птиц. Выявлена эколого-географическая дифференциация авифауны в пределах горно-таежного, подгольцового и гольцового высотных поясов севера Среднесибирского плоскогорья. Высока общность таксономической структуры и видового состава гнездовой авифауны региона, насчитывающей 106 видов. Ряд видов (n=14) впервые зарегистрирован нами на гнездовье в северных частях Среднесибирского плоскогорья на удалении 100–250 км от известных границ ареала. Таксономическая структура гнездовой авифауны соответствует зональным и ландшафтным особенностям Северной Азии с доминированием видов из отрядов воробьеобразных, ржанкообразных, гусеобразных, соколообразных, суммарно составляющих 90%. Наиболее значимы в формировании авифауны виды сибирского (40%) и арктического (20%) типа фауны. В зоогеографическом отношении авифауна севера Среднесибирского плоскогорья имеет специфичные черты за счет видов (n=8), экологически связанных с горными ландшафтами. В рамках разрабатываемых новых биогеографических подходов, обобщены результаты мониторинга популяций, сообществ и биологического разнообразия в целом. Новые подходы применены с учетом биогеографических и экологических концепций: эталонных участков, островной биогеографии, ключевых видов и сообществ, а также современные приемы географического анализа и картографирования. Это обеспечивает ведение более эффективного мониторинга и всестороннюю оценку уникальности и биогеографической специфики территорий. Практический результат исследований имеет научную и общественную ценность, так как позволяет планировать, размещать и управлять охраняемыми территориями с учетом приоритетов охраны биоразнообразия. Проведена региональная оценка горных биомов России в соответствии с разрабатываемой концепцией разнообразия экосистем. Проведен анализ высотно-поясной структуры растительности 31 оробиома и определены площади высотных поясов, получены и обрабатываются данные по биоклиматическим показателям биомов. На региональном уровне выполнен анализ ботанического разнообразия Северовосточно-Забайкальского оробиома, определены его биоклиматические варианты, характеризующие различия растительности в степени тепло- и влагообеспеченности. Составлена оценка биоразнообразия Крымско-Новороссийского оробиома. На примере Утришско-Туапсинского географического варианта оробиома раскрыта высотно-поясная структура растительного покрова, в соответствии с которой складывается пространственная дифференциация флоры и растительных сообществ. В соответствии с концепцией экосистемного разнообразия и высотно-поясной структурой растительного покрова гор как системообразующего фактора единства формирования биоты на региональном пространственном уровне выполнена характеристика оробиомов гор Южной Сибири, Прибайкалья и Забайкалья. Для гор Южной Сибири определена роль разных климатических показателей, обуславливающих формирование типологических подразделений растительности разного ранга. Предложен алгоритм оценки экосистемного разнообразия с учетом учета важнейших показателей биоты и абиотических условий, который реализован на примере модельного Северовосточно-Забайкальского оробиома. С использованием синтеза полевых геоботанических и почвенных материалов и данных дистанционного зондирования Земли проведена картографическая оценка разнообразия и связей его структуры с экологическим факторами. Выявлена структурная организация степей трёхковыльной формации на Степном стационаре Тумэнцогт (Восточная Монголия). Установлено, что условиях резко континентального климата видовая насыщенность и структура сообществ трехковыльной формации подвержены незначительной климатогенной флуктуации, что отражает устойчивость степных сообществ к изменению климатических параметров. Выявлены пространственно-временные закономерности, формирующие эпидемиологическую ситуацию по туберкулезу в России как на национальном, так и на региональном уровне. Разработана типологическая классификация регионов по динамике и величине заболеваемости. На основании проведенного картографического анализа были определены регионы с наиболее неблагоприятной туберкулезной ситуацией в Российской Федерации для более детального изучения на муниципальном уровне. Рассмотрена динамика локальных факторов среды в связи с наблюдаемой реактивацией очагов сибирской язвы. Установлено, что причиной вспышки было продолжавшееся в течение нескольких предыдущих лет таяние вечной мерзлоты. Проблемы Арктического региона анализировались с точки зрения возможностей прогнозирования изменений нозоареалов болезней и возможных ответов экосистем на климатические изменения. Доказано, что вспышки туляремии можно прогнозировать даже на региональном уровне с управляемым уровнем неопределенности. Пространственный анализ лептоспироза сельскохозяйственных животных, что большинство из 808 случаев находились в «бореальных» или «полярных» климатических регионах с типом земельного покрова «пахотные земли», «леса», «кустарники» или «поселения». Заболевание проявляет сезонность с пиками в марте, июне и августе, что соответствует практике выпаса домашнего скота. Климатические факторы продемонстрировали значительно более слабое влияние с почти одинаковым вкладом среднегодовых осадков, температуры воздуха и количества дней с положительными температурами. Прогнозируется рост ожидаемой заболеваемости на большей части исследуемой территории. Дана оценка пространственно-временных тенденций климатических изменений, способствующих распространению лихорадки Западного Нила (ЛЗН) в южной части европейской части России. Продемонстрировано увеличение суммы эффективных температур (ЭТ). что создает благоприятные условия для развития вируса у комаров. Показано, что условия, способствующие передаче вируса Западного Нила, формируются быстрее в центральной части европейской части России, чем в Приуралье, что может вызвать дальнейшее распространение болезни в этом регионе. Проведен статистический анализ взаимосвязи между количеством видов лекарственных растений в биомах региона и климатическими показателями; построены и проанализированы соответствующие тематические карты-схемы. Показано, что количество видов лекарственных растений связано с общим количеством видов биома. Это, в свою очередь, определяется географическим положением, которое определяет среднегодовую температуру и количество осадков в регионах. Наиболее тесная связь установлена между количеством видов лекарственных растений и среднегодовой температурой воздуха. Относительно высокая зависимость была обнаружена между количеством видов и среднегодовым количеством осадков. Поставленные задачи государственного задания выполнены. Научно-техническая разработка темы государственного задания соответствует мировому уровню и опирается на достижения российской географической, медико-географической и биологической школ и на международный опыт. Полученные результаты в виде разработок, карт, являются современными оригинальными научно-справочными произведениями, составленными высококвалифицированными специалистами-биогеографами, обладающими оригинальным материалом и собственным опытом изучения биоты, сюжеты многих карт разработаны впервые, что делает карты ценными пособиями для большого круга не только отечественных, но и зарубежных специалистов, которым необходимы сведения о биогеографическом покрове. Исследования в рамках темы НИР будут продолжены в начатых направлениях Приоритетное направление научных исследований: Изменения природной среды, общества и проблемы природопользования ПН России: Рациональное природопользование.
2 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. Пространственно-временная организация экосистем в условиях изменений окружающей среды (ГЗ)
Результаты этапа: В результате выполнения работ по теме НИР были достигнуты следующие значимые результаты. Изучено ботаническое разнообразие Вятко-Камского биома широколиственно-хвойных лесов, обновлена карта растительности биома, скорректирована классификация бореальных и гемибореальных лесов, обновлена ординационная схема сообществ. Проанализирован ход восстановления растительного покрова после катастрофических пожаров в Заволжье, распространение и фитоценотическая приуроченность инвазионных видов. Исследована динамика адвентивного компонента флор Северного Ямала за 10 лет. Установлено, что адвентивные виды составляют 34% флоры, что выше средней оценки 22–25% для Российской Арктики, и обусловлено интенсивным освоением территории, в т.ч. использованием травосмесей для рекультивации. С целью выявления структуры перикарпия представителей Arecoideae и определения потенциальных групп животных-диссеминаторов были проведены исследования строения плодов на разных стадиях развития представителей 5 родов семейства Arecaceae. Установлена их принадлежность к различным типам (перинарии Ilex-типа, ягоды Nuphar-типа). Исследованные плоды имеют адаптации к распространению млекопитающими средних размеров. Выявлено, что морфогенетический тип плода Enkianthus можно определить как коробочка Hamamelis-типа. Учитывая базальное положение Enkianthus в семействе Ericaceae, можно предполагать, что признаки структуры его плодов являются анцестральными для всех остальных подсемейств Ericaceae, а коробочка Hamamelis-типа может служить исходным типом плода для моделирования модусов морфологических преобразований плодов в различных кладах Ericaceae. Установлены важнейшие закономерности органогенеза плодов Pandanaceae и реконструированы направления морфогенеза плодов семейства. Выполнены мониторинговые наблюдения на постоянных пробных площадях в различных типах растительных сообществ и сбор данных для составления кадастра биоразнообразия территории полигона Устьянской УНС. Проведен анализ изменения флористического состава растительных сообществ в 20-м веке. Установлены изменения, свидетельствующие о сокращении самобытности флоры и биоразнообразия, увеличении доли чужеродных видов, уменьшении числа холодостойких видов с гипоарктическо-бореальным ареалом, и появлении теплолюбивых широколиственно-лесостепных и плюризональных видов растений. Проведенный впервые для данной территории анализ находок видов растений в краевой части их ареала за более чем 80-летний временной отрезок позволил выявить растения, нуждающиеся в организации охраны и мониторинга в целях сохранения биоразнообразия в центральном секторе европейской средней тайги. Выявленные закономерности позволяют проводить внутрибиомную дифференциацию растительного покрова, мониторинг биоразнообразия бореальных лесов Европейской России при изменениях окружающей среды. Представлены ранее неизвестные данные по структуре фауны млекопитающих, существенно расширяющие знания об эколого-географических закономерностях формирования биоразнообразии экосистем морей северо-востока Палеарктики. Получена, обобщена и проанализирована подробная оригинальная информация о состоянии видового состава, характере широтной и меридиональной дифференциации фауны млекопитающих, экологических связях с разными типами льдов. В процессе исследований установлено, что пространственная дифференциация зимней фауны млекопитающих в морях северо-востока Палеарктики проявляется в специфике распространения 3 видов: белуха и горбач не встречаются севернее Берингова пролива, а белый медведь почти не встречается за пределами Северного Ледовитого океана. Значительное число белых медведей в зимний период концентрируется к северу от мыса Дежнева и в районе о. Врангеля, белухи – к востоку и северо-востоку от мыса Наварин, моржи – к югу от бухты Провидения. Лаптевский подвид моржа образует небольшие зимовочные скопления в Великой Сибирской Полынье севернее Новосибирских островов. Суммарная плотность зимнего населения млекопитающих в Беринговом море в 32 раза превышает соответствующий показатель в Северном Ледовитом океане, составляя в среднем в обследованных морях северо-востока Палеарктики 6.2 особи/100 км². По экспертной оценке, зимняя численность белого медведя на обследованной части Северного Ледовитого океана – около 2000 особей, моржа, лахтака, нерпы, соответственно – около 3000, 200, 1200 особей, а численность зимующих в обследованной акватории Берингова моря моржа, лахтака, нерпы, белухи, горбача – около 55360, 1824, 6304, 13120, 704 особи соответственно. По результатам экстраполяции акваторию Чукотского, Восточно-Сибирского морей, восточной части моря Лаптевых зимой в среднем населяют – 7500, Берингова моря – 77440, морей северо-востока Палеарктики в целом – 42470 особей млекопитающих. Выявлена эколого-географическая дифференциация авифауны в пределах северной тайги Средней Сибири. В обследованных пунктах (n=10) северотаежной подзоны Средней Сибири гнездится 36–120, всего 181 вид птиц. Видовое богатство в 6 из 10 пунктов имеет почти одинаковое значение (n=58–69). Показатель представленности общей гнездовой авифауны северотаежной подзоны Средней Сибири в отдельных пунктах (n=10) – 23–77%. Уровень фаунистической общности локальных гнездовых авифаун – 30–85%, в большинстве случаев – выше 60%, что свидетельствует в пользу однородности авифауны рассматриваемого региона. На севере Среднесибирского плоскогорья 78–82% всех гнездящихся видов птиц ограничены в своем распространении только одним высотным поясом. В широком диапазоне высот, охватывающем не менее двух высотных поясов, обитает 18–22% видов. Ареалы видов, обитающих в широком диапазоне высот, имеют явно выраженный трехмерный характер. В пределах северной тайги Средней Сибири наиболее оригинальны в зоогеографическом отношении плато Путорана и окрестности оз. Кустах. Плато Путорана расположено в пределах Енисейской зоогеографической границы, сформировавшейся по линии ледникового разрыва фаунистических комплексов. Здесь гнездятся типичные представители орнитокомплексов, господствующих западнее или восточнее Енисейской границы и не распространяющихся далее от нее. В районе оз. Кустах компактно наслаиваются северные границы ареалов целого ряда (n=9) видов птиц. В рамках разрабатываемых новых биогеографических подходов, обобщены результаты мониторинга популяций, сообществ и биологического разнообразия в целом. Новые подходы применены с учетом биогеографических и экологических концепций: эталонных участков, арктической морской биогеографии, ключевых видов и сообществ, а также современные приемы географического анализа и картографирования. Это обеспечивает ведение более эффективного мониторинга и всестороннюю оценку уникальности и биогеографической специфики территорий. Практический результат исследований имеет научную и общественную ценность, так как позволяет планировать, размещать и управлять охраняемыми территориями с учетом приоритетов охраны биоразнообразия. Проведена региональная оценка горных биомов России в соответствии с разрабатываемой концепцией разнообразия экосистем. Впервые обобщены сведения по экосистемному и видовому разнообразию горных биомов России (31 оробиом), что дает возможность сравнительного изучения состава, состояния, охраны горных экосистем и их биоты в различных климатических условиях страны. Выполнена биоклиматическая характеристика высотных поясов растительности гор России с количественной оценкой климатопов. В связи с климатическим фактором дана оценка высотно-поясной организации растительного покрова модельного Северовосточно-Забайкальского оробиома. На основе составленной мелкомасштабной карты лесов Северовосточно-Забайкальского оробиома выявлены различия в оптимумах развития сообществ лесных формаций и комплексе ключевых фитоценотических признаков, которые обуславливают высотную дифференциацию хода восстановительной динамики растительности и характера дестабилизирующих процессов, способствующих ее активизации, а также преобладающей роли выполняемых сообществами экологических функций. Определены ключевые биоклиматические показатели, определяющие дифференциацию растительного покрова Алтае-Саянского оробиома. Проведен анализ и дана количественная оценка флористического и фитоценотического разнообразия Юго-Восточноалтайско-Тувинского оробиома в соответствии с высотными поясами (нивальный, пустошно-тундровый, лесостепной, степной). Составлена аналитическая фитоэкологическая карта растительных сообществ с различным вероятным участием редкого реликтового вида караганы гривастой (Caragana jubata (Pall.) Poir.) в Южном Прибайкалье. Проведена инвентаризация фитоценотического разнообразия горной территории Северо-Западного Кавказа. Проведены зоогеографические исследования в сфере изучения пространственной структуры биоразнообразия на региональном уровне. Получены современные данные по состоянию растительного покрова, фауны млекопитающих и птиц в кластере «Научный» планируемого природного парка «Устьянский» в Архангельской области. На этой территории выявлены редкие, требующие охраны сообщества животных. Проведены работы по исследованию и картографированию пространственно-популяционной структуры ареала степного сурка с использованием молекулярно-генетических методов. Исследована география природнообусловленных болезней на территории России. Проведена адаптация существующих методов геопространственного анализа и предложена унифицированная методология моделирования пространственно-временных закономерностей распространения природнообусловленных болезней с учетом значимых факторов среды на региональном и локальном территориальных уровнях. Проведены работы по исследованию здоровья населения Дальнего Востока и выявлению уровня подверженности инфекционным заболеваниям. Наполнена новой информацией «Комплексная информационная система медико-географических данных» по пяти регионам Дальнего Востока. Предложены новые методологические подходы к сбору материала, картографированию и прогнозу распространения болезней. Проведена комплексная медико-географическая оценка актуальных эмерджентных заболеваний (клещевые инфекции, ГЛПС, туляремия и др.), которая позволила провести дифференциацию исследуемой территории по степени опасности заражения наиболее актуальными инфекциями и определить эпидемический потенциал Дальнего Востока и Европейской территории России. Проведен регрессионный анализ и выявлены взаимосвязи между географическими свойствами территории и интенсивностью эпидемического и эпизоотического проявления эмерджентных болезней. Выполнено моделирование потенциальных ареалов природнообусловленных заболеваний на территории России и Китая с учетом различных природных и социально-экономических факторов. Подготовлена база данных для оценки влияния климатического фактора на возможность передачи природнообусловленных трансграничных болезней в России в условиях региональных и глобальных изменений окружающей среды. Проведено исследование распространения трихинеллеза на Дальнем Востоке России; построена типологическая классификация территорий с использованием разработанной балльной оценки и выделением статистически значимых «горячих» и «холодных» точек. Проанализированы заболеваемость и смертность основными нозоформами и составлена серия аналитических карт. Определены пространственные детерминанты распространения вируса Западного Нила (ВЗН) в регионе с эндемичной передачей вируса. Оценена пригодность термических условий для внешней репликации вируса, проведено моделирование условий для распространения ВЗН методом моделирования экологических ниш. Установлено, что городская среда значительно повышает эпидемический потенциал территории и создает благоприятные условия для циркуляции вируса. Выявлены пространственно-временные закономерности распространения клещевых инфекций на юге Дальнего Востока России. Проведена работа по изучению распространения носителей паразитарных заболеваний. Подтверждено, что в бассейне Амура к наиболее опасным заболеваниям относится клоронхоз, вызываемый китайской двуусткой. Создана карта районирования бассейна Амура и прилегающих территорий на основании распространения рыб. Поставленные задачи государственного задания выполнены. Научно-техническая разработка темы государственного задания соответствует мировому уровню и опирается на достижения российской географической, медико-географической и биологической школ и на международный опыт. Полученные результаты в виде разработок, карт, являются современными оригинальными научно-справочными произведениями, составленными высококвалифицированными специалистами-биогеографами, обладающими оригинальным материалом и собственным опытом изучения биоты, сюжеты многих карт разработаны впервые, что делает карты ценными пособиями для большого круга не только отечественных, но и зарубежных специалистов, которым необходимы сведения о биогеографическом покрове. Исследования в рамках темы НИР будут продолжены в начатых направлениях Приоритетное направление научных исследований: Изменения природной среды, общества и проблемы природопользования ПН России: Рациональное природопользование.
3 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. Пространственно-временная организация экосистем в условиях изменений окружающей среды (ГЗ)
Результаты этапа: В результате выполнения работ по теме НИР были достигнуты следующие значимые результаты. Изучено формирование ценотического и флористического разнообразия в бореальных экосистемах европейской части России. Выявлено, что чужеродные растения в растительном покрове средней тайги Архангельской области в настоящее время составляют около 9% флористического списка, при этом большая их часть занесена на территорию преднамеренно, в ходе сельскохозяйственного природопользования. В таксономическом спектре чужеродных видов преобладают представители семейств Asteraceae, Fabaceae, Brassicaceae, преимущественно, это выходцы из Северной Америки и Азии. В ценотическом отношении они распространяются, главным образом, в сообществах пойменных и суходольных лугов и залежей, во вторичных лесах, а также в антропогенных ценозах в пределах селитебных территорий и вдоль дорог. Выявленные закономерности позволяют проводить внутрибиомную дифференциацию растительного покрова, мониторинг биоразнообразия бореальных лесов Европейской России при изменениях окружающей среды. Исследовано ботаническое разнообразие Вятко-Камского биома широколиственно-хвойных лесов и его окрестностей: проведён анализ структуры растительного покрова биома, разработана классификационная схема, раскрывающая экологическую структуру биома. Установлены заономерности хода восстановления растительного покрова после катастрофических пожаров в Заволжье. Выявлена динамика растительного покрова малых водоёмов и их окрестностей в Новгородской, Московской, Нижегородской и Пензенской областях в связи с оценкой влияния деятельности на них бобров. Проведен мониторинг флоры полигона Сатинской УНС, подготовлен базовый вариант конспекта флоры полигона. Составлен обновленный список позвоночных животных полигона. Проведены карпологические исследования представителей малоизученных групп семейства Пальмы. Выявлены морфогенетические типы плодов, характерных для базальной трибы Iriarteeae. Изучены особенности развития и строения зрелого перикарпия у представителей 5 родов – Dictyocaryum, Iriartea, Iriartella, Socratea и Wettinia трибы Iriarteeae. Установлено, что плоды представителей Iriartea, Iriartella, Socratea относятся к перинариям Ilex-типа, плоды Dictyocaryum – к ягодам Nuphar-типа, плоды Wettinia – к перинариям Ilex-типа и ягодам Nuphar-типа. Установлено, что по совокупности признаков строения перикарпия плоды изученных таксонов Cyclospatheae и Ceroxyleae отнесены к пиренариям Ilex-типа (sensu Bobrov, Romanov, 2019), в которых косточка сформирована однослойным склерифицированным эндокарпием, сложенным палисадными или кубическими склереидами. Установлено, что для базальных представителей (Pseudophoenix) характерны наиболее сильно радиально-удлиненные склереиды эндокарпия, тогда как для подвинутых таксонов (Ravenea, Oraniopsis), наиболее географически удаленных от регионов распространения базальных представителей, характерны самые «короткие» – кубические – клетки эндокарпия. Получена, обобщена и проанализирована подробная оригинальная информация о современном характере ландшафтно-экологической дифференциации фауны птиц о. Итуруп, экологических связях птиц с разными типами внутриостровных и приморских местообитаний. Представлены ранее неизвестные данные по фауне и структуре населения птиц о. Итуруп, существенно расширяющие знания об эколого-географических закономерностях формирования биоразнообразии островных экосистем морей Дальнего Востока. В процессе исследований установлено, что структура авифауны о. Итуруп соответствует ландшафтно-экологическим особенностям островных территорий, расположенных у восточных окраин Северной Евразии, а качественная однородность всех обследованных местообитаний обусловлена повсеместным преобладанием представителей одних и тех же отрядов, фаунистических комплексов и экологических групп. В частности, в каждом из 3-х обследованных типах сухопутных местообитаний коэффициент взаимной общности локальных авифаун выше или близок к 60%. Выявленная зоогеографическая оригинальность местной авифауны обусловлена сочетанием элементов дальневосточного островного, китайского, сибирского, пацифического фаунистических комплексов, сибирско-американских и широкораспространенных видов, а также японских островных эндемиков. Авифауна о. Итуруп, формирующаяся в системе общих зонально-ландшафтных и высотно-поясных закономерностей, объединяет экологические группы морских (n=20) и сухопутных (n=80), в т.ч. горных (n=9) видов. Среди последних экологически тесно связанные с сухопутными или водно-околоводными элементами альпинотипного ландшафта на всем пространстве своего ареала или значительной его части. Повышенное разнообразие экологических условий на о. Итуруп предопределяет закономерности пространственной дифференциации фауны и населения птиц. По данным проведенных иссделований, на о. Итуруп выявлены виды, распространенные: повсеместно (n=31; 36%), локально (n=29; 34%), точечно (n=26; 30 %). Характерно неравномерное размещение большинства видов птиц в пределах каждого из четырех обследованных типов местообитаний. В лесах выявлена существенная амплитуда ежедневных показателей обилия видов, обусловленная высокой подвижностью значительной части всего населения птиц в период активных послегнездовых кочевок или осеннего пролета. Представлены ранее неизвестные данные по географии и структуре весенней миграции птиц на плато Путорана, существенно расширяющие знания об эколого-географических закономерностях формирования глобальных миграционных путей Центральной Палеарктики. Установлено, что миграционные пути водно-околоводных птиц связаны в заполярной части Среднесибирского плоскогорья с озерно-речной системой плато Путорана – интразональным компонентом северотаежных ландшафтов. В силу горного характера Путорана участки концентрации птиц на отдых и кормление в период весенней миграции немногочисленны, разобщены, взаимоудалены и невелики по площади. Тем не менее, отчетливо выраженная весенняя миграция водно-околоводных птиц прослеживается на всей территории плато. Интенсивность весенней миграции максимально высока на западной окраине плато Путорана, где долины рек Северной и Курейки, в совокупности с западными окраинами крупных тектонических озер Хантайское, Кутарамакан, Кета, Собачье, Глубокое, Лама образуют вполне отчетливо выраженный «предгорный миграционный коридор». Восточнее весенний пролет водно-околоводных птиц заметно менее интенсивен. Путорана узел пересечения миграционных путей, связывающих евразийскую Арктику с Африкой, Австралией, Юго-Восточной Азией, Средиземноморьем и другими регионами мира. Установлено, что наряду с повсеместно преобладающим северным направлением весеннего пролета, в некоторых западных частях плато мигранты появляются с запада и продолжают движение на восток, а на востоке – в прямо противоположном направлении. Биотопическая дифференциация мигрантов в пунктах остановок определяется спецификой приемов поиска корма и доступностью предпочитаемых кормовых местообитаний. Из экологических факторов, определяющих динамику весеннего пролета и закономерности формирования фауны и населения мигрирующих птиц в местах их остановок для отдыха и кормления, наиболее существенны степень развития и характер гидросети, общий уровень полноводности рек, сроки вскрытия водоемов, оттаивания грунта и начала половодья, продолжительность периода низкого уровня воды, площадь свободной ото льда водной акватории и оттаившего илистого грунта на берегах. В рамках разрабатываемых новых биогеографических подходов, обобщены результаты мониторинга популяций, сообществ и биологического разнообразия в целом. Новые подходы применены с учетом биогеографических и экологических концепций: эталонных участков, экологии миграционных путей животных, арктической, морской и островной биогеографии, ключевых видов и сообществ, а также современные приемы географического анализа и картографирования. Это обеспечивает ведение более эффективного мониторинга и всестороннюю оценку уникальности и биогеографической специфики территорий. Практический результат исследований имеет научную и общественную ценность, так как позволяет планировать, размещать и управлять охраняемыми территориями с учетом приоритетов охраны биоразнообразия. Проведена региональная оценка горных биомов России в соответствии с разрабатываемой концепцией разнообразия экосистем. Обобщены сведения по экосистемному и видовому разнообразию горных биомов России (31 оробиом), что дает возможность сравнительного изучения состава, состояния, охраны горных экосистем и их биоты в различных климатических условиях страны. Выполнены работы по исследованию географии ботанического разнообразия и пространственной структуры горных экосистем. В связи с климатическим фактором дана оценка высотно-поясной организации растительного покрова модельного Северовосточно-Забайкальского оробиома. На основе составленной мелкомасштабной карты лесов Северовосточно-Забайкальского оробиома выявлены различия в оптимумах развития сообществ лесных формаций и комплексе ключевых фитоценотических признаков, которые обуславливают высотную дифференциацию хода восстановительной динамики растительности и характера дестабилизирующих процессов, способствующих ее активизации, а также преобладающей роли выполняемых сообществами экологических функций. Предствлены способы выявления и оценки состояния горных экосистем Южной Сибири и Прибайкалья, реализуемые на региональном и топологическом уровнях организации с учетом высотно-поясной структуры растительности горных биомов. Созданы биоклиматические модели высотных поясов и основных типологических подразделений растительности Алтае-Саянского оробиома. Проведено исследование и выявление состава фармакопейных лекарственных растений модельного Северовосточно-Забайкальского горного биома. На основе инвентаризации флоры биома, анализа полевых, литературных и картографических материалов, включая карту «Биомы России» (2018), установлены эколого-географические характеристики 40 видов фармакопейных лекарственных растений, их распространение в пределах биома, участие в составе сообществ высотных поясов трех его вариантов – Северо-Байкальском, Патомском и Кодаро-Каларском. Проведены работы по исследованию и картографированию пространственной дифференциации фауны видов отряда грызунов в лесостепи европейской части России. Исследована география природнообусловленных болезней на территории России. Проведена адаптация существующих методов геопространственного анализа и предложена унифицированная методология моделирования пространственно-временных закономерностей распространения природнообусловленных болезней с учетом значимых факторов среды на региональном и локальном территориальных уровнях. Проведена адаптация существующих методов геопространственного анализа и предложена унифицированная методология моделирования пространственно-временных закономерностей распространения природнообусловленных болезней с учетом значимых факторов среды на региональном и локальном территориальных уровнях. Проведена комплексная медико-географическая оценка актуальных эмерджентных заболеваний (клещевые инфекции, ГЛПС, туляремия и др.), которая позволила провести дифференциацию исследуемой территории по степени опасности заражения наиболее актуальными инфекциями и определить эпидемический потенциал модельных регионов Российской Федерации. Проведен пространственно-временной анализ и прогнозирование изменения экологических ниш носителей и переносчиков в связи с природно-антропогенной трансформацией ландшафтов и глобальными климатическими изменениями. Для сочленов паразитарной системы в современных и преобразованных экологических нишах проведено моделирование экологических ниш на основе физико-географических факторов. Установлено, что распределение аномалий в XXI веке на исследуемой территории носит мозаичных характер как по интенсивности, так и по знаку отклонения. Это несомненно должно отразиться на изменении в будущем условий природнообусловленных заболеваний. Проведена оценка потенциального экономического ущерба от распространения эпидемически значимых природнообусловленных заболеваний на Дальнем Востоке. Выявлены районы с различным уровнем потенциального экономического ущерба. Проведен анализ пространственной неоднородности в распространении клещевых инфекций на юге Дальнего Востока. Установлены актуальные природнообусловленные заболевания на юге Дальнего Востока России. Проведено моделирование современного потенциального ареала сибирской язвы в Арктической зоне Российской Федерации и прогнозирование его возможного изменения в связи с потеплением климата. Проведено моделирование потенциального ареала сибирской язвы для геоинформационного обеспечения устойчивого развития региона (на примере Обь-Иртышского бассейна). Выявлен потенциальный ареал сибирского клещевого тифа в Амурской области. Проведено медико-географическое моделирование пространственно-временных изменений распространения природноочаговых болезней в условиях меняющегося климата (на примере сибирской язвы в Арктическом регионе). Проведен анализ распространения иксодовых клещевых боррелиозов в Амурской области. Выявлен алгоритм распространения инфекций, передающихся иксодовыми клещами, на юге Дальнего Востока. Проведен пространственно-временнной анализ распространения клещевых инфекций в Еврейской АО (1998-2022 гг.). Поставленные задачи государственного задания выполнены. Научно-техническая разработка темы государственного задания соответствует мировому уровню и опирается на достижения российской географической, медико-географической и биологической школ и на международный опыт. Полученные результаты в виде разработок, карт, являются современными оригинальными научно-справочными произведениями, составленными высококвалифицированными специалистами-биогеографами, обладающими оригинальным материалом и собственным опытом изучения биоты, сюжеты многих карт разработаны впервые, что делает карты ценными пособиями для большого круга не только отечественных, но и зарубежных специалистов, которым необходимы сведения о биогеографическом покрове. Исследования в рамках темы НИР будут продолжены в начатых направлениях. Приоритетное направление научных исследований: Изменения природной среды, общества и проблемы природопользования ПН России: Рациональное природопользование.
4 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. Пространственно-временная организация экосистем в условиях изменений окружающей среды (ГЗ)
Результаты этапа: Объект исследований – экосистемы, их структура, динамика и развитие в условиях изменений окружающей среды. Целью научно-исследовательских работ является выявление пространственно-временных закономерностей формирования и динамики биоразнообразия на глобальном, региональном, локальном уровнях в единстве и многообразии связей, формирующих экосистемы; разработка на основе этих закономерностей биогеографических критериев оценки состояния экосистем, подходов и методов биоиндикации изменений окружающей среды, включая медико-географический анализ; разработка принципов и методов охраны, рационального использования и восстановления биологического разнообразия. В ходе реализации темы НИР решаются следующие задачи: выявление географических закономерностей формирования и динамики биоразнообразия; разработка подходов и методов биоиндикации окружающей среды; развитие молекулярно-генетических методов в фитогеографии; реконструкция процессов расселения организмов; выявление базовых закономерностей формирования ареалов; создание моделей их трансформации; разработка биогеографических основ мониторинга экосистем, разработка биогеографических критериев оценки состояния и мониторинга популяций редких и охраняемых видов растений и животных; исследование разнообразия, географии и динамики экосистем методами биогеографического картографирования; медико-географический анализ и мониторинг изменений окружающей среды; изучение географии природнообусловленных болезней в России (совершенствование методов и подходов к медико-географической оценке, районированию и картографированию природноочаговых и природноэндемичных болезней); пространственно-временной анализ состояния здоровья населения в условиях городской среды. Методология работ охватывает современные технологии и методики различных направлений географии, биологии и экологии. Для решения поставленной цели использованы методы молекулярно-генетической фитогеографии, методы биоиндикации почв и состояния экосистем на базе сообществ почвенных беспозвоночных, орнитофауны, методы ландшафтного и экосистемного анализа биоразнообразия на локальном уровне, математические методы моделирования динамики и методы математико-статистические, методы биогеографического и медико-географического картографирования на основе применения дистанционных методов изучения Земли и ГИС-технологий. Результаты выполненных работ следующие. Проведены исследования формирования флористического и ценотического разнообразия в экосистемах зоны тайги европейской части России. Проанализирована ценотическая приуроченность чужеродных видов и пути их проникновения в природные сообщества средней тайги Архангельской области, в качестве основных источников расселения установлены старые селитебные территории. На основе новых данных с учетом обновленной классификации и составленной карты растительности оценена пространственно-временная структура фиторазнообразия Вятко-Камского биома широколиственно-хвойных лесов, выработаны предложения по совершенствованию сети ООПТ биома. Установлены морфологические и анатомические особенности и закономерности строения плодов представителей базальных таксономических подразделений семейств Ericaceae, Clethraceae, Hamamelidaceae, ранее не изучавшихся; установлены пути морфогенеза плодов данных таксонов. Разработанные биогеографические подходы позволяют эффективно проводить регулярный мониторинг и картографирование охраняемых видов и популяций растений и животных, оценивать природоохранную ценность и биогеографическую специфику территорий, определять эффективность охраны территорий, регулировать природоохранные мероприятия. Обобщены и систематизированы данные по биоразнообразию обширных областей материковой суши Северной Азии и островных экосистем Дальнего Востока, по динамике границ ареалов, географии и структуре миграционных потоков птиц, населяющих наименее изученные в зоологическом и зоогеографическом плане части Палеарктики. Впервые в сравнительном аспекте проанализирована структура населения птиц островов Уруп и Итуруп Большой Курильской гряды в свете эколого-географических закономерностей его формирования. В частности, проведена оценка влияния фаунистических комплексов востока Палеарктики на биоразнообразие экосистем о. Итуруп, биота, которого испытала последствия соединения с материком в прошлом, и о. Уруп, формировавшегося в условиях изоляции от материковой суши. Установлено, что многие параметры структуры населения птиц островов имеют сходные количественные и качественные показатели. Почти одинаково общее число наблюдавшихся видов (на о. Уруп – 105, на о. Итуруп – 116), число видов, зарегистрированных на учетах (на о. Уруп – 85, на о. Итуруп – 86), число видов в локальных авифаунах сухопутных местообитаний (на о. Уруп – 21–47, в среднем 32, в целом 57, на о. Итуруп – 15–41, в среднем 31, в целом 55). На островах Уруп и Итуруп сходно соотношение гнездящихся и вероятно гнездящихся, кочующих или мигрирующих, залетных видов, на долю которых приходится, соответственно, – 67–68%, 29–31%, 1–4%. Сходно также соотношение видов, распространенных повсеместно, локально, точечно, доля которых составляет, соответственно, – 34–36%, 34–39%, 27–30%. Весьма близки показатели средней плотности населения птиц островов как в сухопутных древесно-кустарниковых и травянистых (на о. Уруп – 610 ос./км², на о. Итуруп – 757 ос./км²), так и в прибрежно-морских (на о. Уруп – 536 ос./км², на о. Итуруп – 607 ос./км²) местообитаниях. Почти все (32 из 34) повсеместно или локально многочисленные виды распространены на обоих островах. Среди них 23 вида воробьеобразных (Passeriformes), 6 – ржанкообразных (Charadriiformes), 2 – пеликанообразных (Pelecaniformes), и по 1 виду гусеобразных (Anseriformes), голубеобразных (Columbiformes), стрижеобразных (Apodiformes). На обоих островах высокие показатели плотности населения почти повсеместно обусловлены обилием численно преобладающих представителей дальневосточного островного и китайского типов фаун. В группе многочисленных видов сухопутных местообитаний на о. Уруп они составляют 55% (при суммарном обилии 282 особи/км²), на о. Итуруп – 74% (при суммарном обилии 469 особей/км²). В группе многочисленных видов прибрежно-морских местообитаний на о. Уруп они составляют 36% (при суммарном обилии 172 особи/км²), на о. Итуруп – 60% (при суммарном обилии 333 особи/км²). Проанализированы география, эколого-географическая дифференциация и динамика осенних миграционных потоков воробьеобразных (Passeriformes) в западной половине плато Путорана. Установлено, что локальные фауны осеннего миграционного периода насчитывают 19–31, в среднем 25 видов. Показатель представленности фауны воробьеобразных осеннего миграционного периода плато Путорана в отдельных его пунктах – 44–76%, и он почти повсеместно выше или близок к 50%. Фауна воробьеобразных осеннего миграционного периода плато Путорана соответствует зональным и ландшафтным особенностям рассматриваемой части Северной Азии, а ее ядро в целом сохраняется на всем пространстве от р. Аян на севере до р. Северная на юго-западе. Плотность населения воробьеобразных плато Путорана в осенний миграционный период 239–643, в среднем – 440 ос./км². В пунктах многодневных наблюдений в дни наиболее интенсивного пролета плотность населения составляла 420–796, в среднем 608 ос./км². В обследованных пунктах плато Путорана уровень сходства населения птиц (20–55%) ниже, чем уровень сходства локальных фаун (65–88%). Установлено, что в период осеннего пролета плотность населения воробьеобразных максимальна в котловине оз. Някшингда и долине р. Северная на юге плато Путорана. Эти показатели меньше у озер Аян, Кутарамакан, Собачье, Глубокое, Дюпкун Курейский в срединной части региона, и минимальны в долинах рек Аян и Микчангда на севере плато. В период осеннего пролета в населении воробьеобразных в числе доминантов или наиболее многочисленных субдоминантов 17 видов: берингийская желтая, желтоголовая, горная, белая трясогузки, сибирская завирушка, пеночка–весничка, пеночка–таловка, пеночка–зарничка, малая мухоловка, варакушка, бурый дрозд, сероголовая гаичка, вьюрок, белокрылый клест, чечетка, полярная овсянка, овсянка–крошка. Разработаны подходы к отображению разнообразия биоты, к количественной и качественной оценке его состояния, динамики видов и сообществ на разных уровнях организации. На основе современных методов исследования биоты с использованием ГИС-технологий и методов дистанционного зондирования Земли из космоса разработаны легенды карт и составлены карты разных масштабов по отображению биоты. Составлены карты с отображением биоразнообразия по комплексным характеристикам биоты (по флоре и фауне). Выполнено картографирование структуры ареалов таежных видов млекопитающих. На основе картографических работ проведена оценка состояния фауны и населения грызунов лесостепи Европейской России. Сформированы териологические кадастрово-справочные карты, соответствующие биомной концепции. Проведена оценка влияния климата на современную пространственную структуру горных экосистем и растительного покрова как их базового компонента. Для разных типов поясности в Алтае-Саянском оробиоме созданы биоклиматические модели высотных поясов и фоновых типологических подразделений растительности. Выявлены параметры ботанического разнообразия горных биомов Южной Сибири на примере Восточносаяно-Прибайкальского и Сахалино-Сихотэ-Алиньского биомов. Сформирована информационная база для анализа экосистемного разнообразия горных биомов и выявления факторов пространственной структуры их растительного покрова. Установлена структура высотной поясности растительности Окинского плато (Восточный Саян) в рамках нивально – гольцово-тундрово – горнотундрово – подгольцово – горнотаежно – лесостепного типа поясности. Впервые дана картографическая интерпретация высотным поясам растительности с выявлением распространения еловых лесов. Небольшие площади, занимаемые этими сообществами, их экотопическая приуроченность и специфика естественного восстановления позволили выявить соответствие географическим критериям редкости и высокой природоохранной ценности Международного союза охраны природы (IUCN), а также ареалогическим, экотопическим и динамическим признакам, используемым при оценке редкости в других исследованиях. Проведен анализ пространственной организации растительного покрова п-ва Абрау. Определены ключевые черты высотно-поясной и внутрипоясной структуры растительности горной территории Северо-Западного Кавказа. Разработаны меры по оптимизации функционирования национальных парков Тункинский и Хубсугул, в т.ч. рекомендации по восстановлению растительного покрова в условиях интенсивного выпаса скота. Проведен анализ ресурсного потенциала флоры Алтае-Саянского оробиома, выявлены 37 фармакопейных видов растений, установлена их высотно-поясная приуроченность. Разработаны новые методологические подходы к сбору материала, картографированию и прогнозу распространения природноочаговых болезней в рамках концепции «Одно здоровье». В рамках продолжающихся исследований по изучению географии природнообусловленных болезней на территории Российской Федерации в соответствии с концепцией проведена адаптация существующих методов геопространственного анализа и предложена унифицированная методология моделирования пространственно-временных закономерностей распространения природнообусловленных болезней с учетом значимых факторов среды на региональном и локальном территориальных уровнях. Получены итоговые материалы и выявлены обобщающие закономерности по исследованию здоровья населения Дальнего Востока инфекционными заболеваниями. В медико-географическом атласе Российской Федерации «Факторы риска онкологических заболеваний» впервые обобщены, проанализированы и картографически интерпретированы все существующие на настоящий момент времени достоверные данные по изучению географии факторов риска онкологических заболеваний на территории нашей страны. Проанализированы заболеваемость и смертность основными нозоформами, составлена серия аналитических, комплексных и синтетических карт. Организован сбор и систематизация материала по особо опасному зоонозу «птичий грипп» в Российской Федерации. Проанализировано влияние COVID-19 на распространение ведущих заболеваний (онкологические, сердечно-сосудистые, вызванные внешними причинами) в постковидный период. Собраны и подготовлены к медико-географическому анализу материалы по географии социально значимых болезней в Азиатской части Российской Федерации. Успешно поддерживалась в рабочем состоянии комплексная информационная система медико-географических данных, пополненная в отчетный период новыми оригинальными данными по Республике Крым. Область применения НИР – фундаментальные знания о природе, функционировании, разнообразии экосистем, решение природоохранных проблем, область рационального природопользования и социального планирования. Результаты исследований используются в учебных курсах, представлены в ряде публикаций в рецензируемых изданиях из списка WoS, Scopus, РИНЦ, отчетных материалах. Исследования в рамках темы НИР будут продолжены в начатых направлениях Приоритетное направление научных исследований: Изменения природной среды, общества и проблемы природопользования ПН России: Рациональное природопользование.
5 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. Пространственно-временная организация экосистем в условиях изменений окружающей среды (ГЗ)
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".