2017 год, №3

Содержание выпуска
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ И ПОЛИМОРФИЗМ ПОВОЛЖСКОЙ ПОПУЛЯЦИИ ОРЛА-МОГИЛЬНИКА (, FАLСОNIFОRМЕS, АССIРIТRIDАЕ) ПО ДАННЫМ АНАЛИЗА МИТОХОНДРИАЛЬНОЙ ДНК
Корепов Михаил Владимирович, Стрюков Станислав Андреевич, Корепова Дарья Александровна, Симаков Максим Дмитриевич, Макаров Денис Константинович, Мищенко Андрей Владимирович, Титов Сергей Витальевич
Стр. 3 — 15
Актуальность и цели . Орел-могильник ( Aquila heliaca ) - редкий вид, занесенный в Красную книгу России (вид с сокращающейся численностью) (2001) и Красный список МСОП (уязвимый вид). В ХХI в. произошло значительное увеличение доли гнездовых участков орлов-могильников с ранее нехарактерным для поволжской популяции способом гнездования. Цель проведенных исследований - анализ генетической дифференциации и полиморфизма поволжской популяции орлов-могильников. Материалы и методы . Исследованы 25 образцов фрагмента митохондриальной ДНК (D-loop, 345 пн) орлов-могильников ( Aquila heliaca ) с территории семи районов Ульяновской области. Для выделения ДНК использовали перья взрослых птиц. Секвенирование фрагментов Д-петли проводили с использованием набора реактивов для секвенирования ДНК BigDye® Terminator v3.1 Cycle Sequencing Kit в генетическом анализаторе ABI PRISM 3500 (Applied Biosystems). Анализ гаплотипического и нуклеотидного разнообразия фрагментов мтДНК проведен в программе DnaSP 4.10. С целью выявления мутационной связи и истории происхождения гаплотипов были построены медианные сети с использованием пакета программ NetWork 5.0.0.0. Результаты . Выявлено восемь гаплотипов, в том числе четыре ранее неизвестных для данного вида. Отмечена низкая генетическая дифференциация как между географическими (0,4-0,7 %), так и битопическими гнездовыми группировками (0,5 %). Максимальное генетическое разнообразие выявлено в Засызранской лесостепи (Богдановский заказник), где сосредоточена крупнейшая в Поволжье гнездовая группировка орлов-могильников. В целом орлы, населяющие Ульяновскую область, относятся к одной полиморфной популяции, особи которой характеризуются высокой экологической пластичностью в выборе мест гнездования. Выводы . Результаты проведенных исследований показывают, что использование митохондриальных маркеров при изучении генетической структуры ареалов птиц вполне эффективно. Поволжская популяция орла-могильника имеет ряд специфических генетических признаков. Увеличение численности орлов-могильников в регионе происходит в результате адаптации аборигенной поволжской популяции к разнообразным условиям обитания и нетипичным условиям гнездования. Поволжская популяция орла-могильника характеризуется высоким уровнем генетического разнообразия и низкой степенью генетической дифференциации.
АРХИТЕКТУРНЫЕ МОДУЛИ БОРЕАЛЬНЫХ ВИДОВ ИВ ПОДРОДОВ И
Недосеко Ольга Ивановна, Викторов Владимир Павлович
Стр. 16 — 29
Актуальность и цели . Для предотвращения стремительного сокращения лесного покрова Земли необходимы углубленные исследования как жизни отдельных видов деревьев и кустарников, так и состава и структуры лесного полога в целом. Этому способствуют исследования жизненных форм и архитектоники крон древесных видов. Цель работы - выявление структурно-функциональной организации крон бореальных видов ив подродов Salix и Vetrix . Материалы и методы . При изучении архитектурных модулей была использована авторская методика, основанная на трех признаках: типе ветвления, размере зоны отмирания вегетативных побегов, долговечности вегетативных частей генеративных побегов. На основе этой методики исследованы бореальные виды ив: два вида из подрода Salix и шесть видов из подрода Vetrix . Результаты . Всего у исследованных видов выделено четыре архитектурных модуля: модуль, развивающийся на базе акротонии с одноэтапно-опадающими сережками; модуль, основанный на акротонии с двуэтапно-опадающими сережками; модуль, основанный на мезотонии с двуэтапно-опадающими сережками; модуль, основанный на базитонии с двуэтапно-опадающими сережками. Выявлено, что для каждой группы ив, относящихся к разным жизненным формам (деревья и высокие кустарники, кустарники средней величины, низкие кустарники) характерен свой архитектурный модуль. У женских особей каждого вида (кроме ивы остролистной) наблюдается большее разнообразие типов трехлетних побеговых систем (ТПС) по сравнению с мужскими. При подсчете ассимилирующих (годичных) побегов в составе ТПС особей разного пола выяснилось, что у женских особей их в 1,3-1,7 раза больше, чем у мужских. Анализ числа ТПС с годичными побегами, развивающимися из спящих почек, показал, что они встречаются у низких кустарников в 3-6 раз чаще, чем у деревьев. Выводы . Архитектурные модули обусловлены интенсивностью отмирания верхних метамеров побегов, связанным с ней типом ветвления, а также долговечностью вегетативных частей генеративных побегов. Архитектурные модули имеют гендерные отличия, проявляющиеся в большей степени разветвленности и большем числе годичных ассимилирующих побегов у женских особей. У особей жизненных форм деревьев и высоких кустарников в пределах крон женских и мужских особей верхние, срединные и нижние ветви отличаются качественно (по числу архитектурных типов ТПС) и количественно (доля участия архитектурных типов ТПС): наибольшее число архитектурных типов характерно для верхних и срединных модельных ветвей, а наименьшее - для нижних.
ВИДОВАЯ СТРУКТУРА СООБЩЕСТВ МЕЛКИХ МЛЕКОПИТАЮЩИХ УЛЬЯНОВСКОЙ ОБЛАСТИ
Хайсарова Анна Николаевна, Болотин Александр Юрьевич, Титов Сергей Витальевич
Стр. 30 — 39
Актуальность и цели . Имея уникальное природное расположение, Ульяновская область относится к лесостепной физико-географической зоне. Разнообразие ландшафтов и широкий спектр стации в этом регионе создают предпосылки к возникновению большого разнообразия сообществ мелких млекопитающих и неравноценному развитию одновидовых популяций. Изучению населения мелких млекопитающих из отрядов насекомоядные и грызунов Ульяновской области посвящено достаточное количество работ, однако в большинстве из них рассматриваются вопросы, касающиеся только биотопической приуроченности и многолетней динамики численности фоновых видов. Целью исследований являлось изучение видового состава, особенностей распределения и видовой структуры сообществ микромаммалий в различных стациях и сопутствующих биотопов на территории Ульяновской области. Материалы и методы . Материалом для статьи послужили результаты собственных исследований, которые проводились в полевой сезон 2014-2015 гг. Обследованиями были охвачены 13 районов Ульяновской области и г. Ульяновск. Отлов грызунов проводился с помощью ловушек Геро по стандартной методике. За исследуемый период было отработано 2900 ловушек/сут, отловлено 677 экземпляров мелких млекопитающих. Результаты . За исследуемый период в отловах было зарегистрировано 8 видов насекомоядных млекопитающих и грызунов. Из 667 добытых экземпляров 481 был отобран для дальнейшего генетического анализа. Выводы . Исследования показали, что наибольшее видовое разнообразие отмечается в стации «смешанный лес» (7 из 8 регистрируемых), наименьшее - на пойменных участках (по 2 вида в каждой стации). Видовой состав представлен 8 видами насекомоядных и мышевидных грызунов. В целом в отловах преобладает рыжая полевка (35 %), субдоминантой выступает лесная мышь (25 %), которая регистрируется во всех анализируемых стациях.
ОСОБЕННОСТИ БИОЛОГИИ И ИНТРОДУКЦИИ ХОЗЯЙСТВЕННО ЦЕННЫХ ВИДОВ РОДАВ ПЕНЗЕНСКОЙ ОБЛАСТИ
Леонова Наталья Алексеевна, Мирошниченко Татьяна Евгеньевна, Кузнецова Анна Викторовна
Стр. 40 — 49
Актуальность и цели . Виды рода Шалфей, естественно произрастающие в лесостепных экотопах Пензенской области, не обладают ярко выраженными лекарственными, эфиро-, жиромасличными или пряно-ароматическими свойствами. Поэтому изучение биологических особенностей и оценка успешности интродукции хозяйственно ценных видов шалфея в области, за границами их природных ареалов, весьма актуальны. Цель работы: выяснить особенности онтогенеза интродуцированных хозяйственно-ценных ( Salvia officinalis , S. Nemorosa , S. sclarea ) и редкого для области ( S. verticillata ) видов шалфея в условиях Пензенской области с целью их последующего культивирования. Материалы и методы . Онтогенез Salvia officinalis , S. nemorosa , S. sclarea и S. verticillata изучали с мая 2015 г. на территории Пензенского ботанического сада им. И. И. Спрыгина ПГУ. В течение вегетативного сезона с перерывом в 5-7 дней наблюдали смену возрастных состояний отмеченных видов, проводили биометрические измерения. Для изучения онтогенеза растения откапывались с сохранением целостности особи. Определение возрастного состояния проводили на основании комплекса качественных морфологических признаков. Результаты . Климатические условия Пензенской области не являются оптимальными для прохождения полного онтогенеза изучаемыми видами, в суровые зимы и при недостаточном снеговом покрове они вымерзают, отрицательно сказываются на росте и развитии растений и весенние заморозки. В условиях Пензенской области для Salvia nemorosa , S. sclarea и S. verticillata основным способом самоподдержания является семенной, для Salvia officinalis - преимущественно вегетативный. Выводы . Неблагоприятные климатические условия приводят к сокращению продолжительности онтогенеза (в онтогенезе Salvia sclarea наблюдается выпадение зрелых генеративных стадий) и уменьшению размеров вегетативной части растений (особенно листьев). Изучаемые хозяйственно ценные виды можно рекомендовать для выращивания в культуре, но с соблюдением условий, необходимых им для роста: легкие супесчаные почвы, хорошо прогреваемые солнцем места, защищенные от ветра. Необходима защита от вымерзания и вымокания. Salvia nemorosa , S. sclarea , S. verticillata можно размножать семенами, так как они имеют неплохую всхожесть. Salvia officinalis лучше размножать вегетативно, используя парник.
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ПОПУЛЯЦИЙ КРАПЧАТОГО СУСЛИКА ( GÜLD.) В СРЕДНЕМ ПОВОЛЖЬЕ ПО ДАННЫМ АНАЛИЗА МИКРОСАТЕЛЛИТНОЙ ДНК
Закс Светлана Сергеевна, Кузьмин Антон Алексеевич, Титов Сергей Витальевич
Стр. 50 — 62
Актуальность и цели . Изучение популяционного полиморфизма у видов животных, ареалы которых подвержены частым перестройкам, является одной из актуальных задач популяционной экологии. Особенно такие исследования необходимы при изучении ареалов видов, резко сокращающих свою численность или находящихся в долговременном депрессивном состоянии. Целью исследования было изучение уровня генетического полиморфизма особей в современных популяциях крапчатого суслика ( Spermophilus suslicus Güld.), обнаруженных на территории Среднего Поволжья, с использованием молекулярно-генетических маркеров микросателлитной ДНК. Материалы и методы . Была исследована генетическая структура 28 популяций крапчатого суслика, обнаруженных на территории Среднего Поволжья. Обобщенная выборка составила 131 особь. Были использованы специфические для сусликов праймеры, применяемые для амплификации фрагментов, содержащих микросателлитные повторы в трех локусах STR1, Ssu16, Ssu17. Генетическую структуру популяций описывали при использовании программы Arlequin ver. 3.1 и пакет программ Statistica for Windows. Результаты . В популяциях крапчатого суслика на территории Среднего Поволжья для локуса STR1 было выявлено 10 аллелей, для локуса Ssu16 - 10 аллелей и для локуса Ssu17 - 9 аллелей. Были получены индексы внутрипопуляционной стандартной и молекулярной изменчивости по трем исследованным маркерам. Среднее значение индекса фиксации гамет (F) составило 0,250. Анализ полученных характеристик генетической структуры популяций показал, что в популяциях крапчатого суслика наблюдаются несоответствие ожидаемой и наблюдаемой гетерозиготности и потеря аллелей на локус. Исследования генетической структуры популяций крапчатого суслика по индексу фиксации гамет выявил высокий уровень генетической разнородности локальных популяций S. suslicus . При этом индексы фиксации гамет внутри локальных популяций и внутри метапопуляций оказались почти в 2 раза ниже, чем индексы фиксации гаплотипов между локальными популяциями из различных метапопуляций. Выводы . Анализ данных по генетической структуре популяций крапчатого суслика, полученных по микросателлитным данным, показал, что в популяциях крапчатого суслика наблюдается проявление деструктивных популяционных процессов, выражающихся в несоответствии ожидаемой и наблюдаемой гетерозиготности популяций и потере аллелей на локус (прохождение популяциями стадии «бутылочного горлышка»). Анализ индексов фиксации гамет, так и индексов «дельта-мю квадрат», характеризующий генетические дистанции между популяциями, подтверждает достоверность предложенной метапопуляционной модели восточной части ареала крапчатого суслика.
О ВЗАИМОСВЯЗИ УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ РАСТВОРА ТРУДНОРАСТВОРИМОЙ СОЛИ И ЕЕ ПРОИЗВЕДЕНИЯ РАСТВОРИМОСТИ
Перелыгин Юрий Петрович, Кабанов Станислав Викторович
Стр. 63 — 67
Актуальность и цели . Установление математической зависимости между удельной электропроводностью и произведением растворимости труднорастворимой соли является достаточно актуальной задачей, поскольку это позволяет быстро определить концентрацию соли в растворе. Результаты . Теоретически получена математическая зависимость между удельной электропроводностью и произведением растворимости труднорастворимой соли, которая подтверждена имеющимися в литературе данными. Выводы . Результаты проведенных исследований позволяют использовать полученное уравнение для определения произведения растворимости и концентрации труднорастворимой соли.
ПРИМЕНЕНИЕ НЕЙРОСЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ПОТОКОВ СУММАРНОЙ СОЛНЕЧНОЙ РАДИАЦИИ
Николаев Александр Анатольевич, Исмагилов Наиль Вагизович
Стр. 68 — 77
Актуальность и цели . Солнечная радиация является основным фактором для многих физических, химических и биологических процессов на земной поверхности. Однако данные о потоках солнечной радиации не всегда доступны по целому ряду причин: отсутствие метеостанций или проведения актинометрических наблюдений на них. Таким образом, актуальным становится вопрос вычисления потоков солнечной радиации. Основной целью данного исследования является обзор искусственных нейронных сетей (ИНС), с целью выявления подходящих моделей для вычисления солнечного излучения и выявления пробелов в исследованиях. Материалы и методы . В качестве исходного материала использовались данные метеорологической обсерватории Казанского федерального университета. Результаты . Исследование литературных источников показывает, что искусственные нейросетевые методы прогнозирования солнечной радиации более точны по сравнению с обычными методами. Разработаны десять моделей с различными входными параметрами. Выявлены наиболее лучшие из них. Выводы . Результаты свидетельствуют, что использование нейросетевых моделей для вычисления потоков солнечной радиации является перспективным направлением исследований. Полученные модели позволяют рассчитывать характеристики солнечной радиации с использованием метеорологических параметров.
ЛАНДШАФТЫ НАУЧНО-УЧЕБНОГО ПОЛИГОНА «САРМА» НА БАЙКАЛЕ
Абалаков Александр Дмитриевич, Новикова Любовь Степановна, Марышкин Даниил Игоревич
Стр. 78 — 90
Целью проведенного исследования является разработка среднемасштабной ландшафтной карты научно-учебного полигона «Сарма», которая в дальнейшем будет использована для составления схем планировочной организации модельной территории. При этом были решены такие задачи, как разработка схемы физико-географического районирования, сбор и обобщение материала по ландшафтной структуре территории. Рассматриваются научно-методические принципы и результаты физико-географического районирования и ландшафтного картографирования территории научно-учебного полигона «Сарма», расположенного на побережье пролива Малое Море озера Байкал. При изучении и картографировании ландшафтов использован регионально-типологический подход, учитывающий индивидуальные (региональные) и типологические свойства ландшафтов. Районирование осуществлено на основе индивидуальных признаков, а картографирование с использованием типологических свойств ландшафтов. На рассматриваемой территории выделено четыре района или ландшафтных комплексов. При составлении карты ландшафтной структуры использован метод заполнения региональных единиц типологическими, в соответствии с которым на карте ландшафтной структуры в границах районов отображены примыкающие друг к другу ландшафты ранга групп фаций. Дифференциация последних проведена с учетом высотно-поясных различий горно-котловинной территории и влиянием водной массы озера Байкал. Особое влияние на формирование ландшафтов оказывают тектонические факторы, обусловленные нахождением территории в пределах Байкальской рифтовой системы, влиянием Приморского сброса. В дальнейшем на основе карт ландшафтов и планировочной организации разрабатываются рекомендации по развитию туризма.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЗВИТИЯ И ДИНАМИКИ ЛАНДШАФТОВ ВЕРХНЕГО ПОСУРЬЯ И ПРИМОКШАНЬЯ В ГОЛОЦЕНЕ
Артемова Серафима Николаевна, Иконников Дмитрий Сергеевич, Ломов Станислав Петрович
Стр. 91 — 106
Актуальность и цели . Большое ландшафтное разнообразие и высокий природный потенциал северной лесостепи определяют особое место этого региона в экономике России как одного из важнейших сельскохозяйственных районов. В рамках разработки программы устойчивого развития региона важно восстановить границы и содержание коренных ландшафтов, изучить динамику и природу их трансформации. Чтобы понять закономерности развития природы в настоящем и дать обоснованный прогноз их развития на будущее, необходима реконструкция палеогеографических условий прошлых эпох. В голоцене сформировались зональные ландшафты и начались их антропогенные изменения. Целью настоящего исследования является выявление основных закономерностей развития ландшафтов территории Верхнего Посурья и Примокшанья в голоцене. Материалы и методы . Исходными материалами для исследований явились: ландшафтная карта Пензенской области, картографический и архивный материал по геологии, почвам, климату, растительности и археологический материал изучаемой территории. Основными источниками информации об эволюции ландшафтов Пензенской области в голоцене явились данные, полученные в результате фундаментальных исследований изменения климата и растительности сопредельных территорий, отраженные в работах А. А. Величко, Е. Ю. Новенко, Н. В. Благовещенской, О. В. Смирновой, И. И. Спрыгина, Ф. Н. Милькова, Н. И. Пьявченко, Т. Б. Силаевой, А. А. Чигуряевой, В. С. Доктуровского. Историко-географический анализ развития ландшафтов проводился с использованием ретроспективного метода. Результаты . Дана общая характеристика развития и динамики ландшафтов Верхнего Посурья и Примокшанья в голоцене. Выделены основные этапы становления коренных ландшафтов и их трансформации под влиянием хозяйственной деятельности. Проведен историко-географический анализ на уровне видов ландшафтов и типов местностей. Выводы . На формирование современных ландшафтов оказали влияние геолого-геоморфологические процессы, изменения климата и хозяйственная деятельность в голоцене. Ранние периоды развития определяются особенностями литогенной основы и климата, а эволюция растительности согласуется с климатическими показателями, во второй половине голоцена наиболее важным фактором формирования ландшафтов является хозяйственная деятельность. Коренные ландшафты лесов и степей сформировались в среднем голоцене, а развитие их с участием антропогенного фактора началось 2500-3000 тыс. лет назад. Наиболее мощное воздействие хозяйственной деятельности и развитие деструктивных геоэкологических процессов начались с XVII в.