WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ ВЕСТНИК ИрГСХА-2012-2

Научный журнал

 

БИОЛОГИЯ. ОХРАНА ПРИРОДЫ

11. Труфанова Е.С. Алгоритмы имитационного моделирования производственного потенциала земельных ресурсов региона /Е.С. Труфанова// Вестник Брянского гос. тех. ун-та. -2011.-№ 1(29)-С. 79-84.

Referenges

  1. Baujer D. Jekonomikasel'skohozjajstvennogopredprijatija: ucheb. - metod. posobieID. Baujer, G.N. Harlamova, A.S. Zubrovskij i dr. - M.: JekoNiva, 1999, 280 p.
  2. Bulatov V.P. Modeli vozdelyvanija sel'skohozjajstvennyh kul'tur I V.P. Bulatov, T.A. Glinskaja, A.F. Zverev, Ja.M. Ivan'o, K.A. Tatarinov // Mater, vtorogo nauch.-metodichesk. semi-nara "Informacionnye tehnologii v obrazovanii i nauke". - Irkutsk: ISJeM SO RAN, 2003, pp.43-48.
  3. Vashukevich E.V. Ob ispol'zovanii imitacionnogo modelirovanija dlja reshenija zadach agrarnogo proizvodstva /E.V. Vashukevich, V.R. Elohin, Ja.M. Ivan'o, E.S. Trufanova// Sb. statej mezhdunarod. nauch.-prakt. konf. "Priroda i sel'skohozjajstvennaja dejatel'nost' cheloveka". - Irkutsk, 2011, pp. 185-188.
  4. Vashukevich E.V. Statisticheskajaocenkavlijanijafaktorovnaagronomicheskujuza-suhuIE.V. Vashukevich // Sovmestnaja dejatel'nost' sel'skohozjajstvennyh tovaroproizvodi-telej i nauchnyh organizacij v razvitii APK Central'noj Azii: Sb. mater, mezhdunarod. nauch.-prakt. konf. (25-27 marta 2008 g., Irkutsk): Izd-vo IrGSHA, 2008, Ch. IV, pp. 89-94.
  5. Volkov S.N. Jekonomicheskiemodelivzemleustrojstve: uchebno-prakticheskoeposobieIS.N. Volkov, A.N. Bezginov. -M.: Tacis, 2001, 284 p.
  6. Gataulin A.M. Matematicheskoe modelirovanie jekonomicheskih processov v sel'-skom hozjajstve /A.M. Gataulin, G.V. Gavrilov, T.M Sorokina. -M.: Agropromizdat, 1990, 432 p.
  7. Ivan'o Ja.M. Jekstremal'nye prirodnye javlenija: metodologija, modelirovanie i progno-zirovanie I Ja.M. Ivan'o. - Irkutsk:Izd-vo IrGSHA, 2007, 266 p.
  8. Kardash V.A. Modeli upravlenija proizvodstvenno-jekonomicheskimi processami sel'skom hozjajstve I V.A. Kardash - M.: Jekonomika, 1981, 184 p.
  9. Kolotygin Ju.A. Statisticheskoe modelirovanie vplanirovanii tehnicheskoj osnawennosti zemledelija I Ju.A. Kolotygin, IV. Shmidt. - SPb.: SPGAU, 2000, 205 p.
  10. Matasova Ju.A. Razrabotka obobwennoj modeli planirovanija kormoproizvodstva s ne-determinirovannymi parametrami: sb. nauch. tr. NGTU I Ju.A. Matasova. - Novosibirsk: Izd-vo NGTU, 2002, no.l, pp. 45-50.
  11. Trufanova E.S. Algoritmy imitacionnogo modelirovanija proizvodstvennogo potenciala zemel'nyh resursov regiona /E.S. Trufanova// Vestnik Brjanskogo gos. teh. un-ta. - 2011. no 1(29), pp. 79-84.

UDC 004.94: 633/.635

Summary

OPTIMIZATION MODELS OF PLACEMENT OF AGRICULTURAL AND FRUIT CROPS

WITH PROBABILISTIC PARAMETERS UNDER UNCERTAIN CONDITIONS

Astafieva M.N., Ivan'o Ya.M. The article considers the problem placement optimization models of agricultural and fruit crops with the probabilistic parameters of the yield. The algorithm for its solution by the method of statistical tests, which includes a description of the values of the yield of agricultural and fruit crops with the help of the law of probability distribution, has been given. According to Kolmogorov's criterion, for the description of the empirical functions it is necessary to use the normal distribution. The proposed algorithm has been implemented for Irkutsk region. The analysis of the modelling results is presented. They show that the costs, and consequently, the crops' area are sensitive to the significant variability in crop yields.

Информация об авторах: Иваньо Ярослав Михайлович - доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой информатики и математического моделирования экономического факультета. Иркутская государствен-

----------------------------------------------------------------------------------------------------       19

Научно-практический журнал "Вестник ИрГСХА". Выпуск 48


БИОЛОГИЯ. ОХРАНА ПРИРОДЫ

ная сельскохозяйственная академия (664038, Россия, Иркутская обл., Иркутский район, пос. Молодежный, тел. 8(3952)237692, e-mail: iasa_econ@rambler.ru).

Астафьева Марина Николаевна - аспирант кафедры мнформатики и математического моделирования экономического факультета. Иркутская государственная сельскохозяйственная академия (664038, Россия, Иркутская обл., Иркутский район, пос. Молодежный, тел. 8(3952)237425, e-mail: marisha87_87@mail.ru).

Information about the authors: Ivan'o Yaroslav M. - PhD in Technics, Doctor of Technical Sciences, Head of Department of Informatics and Mathematical Modelling, Economics Faculty, Irkutsk State Academy of Agriculture (Pos.Molodezhny, Irkutsk region, Russia, 664038, phone: 8(3952)237692, e-mail: iasa_econ@rambler.ru). Astaneva Marina N. - PhD student, Department of Informatics and Mathematical Modelling, Economics Faculty, Irkutsk State Academy of Agriculture (Pos.Molodezhny, Irkutsk region, 664038, Russia, phone: 8(3952)237425, e-mail: marisha87_87@mail.ru).

УДК 582.675.1+581.19(571.53)

БИОЛОГИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ ПРОДУКТИВНОСТИ ИНТРОДУЦЕНТОВ В УСЛОВИЯХ ПРИБАЙКАЛЬЯ

О.А. Белых

Байкальский государственный университет экономики и права, г. Иркутск, Россия

Повышение урожайности и качества растительного сырья травянистых многолетников возможно на основе создания высокопродуктивных и устойчивых интродукционных сортопопуляций. Реализацию потенциала продуктивности интродуцентов, обладающих комплексом хозяйственно-ценных признаков можно ожидать, осуществляя отбор растений со сбалансированными генотипическими признаками. Проведённое биометрическое исследование интродукционных ценопопуляций ThalictrumminusL. различного эколого-географического происхождения, выявило, что растения, сохраняют природные ритмы роста, и достоверно отличаются по некоторым биометрическим признакам.

Отбор из географически отдаленных природных популяций особей, наиболее ценных по хозяйственно-полезным свойствам, является одним из наиболее эффективных путей получения интродукционных популяций с повышенной продуктивностью и устойчивостью. При перенесении природных популяций в условия культуры особи, выращенные из семян, обычно отличаются большим разнообразием, построенным на определенном сочетании различных генотипов, имеющих разное фенотипическое выражение. На наличие внутрипопуля-ционного разнообразия в природных местообитаниях и в условиях культуры есть указания во многих работах [4, 5, 9]. Популяции имеют сложный состав, включающий группы растений, различающихся по ряду физиологических, морфологических и биохимических признаков. Биотипы (формы) могут отличаться по темпу роста в начальные фазы, по времени наступления фенофаз, по морфометрическим показателям и содержанию биологически активных веществ.

Цель работы: изучить адаптационные возможности генотипов растений различного эколого-географического происхождения и выявить их реакцию на условия культуры.

20    ---------------------------------------------------------------------------------------------------

Научно-практический журнал "Вестник ИрГСХА". Выпуск 48


БИОЛОГИЯ. ОХРАНА ПРИРОДЫ

Материалы и условия эксперимента: Исходным материалом послужили растения, выращенные из семян различного эко лого-географического происхождения, полиморфного вида ThalictrumminusL. Семена были собраны из горных районов Западного Саяна и Южного Прибайкалья, поскольку большие потенциальные возможности для интродукции присущи растениям, происхождение которых связано в прошлом с наибольшими изменениями среды. Повышенный интерес представляет флора горных районов, так как суровые условия гор с резкими сменами климата и рельефа в прошлые геологические эпохи и разнообразные условия существования растений в современный период обусловили флористическое богатство и разнообразие генотипов горных растений. Растения этих флор обладают высоким содержанием многих биологически ценных веществ и представляют богатейший резерв полезных растений.

Таблица - Эколого-фитоценотическая характеристика местообитаний исходного интродукционного материала ThalictrumminusL.

Местонахождение

Высота

над ур.

моря,

м

Растительное сообщество

Сомкнутость крон

Общее

проективное

покрытие

травостоя,

%

Свойства почв

механич. состав

гумус %

1

Зап. Саян Таштыпский р-н, терраса р. Он

520

Лес осиново-березовый разнотравно-осоковый

0.4

75

средне-суглинистая

9.0

2

Южное Прибайкалье Шелехов-ский р-н, окр. п. Б. Луг

475

Лес осиново-

березово-

пихтово-

сосновый

разнотравный

0.3

75

средне-суглинистая

3.6

3

Зап. Саян Таштыпский р-н, урочище Кошелюха

500

Луг разнотравно-ежовый

-

95

средне-суглинистая

11.8

4

Южное Прибайкалье Шелехов-ский р-н, Шаманка

480

Луг остеп-ненный раз-нотравно-вейниковый

-

80

суглинистая

9.9

Методы исследования. Интродукционный эксперимент проводился в условиях биостанции г. Иркутска. Морфологически данные модельных растений анализировались одно- и многомерными статистическими методами. Сравнение выборочных средних, вычислялось по Г-критерию Стьюдента и U-критерию Манна-Уитни [2, 6]. Структурный анализ популяций проводился модифицированным методом, разработанным Е.В. Тюриной [6].

Обсуждение результатов. Многими исследователями отмечено, что одной из характерных ответных реакций на условия культуры является повышение продуктивности растений, увеличение числа метамерных органов, размеров

----------------------------------------------------------------------------------------------------      21

Научно-практический журнал "Вестник ИрГСХА". Выпуск 48


БИОЛОГИЯ. ОХРАНА ПРИРОДЫ

побегов и особей в целом, ветвление побегов [1, 7]. Традиционно, в целях изучения изменчивости продуктивных признаков, используется ряд макроморфо-логических признаков: высота растения, длина и ширина листовых пластинок, средняя длина междоузлий, диаметр стебля, число боковых побегов на особь, число соцветий и др. Проведённое биометрическое исследование интродукци-онных ценопопуляций ThalictrumminusL., различного эколого-географического происхождения, выявило, что растения, сохраняют природные ритмы роста и достоверно отличаются по некоторым биометрическим признакам (рис. 1).


f4

¦¦В

о at (х.


Factor 1

Рисунок 1 - Результаты факторного анализа по 7 признакам 120 особей из

четырех популяционных выборок ThalictrumminusL. в системе координат первого

и второго факторов. 1-4 - номера популяций.

У растений интродукционных популяций № 3 и № 4 слабо перекрываются значения размеров листовой пластинки, несколько больше перекрываются средняя длина междоузлий, диаметр стебля, число боковых побегов на особь. По многим признакам популяция № 2 достоверно отличается от № 3, занимая близкое положение по общим размерам и параметрам листьев. По средней длине междоузлий, диаметру стебля, числу боковых побегов на особь приближается к популяции № 1. По данным факторного анализа выявлено, что 3 первых фактора дают наиболее информативную картину и объясняют 65% общей дисперсии данных. Наибольшую нагрузку на фактор 1 для всех особей дают переменные значения индекса (длина/ширина) верхнего стеблевого листа. Значение этих признаков максимально у растений популяции № 2 и минимально у растений группы № 1. На фактор 2 наибольшую нагрузку дает длина междоузлий и

22    ---------------------------------------------------------------------------------------------------

Научно-практический журнал "Вестник ИрГСХА". Выпуск 48


БИОЛОГИЯ. ОХРАНА ПРИРОДЫ

диаметр стебля. Третий фактор - число боковых побегов на особь, число соцветий. Для растений популяции № 4 характерно минимальное значение числа боковых побегов на особь, а для растений популяции № 1 показатель числа соцветий имеет наибольшее значение.

Результаты дискриминантного анализа соответствуют результатам факторного анализа. Анализ полного массива данных (п = 120) указал на значимость признаков размеров стеблевых листьев, средней длины междоузлий, диаметра стебля, числа боковых побегов на особь для различения групп. Наибольшие показатели по первому корню (индекс верхнего стеблевого листа) имеет популяция № 3, а наименьшие показатели - у № 4. По второму корню (длина междоузлий, диаметр стебля) растения лугового экотипа популяций №№ 3, 4 имеют низкие значения, а у растений лесного экотипа - №№ 1, 2 более высокие. У популяции № 4 самый низкий показатель по третьему корню (число боковых побегов и соцветий на особь), растения популяций №№ 1, 2, 3 не образуют компактной группы, что говорит об их изменчивости (рис. 2). Проведенное нами исследование изменчивости морфологических признаков интродуци-рованных особей полиморфного вида ThalictrumminusL. различного эколого-географического происхождения позволило достоверно разграничить в условиях культуры экотипы - лесной и луговой.

Анализ морфологических показателей количественных признаков генеративных особей Th. minusПрибайкальского и Западно-Саянского экотипов позволяет говорить о том, что в условиях культуры между ними выявлены следующие различия. Растения популяции № 1 отличались большей высотой побегов, длиной листа, диаметром стебля и средней длиной междоузлий. Вариабельность всех признаков этого экотипа была выше. Для Прибайкальского лесного экотипа отмечена меньшая амплитуда изменчивости данных признаков. Растения популяции № 2 характеризуются большей шириной листа, активным ветвлением особей и увеличением среднего числа побегов на особь. Сравнение средних статистических данных дает возможность выявить амплитуду изменчивости каждого признака и достоверность их различия между популяциями. Установление наличия корреляционных связей между исследуемыми признаками позволяет вскрыть закономерности наследуемости хозяйственно-полезных признаков. Каждому биотипу присущи свои внутрипопуляционные корреляции. В случае хорошей выраженности они могут быть использованы при отборе по косвенным признакам. Изучение связи надземной массы и высоты генеративного побега с основными фенотипическими признаками показало наличие между ними корреляционной связи разной силы. У обоих экотипов масса побега тесно коррелирует с числом боковых побегов, меньше - с размерами листьев. Значения коэффициента корреляции между высотой растений и основными морфологическими признаками показывают среднюю зависимость между высотой генеративного побега и размерами междоузлий у растений, с другими фенотипическими признаками она не выявлена.

И. И. Шмальгаузен [10] подчеркивал эволюционное значение сбалансированных систем. Стабилизация нормы происходит через усложнение системы внутренних связей, обеспечивающих надежное развитие фенотипа. На уровне

----------------------------------------------------------------------------------------------------      23

Научно-практический журнал "Вестник ИрГСХА". Выпуск 48


БИОЛОГИЯ. ОХРАНА ПРИРОДЫ

морфологических систем это реализуется в усложнении корреляционных связей между отдельными органобразовательными процессами и увеличивает их устойчивость. В своих исследованиях мы имеем дело с небольшой частью различных ценопопуляций. В то же время известно, что дрейф гена усиливается с уменьшением популяции, т. е. выращивание небольшой по численности группы растений усиливает в них изменения генетической структуры. При этом, как указывает В.М. Некрасов [3], генофонд новой популяции остается в пределах исходной группировки.

Популяции, которые вводятся в культуру, обычно характеризуются внут-рипопуляционным разнообразием биотипов. Для более эффективного отбора высокопродуктивных форм и гармонично сформированных генотипов нами применялся метод структурного анализа популяций. Авторы метода исходят из того, что уровень развития каждого признака обусловлен его наследственными возможностями, и по степени развития отдельных признаков можно определить степень интенсивности процессов, ответственных за формирование каждого признака. Несмотря на то, что для развития разных количественных признаков растение имеет свой ход морфогенеза, можно обнаружить группы растений с одинаковыми темпами роста и развития. Для проведения индивидуального отбора в каждой популяции этикетировали по 30 особей. С каждого растения снимали все биометрические показатели: высота растений, длина и ширина листьев, средняя длина междоузлий стебля, число боковых побегов и число соцветий первого порядка на генеративный побег. Результаты распределения всех растений по 6 классам интенсивности развития признаков показали, что в популяции № 2 Прибайкальского экотипа, особи модального класса составляют

24    ---------------------------------------------------------------------------------------------------

Научно-практический журнал "Вестник ИрГСХА". Выпуск 48


БИОЛОГИЯ. ОХРАНА ПРИРОДЫ

42%, сюда вошли растения №№ 3, 5-7, 9-12, 17, 21, 29, 35-37, 41, 43, 46-48. Особей высокого класса - 24%, его образуют растения №№ 1, 4, 14, 15, 19, 21, 24, 34, 38, 40, 45, 50. В популяции № 1 Западно-Саянского экотипа - 36% особей модального класса, в него вошли растения под №№ 4-7, 10, 12, 10-18, 23, 24, 33; растений высокого класса было 12%, это №№ 2, 8, 44, 45, 47, 49. Совмещение кривых распределения особей по разным признакам на одном графике (рис. 3) позволило оценить каждую популяцию по совокупности признаков.


ЧИСЛО БОКОВЫХ ПОБЕГОВ ДЛИНА МЕЖДОУЗЛИЙ ВЫСОТА ПОБЕГОВ

ШИРИНАЛИСТА ДЛИНАЛИСТА



число боковых побегов

высота побега

длина листа


Рисунок 3 - Сравнительная характеристика интенсивности развития морфологических признаков растений Прибайкальского (вверху) и Западно-Саянского (внизу) экотипов

в условиях культуры.


Научно-практический журнал "Вестник ИрГСХА". Выпуск 48


25


БИОЛОГИЯ. ОХРАНА ПРИРОДЫ

У растений Прибайкальского экотипа распределение по высоте побегов, ширине листьев и длине междоузлий - нормальное, симметричное. Количество особей по числу боковых побегов смещено в сторону увеличения растений в низком классе. Ядро популяции составляют особи модального класса. У Западно-Саянского экотипа распределение особей по высоте побегов, ширине листьев и длине междоузлий стебля - симметричное, нормальное. Распределение особей по числу боковых побегов имеет отклонение по ширине листьев в сторону увеличения в высоких классах. Изучение внутрипопуляционной структуры Западно-Саянской и Прибайкальской популяций позволило установить, что каждому экотипу свойственны свои определенные корреляции между признаками. Растения Прибайкальской популяции имеют тенденцию к более тесной взаимосвязи всех признаков, чем растения Западно-Саянской популяции.

Выводы. 1. Реализацию потенциала продуктивности интродуцентов, обладающих комплексом хозяйственно-ценных признаков, можно ожидать, осуществляя отбор растений со сбалансированными генотипическими признаками. Возможность эффективного отбора предоставляют статистические методы обработки данных интродукционного эксперимента.

2. Выявлено, что особи, обладающие сбалансированными физиолого-биохимическими процессами, адаптируются без резких фенотипических изменений. Методом структурного анализа популяций выделены растения со сбалансированными процессами роста и развития признаков, определяющих биологическую продуктивность. Следовательно, генотипически эти особи более адаптированы к условиям интродукции в Прибайкалье и перспективны для создания панмиктических высокопродуктивных устойчивых интродукционных сортопопуляций.

Ключевые слова: Урожайность, качество растительного сырья, травянистые многолетники, высокопродуктивные интродукционные сортопопуляций.

Key words: Yield, quality of plant raw material, herbaceous perennials, highly-productive introduced variety-population.

Список литературы

  1. Зайцев Т.Н. Оптимум и норма в интродукции растений / Т.Н. Зайцев - М.: Наука, 1983.-269 с.
  2. Кайданов Л.З. Генетика популяций: Учеб. для биол., мед. и с.-х. вузов / Л.З. Кайда-нов - М.: Высшая школа, 1996. - 320 с.
  3. Некрасов В.И. Актуальные вопросы развития теории акклиматизации растений / В.И. Некрасов - К.: Наука, 1980. - 101 с.
  4. Розанова М.А. О биологической изоляции и скрытых видах / М.А. Розанова IIБо-тан. журн. - 1960. - Т. 12. - № 2. - С. 203-234.
  5. Соболевская К А. Исчезающие растения Сибири в интродукции / К. А. Соболевская - Новосибирск: Наука, 1984. - 216 с.
  6. Терехина А.Ю. Анализ данных методами многомерного шкалирования I А.Ю. Тере-хина М: Наука; 1986. - 139 с.
  7. Трулевич Н.В. Темпы онтогенеза интродуцированных растений / Н.В. Трулевич IIПопуляционная экология растений. -М.: Наука, 1987. - С. 36-39.
  8. Тюрина Е.В. Популяционные аспекты изучения исходного материала для интродукции / Е.В. Тюрина IIУскорение интродукции растений Сибири. - Новосибирск: Наука,

26    ---------------------------------------------------------------------------------------------------

Научно-практический журнал "Вестник ИрГСХА". Выпуск 48


БИОЛОГИЯ. ОХРАНА ПРИРОДЫ

1989.-С. 34-45.

  1. Филиппенко Л.Н. Изменчивость и методы ее изучения /Л.Н. Филиппенко - М.: Наука, 1978.-238 с.
  2. Шмалъгаузен И.И. Естественный отбор и его формы / И.И. Шмалъгаузен IIВопросы эволюции, биогеографии, генетики и селекции. - К.-Л.: Наука, 1960. - С. 811-819.

References

  1. Zajcev G.N. Optimum i norma v introdukcii rastenij I G.N. Zajcev - M.: Nauka, 1983, 269 p.
  2. Kajdanov L.Z. Genetika populjacij: Ucheb. dlja biol, med. i s.-h. vuzov I L.Z. Kajda-nov - M.: Vysshaja shkola, 1996, 320 p.
  3. Nekrasov V.I. Aktual'nye voprosy razvitija teorii akklimatizacii rastenij I V.I. Nekrasov -K.: Nauka, 1980, 101 p.
  4. Rozanova M.A. О biologicheskoj izoljacii i skrytyh vidah I M.A. Rozanova // Bo-tan. zhurn. - 1960. - T. 12. - № 2, pp. 203-234.
  5. Sobolevskaja K.A. Ischezajuwie rastenija Sibiri v introdukcii I K.A. Sobolevskaja - Novosibirsk: Nauka, 1984, 216 p.
  6. Terehina AJu. Analiz dannyh metodami mnogomernogo shkalirovanija I AJu. Te-rehinaM: Nauka; 1986, 139 p.
  7. Trulevich N. V. Tempy ontogeneza introducirovannyh rastenij I N. V. Trulevich // Popul-jacionnaja jekologija rastenij. -M.: Nauka, 1987, pp. 36-39.
  8. Tjurina E.V. Populjacionnye aspekty izuchenija ishodnogo materiala dlja intro-dukcii I E.V. Tjurina//Uskorenie introdukcii rastenij Sibiri. -Novosibirsk: Nauka, 1989, pp. 34-45.
  9. Filipchenko L.N Izmenchivosf i metody ее izuchenija I L.N. Filipchenko - M.: Nauka, 1978,238 р.
  10. Shmal'gauzen I.I. Estestvennyj otbor i egoformy I I.I. Shmal'gauzen // Vopro-sy jevolju-cii, biogeografii, genetiki i selekcii. -K.-L.: Nauka, 1960, pp. 811-819.

UDC 582.675.1+581.19(571.53)

Summary BIOLOGICAL POTENTIAL OF INTRODUCED PLANTS' PRODUCTIVITY IN BAIKAL

REGION Belykh O.A. The increase in the productivity and quality of plant raw material of herbaceous perennials is possible through the creation of highly productive and sustainable introduced sort-variation. The implementation of the potential of productivity of exotic species that have complex agronomic traits can be expected due to the selection of plants with the balanced genotypic characteristics. The biometric study on the introduced price-populations Thalictrum minus L. of various eco-geographical origins has revealed that the plants retain the natural rhythms of growth, and significantly differs in some biometric features.

Сведения об авторе: Белых Ольга Александровна - кандидат биологических наук, доцент кафедры логистики и коммерции. Институт торговли Байкальского государственного университета экономики и права (664003, Россия, Иркутск, ул. Ленина, 11, тел. 8(3952)225868, e-mail: olga-irk@mail2k.ru).

Information about the author: Belykh Olga A. - PhD in biology, candidate of biological sciences, associate professor of department of logistics and commerce, Institute of Trade, Baikal State University of Economics and Law. (Lenina St., 11, Irkutsk, Russia, 664003, phone: 8(3952)225868, e-mail: olga-irk@mail2k.ru).

----------------------------------------------------------------------------------      27

Научно-практический журнал "Вестник ИрГСХА". Выпуск 48


БИОЛОГИЯ. ОХРАНА ПРИРОДЫ

УДК 631.879.3

ВЛИЯНИЕ КОМПОСТА НА ОСНОВЕ ГИДРОЛИЗНОГО ЛИГНИНА НА ПРОДУКТИВНОСТЬ ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ ПОЛЕВОГО ОПЫТА

И.В. Волчатова, С.А. Медведева

Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет,

г. Иркутск, Россия

Институт недропользования

Кафедра промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности

Изучено действие органо-минерального удобрения (компоста), полученного в результате биоконверсии гидролизного лигнина в промышленных условиях, на урожайность пшеницы на серых лесных почвах. Анализ агрохимической характеристики почв опытного участка осеннего отбора показал, что внесение компоста оказывало положительное влияние на содержание гумуса не только пахотного, но и подпахотного горизонта. Показана существенная прибавка урожая (в среднем на 72%) при внесении компоста в почву. Использование удобрения на основе гидролизного лигнина позволило получить растительную продукцию с повышенным содержанием питательных веществ.

Органическое вещество почвы является регулятором расходования элементов питания и предотвращает их вымывание, благодаря чему повышает эффективность минеральных удобрений [5]. Гумусированные почвы отличаются лучшими физическими свойствами, водно-воздушным и тепловым режимами. Особенно возрастает роль гумусированности почв при неблагоприятных условиях погоды.

Земледелие Иркутской области находится в довольно сложных условиях. Особенностями климата являются засушливая весна, ранние заморозки и много осадков в период уборки [4]. Учитывая очень низкое содержание гумуса в пахотном горизонте почвы, повышение содержания ее органической составляющей весьма актуально.

Источник гумуса для агроценозов - органические удобрения. В условиях нехватки последних альтернативным вариантом могут быть компосты, приготовленные на основе отходов деревообработки. В Иркутской области таким, практически неисчерпаемым субстратом для компостирования, является гидролизный лигнин (ГЛ) - отход производства, в огромных количествах скопившийся на свалках гидролизных предприятий за время их существования. Благодаря финансовой поддержке Администрации губернатора Иркутской области в 2005 г. был заложен крупномасштабный эксперимент по компостированию ГЛ по разработанной нами технологии [1].

Целью данной работы была оценка эффективности органо-минерального удобрения (компоста), полученного в результате биоконверсии ГЛ в промышленных условиях, при выращивании пшеницы.

Объектом исследования служил компост, полученный путем микробиологической переработки ГЛ ассоциацией микроорганизмов и названный "Лиг-нат". Полевые испытания были проведены в 2006 г. на поле крестьянско-фермерского хозяйства "Красный бор" Зиминского района Иркутской области (руководитель Якушенко Н.И.) сотрудниками лаборатории полевых опытов

28    ----------------------------------------------------------------------------------------------------

Научно-практический журнал "Вестник ИрГСХА". Выпуск 48


БИОЛОГИЯ. ОХРАНА ПРИРОДЫ

Федерального государственного учреждения "Станция агрохимической службы "Тулунская".

Почва на опытном поле - светло-серая лесная, песчаная, слабокислая, ма-логумусная. Предшественниками были пропашные культуры. При закладке участок каждого опыта разбивали на повторения, а внутри них - на делянки. На каждой делянке реализовали условия варианта опыта.

В опыте изучали действие компоста в сравнении с контролем и действием эквивалентных по питательным веществам доз минеральных удобрений на урожай и качество зерна пшеницы. Схема опыта:

  1. Контроль без удобрений.
  2. "Лигнат" - 30 т/га.
  3. Минеральные удобрения - N^Ps?!^-
  4. Минеральные удобрения - N6oP6oK6o-

Доза N165P57K57 соответствовала содержанию питательных веществ в компосте. Доза N6oP6oK6o - наиболее часто рекомендуемая доза. Минеральные удобрения вносили в виде аммофоса (N - 12%, Р2О5- 52%), аммиачной селитры (N - 34 %) и хлористого калия (К20 - 60%), рассчитанных согласно схемы опыта на делянку. Для соблюдения принципа единственного различия после внесения минеральных удобрений и компоста все делянки, в том числе и контрольные, культивировали на глубину 12-14 см для заделки удобрений.

Повторность опытов двукратная. Площадь каждой делянки 1750 м . Расположение вариантов внутри опыта - систематическое (шеренговое).

Перед внесением удобрений весной с каждой делянки опыта были отобраны смешанные образцы почвы из пахотного слоя для агрохимического анализа. Смешанный образец составляли из 30-ти индивидуальных, отобранных с глубины 0-20 см тростьевидным буром равномерно со всей площади делянки. Кроме весеннего отбора образцов почв, был проведен осенний отбор после уборки урожая, также поделяночно по аналогичной методике.

В образцах почвы были определены значения следующих агрохимических показателей: фосфора, калия (по Кирсанову), гумуса (ГОСТ 26213-91), нитратного азота (ГОСТ 26488-85), кислотность (ГОСТ 26483-85), влажность (ГОСТ 26713-85). Дополнительно в почвенных образцах определяли содержание микроэлементов и тяжелых металлов: меди, марганца, цинка, магния, свинца, кадмия, никеля, ртути [3].

Этапы проведения опыта:

а) Разбивка опытного участка на делянки (всего 8 делянок) и отбор сме

шанных образцов - 26 мая.

б) Внесение удобрений, заделка тракторным культиватором - 28 мая.

в) Посев пшеницы сорта Тулунская-12 (массовой репродукции) сеялкой

СЗП-3 - 5 июня.

г)  Химическая прополка гербицидом диален-супер ранцевым опрыскива

телем - 29 июня.

д) Уборка урожая комбайном "Енисей-1200" с последующим взвешива

нием урожая зерна на площадочных весах (точность 100 г) - 22 октября.

----------------------------------------------------------------------------------------------------      29

Научно-практический журнал "Вестник ИрГСХА". Выпуск 48


БИОЛОГИЯ. ОХРАНА ПРИРОДЫ

Урожайные данные учитывали по каждой делянке отдельно и пересчитывали в ц/га. Математическая обработка данных опытов была проведена методом дисперсионного анализа [2]. Существенность различий данных между вариантами оценивали по критерию НСР0.95 (наименьшая существенная разность с вероятностью 95%).

Качество урожая оценивали, определяя массовую долю клейковины (ГОСТ 13586.1-68), содержание азота (ГОСТ 13496.4-93), фосфора (ГОСТ 26657-97), калия (ГОСТ 30504-97), кальция (ГОСТ 26428-85), а также содержание токсичных элементов - ртути, меди, свинца, кадмия, цинка [3].

Результаты и их обсуждение. Агрохимическая характеристика почвы пахотного слоя опытного участка весеннего и осеннего отбора представлена в таблице 1. Анализ агрохимической характеристики почв под пшеницу до внесения и после уборки урожая показал, что внесение минеральных удобрений практически не изменило обеспеченность почвы биогенными элементами. В варианте без удобрений (контроль) от весны к осени заметно уменьшились значения рН, гумуса, подвижных форм фосфора и обменного калия. В вариантах с компостом в дозе 30 т/га, наоборот, увеличилось содержание фосфора (в среднем на 32 мг/кг почвы), при снижении его в других вариантах на 10-60 мг/кг. Сравнение динамики содержания гумуса при использовании минеральных удобрений и органо-минерального удобрения "Лигнат" показало явное преимущество последнего. Гумус вырос в вариантах с "Лигнатом" на 0.7%, в отличие от контроля и NPK, где произошло его сезонное снижение. Почвы делянок, где испытывалось удобрение "Лигнат", после уборки показали реакцию рН, равную весенней. Содержание тяжелых металлов осталось на уровне фона.

Анализ агрохимической характеристики почв опытного участка осеннего отбора (табл. 2) показал, что внесение компоста оказывало положительное влияние на содержание гумуса не только пахотного, но и подпахотного горизонта. Динамика остальных показателей подпахотного горизонта осталась прежней, хотя можно было бы ожидать вымывания подвижных питательных веществ осадками в нижние слои из-за легкого механического состава почвы.

Вегетационный период проведения опытов был удовлетворительным: с избыточным увлажнением (1.3 нормы) и недостаточно теплым периодом. В целом погодные условия лета 2006 г. были мало благоприятными для роста пшеницы, выразившиеся в затягивании созревания урожая из-за недополучения тепла и переувлажнения. Визуальные наблюдения посевов в период вегетации выявили заметные различия в вариантах опыта. Растения, выращенные на удобрении "Лигнат", отличались более темной окраской, заметно большей высотой и листовой массой, кроме того, отмечено более раннее кущение, колошение и созревание. Использование такого удобрения в Сибири может стать одним из путей решения проблем созревания для сортов интенсивного типа.

30    ---------------------------------------------------------------------------------

Научно-практический журнал "Вестник ИрГСХА". Выпуск 48

БИОЛОГИЯ. ОХРАНА ПРИРОДЫ

  1. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта / Б.А. Доспехов - М.: Агропромиздат, 1985. -351 с.
  2. Методические указания по определению тяжелых металлов в кормах и растениях и их подвижных соединений в почвах. - М.: Мин сельского хоз-ва, 1993. - 22 с.
  3. Минеев В.Г. Агрохимические основы повышения качества зерна пшеницы / В.Г. Минеев, А.Н. Павлов - М.: Колос, 1981. - 288 с.
  4. Минеев В.Г. Химизация земледелия и природная среда / В.Г. Минеев - М.: Агропромиздат, 1990. - 287 с.
  5. Сапрыкин B.C. Пути интенсификации растениеводства в Сибири / B.C. Сапрыкин, Р.П. Голиков, КС. Темиров II Сибирский вестник с/х науки, 2005. № 5. - С. 44-52.

References

  1. Volchatova IV. Sposob poluchenija organo-mineral'nogo udobrenija IIV. Volchatova, S.A. Medvedeva, Je.I. Kolomiec, A.G. Lobanok // Patent RF № 2192403, 2000.
  2. Dospehov B.A. Metodikapolevogo opyta I B.A. Dospehov - M.: Agropromizdat, 1985, 351 p.
  3. Metodicheskie ukazanija po opredeleniju tjazhelyh metallov v kormah i rastenijah i ih podvizhnyh soedinenij vpochvah. - M.: Min sel'skogo hoz-va, 1993, 22 p.
  4. Mineev V.G. Agrohimicheskie osnovy povyshenija kachestva zerna pshenicy I V.G. Mi-neev, A.N. Pavlov - M.: Kolos, 1981, 288 p.
  5. Mineev V.G. Himizacija zemledelija i prirodnaja sreda I V.G. Mineev - M.: Agropromizdat, 1990, 287 p.
  6. Saprykin V.S. Puti intensifikacii rastenievodstva v Sibiri I V.S. Saprykin, R.P. Golikov, K.S. Temirov // Sibirskij vestnik s/h nauki, 2005. № 5, pp. 44-52.

UDC 631.879.3

Summary THE COMPOST'S INFLUENCE BASED THE HYDROLYSIS LIGNIN ON EFFICIENCY

OF WHEAT IN THE FIELD EXPERIMENT Volchatova I.V., Medvedeva S.A.

The effect of organic-mineral fertilizer (compost) obtained from the bioconversion of hydrolytic lignin in the industrial conditions on the yield of wheat in the gray forest soils has been studied. The analysis of agrochemical characteristics of soil experimental plot of the autumn sampling showed that the addition of compost had a positive influence on the content of humus not only plowed horizons, but subsoil ones. It is shown that a significant yield increase (on average 72%) takes place by the application of compost into the soil. The use of fertilizers on the basis of hydrolytic lignin allowed to obtain the vegetable products with a high content of nutrients.

Сведения об авторах: Волчатова Ирина Владимировна - кандидат биологических наук, доцент кафедры промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности. Иркутский государственный технический университет (664074, Россия, г.Иркутск, ул. Лермонтова, 83, тел. 8(3952)40-51-06, e-mail: belyana64@inbox.ru). Медведева Светлана Алексеевна - доктор химических наук, профессор кафедры промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности. Иркутский государственный технический университет (664074, Россия, г.Иркутск, ул. Лермонтова, 83, тел 8(3952)40-51-06, e-mail: jrsam@mail.ru).

Information about the authors Volchatova Irina V.  - PhD in Biology, Assistant Professor of Department of Industrial Ecology and Life Safety, Irkutsk State Technical University. (Lermontova St., 83, Irkutsk, 664074, Russia, phone: 8(3952)40-51-06, e -mail: belyana64@inbox.ru).

Medvedeva Svetlana A. - PhD in Chemistry, Doctor of Chemical Sciences, Department of Industrial Ecology and Life Safety, Irkutsk State Technical University. (Lermontova St., 83, Irkutsk, Russia, 664074, phone: 8(3952)40-51-06, e -mail: belyana64@inbox.ru).

----------------------------------------------------------------------------------------------------       33

Научно-практический журнал "Вестник ИрГСХА". Выпуск 48


БИОЛОГИЯ. ОХРАНА ПРИРОДЫ

УДК 631.45 ЗЕМЛЯ КАК ПРИРОДНЫЙ РЕСУРС И ОБЪЕКТ ХОЗЯЙСТВОВАНИЯ. ОСОБЕННОСТИ ПОДГОТОВКИ КАДРОВ

Н.И. Гранина

Научно-исследовательский институт биологии Иркутского государственного университета,

г. Иркутск, Россия

Представлен анализ состояния почв и почвенного покрова, анализ экологической ситуации и экономики сельского хозяйства региона. Дана характеристика уровня правовой защиты окружающей среды. Обсуждаются проблемы подготовки кадров для сельского хозяйства. Сегодня, в условиях нарастающего мирового экономического кризиса, экологическая ситуация в регионах и в стране в целом становится наиболее значимым фактором развития экономики и обеспечения устойчивого развития общества. Способность природы восстанавливать и поддерживать развитие жизни оказалась не безграничной.

Цель работы - акцентировать внимание на уникальности почвенных ресурсов, невосполнимость их природных богатств, обеспечивающих конкурентные преимущества и устойчивое развитие региона; обосновать необходимость подготовки кадров, в современных условиях.

Результаты и их обсуждение. Почва - основной компонент биосферы. Кроме средства производства, в земледелии и лесном хозяйстве почва выполняет ряд важных функций. В качестве природного ресурса - обеспечивает человечество сырьем и продуктами питания. По сравнению с другими компонентами биосферы почва более управляема и ее рациональное использование - один из путей повышения биологической продуктивности [6].

Современное состояние почв и почвенного покрова рассмотрено в данной работе в двух аспектах. Во-первых, почва как природный ресурс и условия жизни и деятельности местного населения, во-вторых, почва в системе государственного регулирования.

Наша страна богата природными ресурсами. Земли у России - 1.7 млрд.га. Все города и населенные пункты страны, с населением в 100 млн.чел., умещаются на 2% территории (сравнимой с двумя территориями Москвы и Московской области) и это всего 35 млн.га. Остальные 40 млн. человек проживают на оставшейся огромной территории - 95% всей земельной площади страны, которую на 70% покрывают леса и на 25% - сельскохозяйственные земли. Россия располагает 9% пашни и 40% черноземов мира, а это - 20% всех продуктивных земельных ресурсов мира, поэтому Россия могла бы прокормить 1.5 млрд.чел. При этом богатстве экономика страны могла быть более независимой

[4].

Богата землями и Иркутская область. Большая часть территории занята

землями лесного фонда - 89.5% (69329.9 тыс. га) от общей площади земель но-го фонда области (77484.6 тыс.га), и только 10.5% площади приходится на остальные 6 категорий, из них: на долю земель сельскохозяйственного назначения приходится всего 3.7% (2901.2 тыс. га), земель поселений - 0.5% (369.9 тыс. га). Земли промышленности и иного специального назначения (572.7 тыс.

34    ----------------------------------------------------------------------------------------------------

Научно-практический журнал "Вестник ИрГСХА". Выпуск 48


БИОЛОГИЯ. ОХРАНА ПРИРОДЫ

га), а также земли запаса (509 тыс. га) занимают по 0.7%. На долю земель, особо охраняемых территорий и объектов приходится 2% (1552.1 тыс. га), земли водного фонда составляют 2.9% (2249.8 тыс. га) [7].

В период, когда земельный фонд был объектом исключительной государственной собственности и хозяйственного использования, учет земель осуществлялся по фактическому использованию и носил ведомственный характер. В результате земельных преобразований появился новый вид права на землю -собственность, новые формы хозяйствования и, как следствие, произошли и происходят изменения площадей по землям сельскохозяйственного назначения, землям населенных пунктов, лесного фонда [7]. В связи с активной антропогенной нагрузкой на окружающую среду области, становится актуальной проблема деградации почв и сельскохозяйственных угодий, их загрязнение и засорение отходами производства, тяжелыми металлами, нефтепродуктами. Активно уничтожается верхний гумусоаккумулятивный горизонт [2]. Повсеместно происходит безвозвратная потеря торфяных почв, одной из плодородной группы почв России. Так, начиная с засушливого 1972 года, в стране интенсивно горят леса и торфяники. Пожары возникали и прежде, но по масштабам и разрушительным последствиям они не были столь опасны. Пожары лесов и торфяников взаимосвязанные явления. Однако, лес - возобновляемый ресурс, тогда как торфяные почвы, аккумуляторы парниковых газов, в том числе диоксида углерода, метана, ресурс не возобновляемый. Подсчитайте, сколько стоит восстановить слой чернозема в 30 см., имеющий огромную потенциальную продуктивность, а ведь природа его создавала на протяжении 12 тыс. лет!

Для превращения сельской экономики на всех этапах производства, переработки и сбыта требуются огромные инвестиции в 1 трлн.долл. Сейчас объем российского экспорта составляет 260 млрд долл., а объем экспорта продукции АПК имеет потенциал - 400 млрд долларов. В России стоимость 1 га. сельхоз-земли в 30-50 раз ниже стоимости такой же по качеству земли, чем в Европе. По этой причине в наше сельское хозяйство невозможно привлечь инвестиции. Остаются старые технологии, степень износа технологического оборудования в базовых отраслях экономики составляет 65-75% и более [8]. Нет прибыли, источника воспроизводства, а в связи с низкой залоговой стоимостью земли - нет и капитализации. Это проблема не только Иркутской области, но и России в целом.

К сожалению, в России у почв нет "единого хозяина", нет слаженной системы управления земельными ресурсами. В период преобразований, повсеместно были реорганизованы Госкомэкологии, их функцию распределили между разными ведомствами - Ростехнадзором, Росприроднадзором и Россельхознад-зором, есть надзорные функции и у других ведомств. При этом нет четкого разграничения полномочий, т.е. кто должен заниматься экологической экспертизой и экологическим контролем, лицензированием и сертификацией природоохранной деятельности, страхованием экологических рисков и экологическим аудитом. Принятые, за последние 15 лет, законодательные акты фактически не работают, а лишь усугубляют ситуацию. Так, Земельный, Лесной, Водный ко-

Научно-практический журнал "Вестник ИрГСХА". Выпуск 48


БИОЛОГИЯ. ОХРАНА ПРИРОДЫ

дексы РФ привели к приватизации природных объектов и неконтрольному их использованию. Вопросами управления земельными ресурсами сегодня занимаются 8 министерств, 12 комитетов, служб и агенств [5]. Например: 1) Министерством экономразвития - почва (земля) рассматривается как объект недвижимости, обладающий определенной стоимостной ценностью; 2) Минприроды и экологии обеспечивает рациональное использование окружающей среды, между тем чаще рассматривают вопросы, связанные с охраной биоресурсов, водных экосистем, атмосферы, сохранением биоразнообразия; 3) Министерство сельского хозяйства имеет отраслевую направленность, почва оценивается как главный источник и основа производства продуктов питания и сырья для многих отраслей промышленности [3]. Кроме того, между министерствами нет взаимосвязи. Так, Министерство экономразвития РФ, без учета рекомендаций и методических подходов, рекомендуемых Министерством сельского хозяйства РФ, продолжает формировать кадастровую оценку земли и капитального строительства - кадастр недвижимости. Именно на основе данного кадастра предполагается введение в России с 2013 года налога на недвижимость.

Действующее ресурсное законодательство далеко от совершенства, остается слабой правовая защита окружающей среды, практически отсутствует уголовное преследование за нарушение природоохранного законодательства. Нет единого комплексного закона об охране окружающей среды, единой системы контроля и единой системы мониторинга за состоянием окружающей среды. Как следствие, повсеместно происходит бесконтрольное бесплатное использование высокоценных земельных участков, их безнаказанный "самозахват" и использование сельскохозяйственных угодий не по назначению [8]. Все это способствует негативному состоянию окружающей среды.

Имеются проблемы с подготовкой кадров и специалистов для сельского хозяйства и почвоведов. К сожалению, в настоящее время почвоведение, как и многие другие специальности естественной направленности в нашей стране, испытывает "невостребованность" со стороны государственных ведомств и бизнеса и, более того, у большинства населения нет представления о том, что такое почва. Понятие "земля" у российских граждан чаще ассоциируется с недвижимым имуществом. Это связано с тем, что в современной системе государственного регулирования использования земельных ресурсов главную роль играет кадастр недвижимости. Почву рассматривают с позиции сельскохозяйственной ценности, изучают самый верхний ее слой. Между тем, почва - это и верхний двадцатисантиметровый слой, и та часть почвенного тела, которая уходит в глубину на полтора-два метра. Сельскохозяйственная ценность почвы не подлежит сомнению, но она затмевает в сознании людей другую ценность -способность почвы выполнять в биосфере глобальные экологические функции, которые не могут быть выполнены никакими другими ее компонентами. Почва - главный источник и основа производства почти всех продуктов питания и сырья для многих отраслей промышленности. Однако повсеместно на земле происходит процесс деградации почв. Он мало заметен людям, не имеющим дела с почвами. На сегодняшний день площадь деградированных земель составляет

36    ---------------------------------------------------------------------------------------------------

Научно-практический журнал "Вестник ИрГСХА". Выпуск 48


БИОЛОГИЯ. ОХРАНА ПРИРОДЫ

130 млн. га, а доля пашни с отрицательным балансом гумуса - 100%. В этих условиях крайне важно изучать всю почвенную толщу и все процессы, протекающие в ней. Главная задача ученых и специалистов, изучающих почву - показать незаменимую экологическую роль и ценность почв во всех областях жизни и хозяйственной деятельности, а также целесообразность и необходимость подготовки специалистов сельского хозяйства и почвоведов.

Сегодня подготовку студентов-почвоведов осуществляют: единственный в России факультет почвоведения Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова и соответствующие кафедры классических университетов (10-15 по стране) с немногочисленным штатом сотрудников. Так, на обширной территории от Томска до Владивостока существует только одна кафедра почвоведения и оценки земельных ресурсов - кафедра Иркутского государственного университета. В течение 80 лет кафедра осуществляет подготовку почвоведов для служб экологического контроля и мониторинга природных сред, ведомств по оценке земель, землеустроительных и природоохранных предприятий.

В последнее время ситуация в подготовке специалистов (не только почвоведов) существенно изменилась и усложнилась. Вузы вынуждены заниматься изысканием внебюджетных источников финансирования, и характер подготовки студентов все более ориентируется на непосредственные запросы рынка образовательных услуг. Введено обучение студентов с полной компенсацией затрат. Между тем иногородние студенты не "выдерживают" таковых условий. Сельские территории из года в год отстают экономически и социально.

Кроме того, имеются трудности с набором студентов-почвоведов и низким проходным баллом при поступлении. Многие ребята, заканчивая школу, практически не имеют ни малейшего представления о почвах. Поэтому у них не возникает желания продолжить изучение почвоведения в дальнейшем. Не поддается разумному объяснению и тот факт, что в современных условиях почва практически не изучается в школе. Небольшой раздел о почве есть в дисциплинах: "Окружающий мир" в начальных классах и "Экология". Изучение экологии в рамках школьного курса обсуждается уже более 20 лет. В 90-е годы предмет вводился в программу, однако, спустя несколько лет, от него отказались. Сейчас школы самостоятельно могут вводить экологию в качестве предмета по выбору. Предполагается "экологизация" разных предметов (химии, биологии, геогафии, истории, математики и др.), но для этого нужно подготовить учителя. В связи с реформой высшего образования и переходом на двухступенчатый уровень подготовки специалистов (бакалавр, магистр), в государственных стандартах подготовки специалистов естественных специальностей нет отдельного курса по почвоведению. Студенты (геологи, географы, экологи и др.) получают представление о почве, прослушав незначительный раздел общего почвоведения в семестровом курсе наук о Земле.

Кроме того, требует внимание вопрос трудоустройства выпускников. В целом образование, полученное почвоведами, позволяет большинству из них не испытывать затруднение с устройством на работу, однако эта работа не всегда

----------------------------------------------------------------------------------------------------      37

Научно-практический журнал "Вестник ИрГСХА". Выпуск 48


БИОЛОГИЯ. ОХРАНА ПРИРОДЫ

связана с полученной специальностью. Фундаментальное образование в области почвоведения, наряду с прикладными знаниями, позволяет выпускнику-почвоведу быстро ориентироваться в окружающей ситуации, при перемене рода деятельности быстро осваивать новую специальность, иметь возможность работать в различных областях.

Ключевые слова: Анализ, состояние почв, почвенный покров, экологическая ситуация, защита окружающей среды.

Key words: Analysis, soil composition, soil cover, environmental situation, environment protection.

Список литературы

  1. Гранина Н.И. Состояние и перспективы подготовки почвоведов в Иркутском государственном университете / Н.И. Гранина IIПочвы как связующее звено функционирования природных и антропогенно-преобразованных экосистем: Матер, междунар. науч.-практ. конф. - Иркутск: Изд-во ИГУ, 2011. - С. 2-6.
  2. Гранина Н.И. Функционирование почв Южного Предбайкалья в условиях антропогенеза / Н.И. Гранина, А.А. Козлова, Н.В. Вашукевич IIБюлл. ВСНЦ СО РАМН, 2006, № 2 (48). - С. 22-28.
  3. Гранина Н.И. Почвы, как средство производства, национальное богатство и экономический потенциал Байкальского региона / Н.И. Гранина II"Стратегические направления устойчивого развития Байкальского региона". Матер. Всеросс. науч.-практ. конф. с участием иностранных ученых и экспертов 21 -22 апреля 2010 г. БГУЭП (электронный журнал), г. Иркутск. [Интернетресурс: http://strategy.isea.ru/section3.aspx]
  4. Землеустройство, кадастр и мониторинг земель. - М.: Издательский Дом "Панорама", № 1, 2011. - С. 14-15.
  5. Землеустройство, кадастр и мониторинг земель. - М.: Издательский Дом "Панорама", № 3, 2011. - С. 16-28.
  6. Кузьмин В.А. Функционально-экологический подход к оценке почв горного Прибайкалья / В.А. Кузьмин IIПочвы как связующее звено функционирования природных и антропогенно-преобразованных экосистем: Матер, междунар. науч.-практ. конф. - Иркутск: Изд-во ИГУ, 2001.-С. 16-17.
  7. О состоянии и об охране окружающей среды Иркутской области в 2008 году // Государственный доклад министерства природных ресурсов Иркутской области. - Иркутск, 2009. - С. 42-60.
  8. Природно-ресурсные ведомости. - М., 2010, № 10-11.

References

1.  Granina N.I. SostojanieiperspektivypodgotovkipochvovedovvIrkutskomgosu-

darstvennomuniversiteteIN.I. Granina // Pochvy kak svjazujuwee zveno funkcionirovanija prirod-

nyh i antropogenno-preobrazovannyh jekosistem: Mater, mezhdunar. nauch.-prakt. konf. - Irkutsk:

Izd-voIGU, 2011, pp. 2-6.

2. Granina N.I. FunkcionirovaniepochvJuzhnogoPredbajkal'javuslovijahantropogeneza

IN.I. Granina, A.A. Kozlova, N.V. Vashukevich // Bjull. VSNC SO RAMN, 2006, no. 2 (48), pp.

22-28.

3.  Granina N.I. Pochvy, kaksredstvoproizvodstva, nacional'noebogatstvoijekono-

micheskijpotentialBajkal'skogoregionaIN.I. Granina // "Strategicheskie napravlenija ustojchivo-

go razvitija Bajkal'skogo regiona". Mater. Vseross. nauch.-prakt. konf. s uchastiem inostrannyh

uchenyh i jekspertov 21-22 aprelja 2010 g. BGUJeP (jelektronnyj zhurnal), g. Ir-kutsk. [Internet

resurs: http://strategy.isea.ru/section 3.aspx]

  1. Zemleustrojstvo, kadastr i monitoring zemeГ. - M.: Izdatel'skij Dom "Panora-ma", no.l, 2011, pp. 14-15.
  2. Zemleustrojstvo, kadastr i monitoring zeme Г. - M.: Izdatel'skij Dom "Panora-ma", no.3,

38    ---------------------------------------------------------------------------------------------------

Научно-практический журнал "Вестник ИрГСХА". Выпуск 48


БИОЛОГИЯ. ОХРАНА ПРИРОДЫ

2011, pp. 16-28.

  1. Kuz'min V.A. Funkcional'no-jekologicheskijpodhodк ocenkepochvgornogoPri-ba.jka.rjaIV.A. Kuz'min // Pochvy как svjazujuwee zveno funkcionirovanija prirodnyh i an-tropogenno-preobrazovannyh jekosistem: Mater, mezhdunar. nauch.-prakt. konf. - Irkutsk: Izd-vo IGU, 2001, pp. 16-17.
  2. О sostojaniiiobohraneokruzhajuwejsredyIrkutskojoblastiv 2008 goduIIGo-sudarstvennyj doklad ministerstva prirodnyh resursov Irkutskoj oblasti. - Irkutsk, 2009, pp. 42-60.

8.      Prirodno-resursnye vedomosti. - M., 2010. no. 10-11.

UDC.631.45

Summary

LAND AS A NATURAL RESOURCE AND OBJECT OF MANAGEMENT.

PECULIARITIES OF PERSONNEL TRAINING

Granina N.L

The analysis of soil and soil cover and the analysis of the environmental situation and the

agricultural economy of the region are presented. The characteristic of the level of legal protection

of the environment is given. The problems of personnel training in agriculture are discussed. Today,

in the conditions of growing global economic crisis, the ecological situation in regions and in the

whole country becomes the most significant factor of economic development and sustainable

development of society. The ability of nature to restore and maintain the development of life was

not limitless.

Сведения об авторе: Гранина Наталья Ивановна - кандидат биологических наук, доцент, заведующая кафедрой почвоведения и оценки земельных ресурсов биолого-почвенного факультета. Иркутский государственный университет  (664000,  Россия,  г.Иркутск,  ул.Сухэ-Батора,  5,  тел.   8(3952)24-19-27,  e-mail:   grani-na_n@list.ru).

Information about the author: Granina Natalia I. - PhD in Biology, Candidate of Biological Sciences, Head of Department of Soil Science and Assessment of Land Resources,   Scientific-Research Institute of Biology.  Irkutsk  State University   (Suche-Batora   St.,   5,   Irkutsk,   Russia,   664000,   phone:   8(3952)24-19-27,   e-mail:   grani-na_n@list.ru).

УДК 574.5 ДОЛГОВРЕМЕННАЯ ДИНАМИКА ЭКО-ЭКСЕРГИИ В ЖЕНЕВСКОМ

ОЗЕРЕ

12                                   2

Е.А. Зилов, О. Анневиль, Б. Монтюэль

Научно-исследовательский институт биологии Иркутского государственного университета,

г. Иркутск, Россия Кафедра водных ресурсов ЮНЕСКО Альпийский центр исследований трофических связей в озерных экосистемах Савойского

университета, г. Тонон, Франция Кафедра водных ресурсов ЮНЕСКО

Структурная эко-эксергия отражает 1) эффективность использования энергии экосистемой; 2) относительное содержание информации в экосистеме и, следовательно, способность экосистемы к саморегуляции.

Представлена долговременная динамика эко-эксергии в Женевском озере. Результаты указывают на существенные колебания эксергических индексов в 1970-е - 1990-е гг., ко-

----------------------------------------------------------------------------------------------------      39

Научно-практический журнал "Вестник ИрГСХА". Выпуск 48


БИОЛОГИЯ. ОХРАНА ПРИРОДЫ

гда озеро страдало от загрязнений и относительную стабилизацию показателей к настоящему времени.

Продемонстрирована плодотворность  использования эко-эксэргии и  структурной эко-эксэргии, как одного из параметров экологического мониторинга.

Женевское озеро - одно из самых знаменитых озер мира, место зарождения лимнологии как науки. На берегах озера расположено несколько городов с многочисленным населением (Женева, Лозанна, Тонон и др.), в его водосборном бассейне развито интенсивное сельское хозяйство. Мы рассчитали динамику целевой функции - эксергии [1,9] пелагического сообщества озера для того, чтобы определить - наблюдаются ли изменения эко-эксергии экосистемы и если да, то как они отражают антропогенное воздействие на озеро?

Материалы и методы исследований. Общая эксергия экосистемы, складывающаяся из химической энергии органического вещества биомассы и информации, заключенной в живых организмах, рассчитывается как [1]:

hxlKlz^Cj ¦ fjj ^                 [г детритного эквивалента м" ]   (1)

где Ех -эксергия, Дж; R - газовая постоянная, Дж Моль"1 К"1; Т - температура, К; Cj - биомасса компонента /, г-м" ; Д - пересчетный коэффициент, отражающий содержание информации в данном организме. Эксергия, рассчитанная таким образом, сейчас обычно называется эко-эксергией (иногда индексом эксергии) для того, чтобы отличать её от физической или технологической эксергии

[V].

Другой индикатор состояния здоровья экосистемы, основанный на эко-эксергии, - структурная (специфическая, удельная) эко-эксергия. Это эко-эксергия, отнесенная к общей биомассе [1, 8]. В отличие от эко-эксергии она не зависит от общей биомассы и отражает способность экосистемы принимать и перерабатывать поток энергии из внешних источников, одновременно указывая на степень развитости экосистемы, её сложность и уровень эволюционного развития составляющих её организмов. Она рассчитывается как

N             N

&»=(ЕсґЮ-(Ес,ґ.                                   [1]                         (2)

С помощью эко-эксергии мы можем оценивать следующие аспекты состояния экосистемы: 1) удаленность от термодинамического равновесия, т.е. общую меру сложности экосистемы; 2) структурные (биомассу и развитость трофической сети) и функциональные (информационная насыщенность) параметры; 3) способность экосистемы к выживанию.

Структурная эко-эксергия отражает 1) эффективность использования энергии экосистемой; 2) относительное содержание информации в экосистеме и, следовательно, способность экосистемы к саморегуляции.

Расчет эксергии осуществлялся по данным, собранным на Женевском озере за 30 лет. Отбор проб осуществлялся ежемесячно с 1974 по 1981 гг., затем - дважды в месяц на станции, расположенной в середине озера (рис. 1). Температура воды, содержание растворенного неорганического фосфора определя-

40    ---------------------------------------------------------------------------------------------------

Научно-практический журнал "Вестник ИрГСХА". Выпуск 48


БИОЛОГИЯ. ОХРАНА ПРИРОДЫ

лись от поверхности до дна. Пробы фитопланктона отбирались с глубин от поверхности до Юме 1974 до 2001 г., затем - до 20 м с помощью пробоотборника (оригинальная конструкция Ж.П. Пеллетье, Тононская лимнологическая станция). Пробы фитопланктона фиксировались раствором Люголя. Зоопланктон отбирался планктонной сетью с диаметром пор 200 мкм от поверхности до глубины 50 м и фиксировался формалином. Пробы фитопланктона разбирались в счетных камерах с помощью инверсионного микроскопа, для определения биомассы рассчитывались биообъемы по геометрическим моделям. Пробы зоопланктона обрабатывались под световым микроскопом. Определялись стадии развития копепод. До 1984 г. Зоопланктон определялся до семейств, позже - до видового уровня.

Рисунок 1 - Батиметрическая карта Женевского озера. SH2 - станция отбора проб.

Расчет эко-эксэргии выполнялся с учетом следующих компонентов планктона: диатомовые, динофитовые, синезеленые водоросли, остальной фитопланктон, кладоцеры и копеподы. Все биомассы взяты из прямого обсчета проб, коэффициэнты р взяты из [9] и составляли 66 для диатомовых водорослей, 15 - для синезеленых, 18 - для динофитовых, 20 - для остального фитопланктона, 232 - для кладоцер и 240 - для копепод.

Результаты и обсуждение. Из результатов, представленных на рис. 2, видны колебания биомассы планктона, причем заметна тенденция роста биомассы фитопланктона. Значения эко-эксергии также колеблются, то превышая, то опускаясь ниже границ зоны "среднее значение ± среднеквадратичное отклонение". То же самое касается и структурной эко-эксэргии, которая, к тому же, демонстрирует тенденцию к снижению. Колебания значений эко-эксэргии и структурной эко-эксэргии были более выражены и часты в период, когда озеро подвергалось эвтрофированию до середины 1990-х годов [4-6]. Интересно, что при анализе динамики эко-эксэргии байкальского планктона [2, 3] было показано, что колебания эко-эксэргии и структурной эко-эксэргии в районе БЦБК значительно сильнее, чем в чистом районе озера.

----------------------------------------------------------------------------------------------------      41

Научно-практический журнал "Вестник ИрГСХА". Выпуск 48


БИОЛОГИЯ. ОХРАНА ПРИРОДЫ

Очевидна необходимость более тщательного анализа динамики пелагической экосистемы озера для объяснения нарастания биомассы фитопланктона после снижения поступления фосфатов в озеро и, особенно, снижения структурной эко-эксэргии, которое, как правило, указывает на неблагоприятные изменения [1, 8, 9]. Now it is clear the necessity to analyse these phenomena in details and to find the reasons of exergy disturbances, especially of eco-exergy decrease for Lake Leman.

Выводы. 1. Продемонстрирована плодотворность использования эко-эксэргии и структурной эко-эксэргии, как одного из параметров экологического мониторинга.

2. Колебания эко-эксэргии и структурной эко-эксэргии в период, когда озеро подвергалось эвтрофированию, были значительно сильнее, чем при снятии значительной части фосфорной нагрузки. Современное снижение структурной эко-эксэргии требует пристального изучения, поскольку является косвенным индикатором неблагоприятных изменений в экосистеме.

Ключевые слова: Целевая функция, эксергия, структурная эксергия, эко-эксергия, индекс эксергии, Женевское озеро, здоровье экосистем.

Key words: Goal function, exergy, structural exergy, eco-exergy, exergy index, Lake Geneva, health of ecosystems.

Список литературы

  1. Зилов E.A. Возможность использования целевых функций для оценки "здоровья" водных экологических систем: эксэргия / Е.А. Зилов IIСибирс. экол. журн. 2006, № 3. - С. 269-284.
  2. Мокрый А.В. Динамика эксэргии в районе города Байкальска / А.В. Мокрый, Е.А. Зилов, Ф.-Л. Шу // Изв. Иркутс. гос. эконом, академии (Байкальский государственный университет экономики и права). 2010, № 4. - С. 328 - 333.
  3. Мокрый А. В. Использование структурной эксэргии в качестве интегрального показателя состояния экосистемы I А.В. Мокрый, Е.А. Зилов IIИзв. Самаре. НЦ РАН. 2006, vol. 8, №3.-С. 93-98.
  4. Anneville О. Long-term study (1974-1998) of seasonal changes in the plankton in Lake Geneva: a multi-table approach / O. Anneville, V. Ginot, J.-C. Druart, N. Angeli II Journal of Plankton Research. 2002, Vol. 24. -P. 993-1007.
  5. Anneville O. Long-term changes in the copepod community of Lake Geneva / O. Anneville, J.C. Molinero, S. Souissi, G. Balvay, D. Gerdeaux II Journal of Plankton Research. 2007, vol. 29.-P. 145-159.
  6. Anneville O. Influences of human activity and climate on the stock-recruitment dynamics of whitefish, Coregonus lavaretus, in Lake Geneve / O. Anneville, S. Soussi., J.C. Molinero, D. Gerdeaux II Fisheries Management and Ecology. 2009, Vol. 16. - P. 492-500.
  7. Jorgensen S.E. Application of holistic thermodynamic indicators / S.E. Jorgensen II Ecological Indicators. 2006, vol. 6. - 24-29.
  8. Silow E.A. The changes of ecosystem goal functions in stressed aquatic communities / E.A. Silow II The Journal of Lake Science. 1998, Vol. 10, Suppl. -P. 421-435
  9. Silow E.A. Exergy as a Tool for Ecosystem Health Assessment / E.A. Silow, A. V. Mokry II Entropy. 2010, V. 12, № 4. -P. 902-925.

References

  1. Zilov E.A. Vozmozhnost'ispol'zovanijacelevyhfunkcijdljaocenki "zdorov'ja" vodnyhjekologicheskihsistem: jeksjergijaIE.A. Zilov // Sibirs. jekol. Zhurn, 2006, no. 3, pp. 269-284.
  2. Mokryj A.V. DinamikajeksjergiivrajonegorodaBajkal'skaIA.V. Mokryj, E.A. Zilov, F.-L. Shu // Izv. Irkuts. gos. jekonom. akademii (Bajkal'skij gosudarstvennyj uni-versitet jekonomiki i prava), 2010, no. 4, pp. 328 - 333.

----------------------------------------------------------------------------------------------------      43

Научно-практический журнал "Вестник ИрГСХА". Выпуск 48


БИОЛОГИЯ. ОХРАНА ПРИРОДЫ

  1. Mokryj А. V. Ispol'zovaniestrukturnojjeksjergiivkachestveintegral'nogopokazateljasostojanijajekosistemyIA.V. Mokryj, E.A. Zilov // Izv. Samars. NC RAN, 2006, vol. 8, no.3, pp. 93-98.
  2. Anneville O. Long-term study (1974-1998) of seasonal changes in the plankton in Lake Geneva: a multi-table approach I O. Anneville, V. Ginot, J.-C. Druart, N. Angeli // Journal of Plank-ton Research, 2002, vol. 24, pp. 993-1007.
  3. Anneville O. Long-term changes in the copepod community of Lake Geneva I O. Anneville, J.C. Molinero, S. Souissi, G. Balvay, D. Gerdeaux // Journal of Plankton Research, 2007, vol. 29, pp. 145-159.
  4. Anneville O. Influences of human activity and climate on the stock-recruitment dynamics ofwhitefish, Coregonus lavaretus, in Lake Geneve I O. Anneville, S. Soussi., J.C. Molinero, D. Gerdeaux // Fisheries Management and Ecologym, 2009, vol. 16, pp. 492-500.
  5. Jnrgensen S.E. Application of holistic thermodynamic indicators I S.E. Jnrgensen // Ecological Indicators, 2006, vol. 6, pp.24-29.
  6. Silow E.A. The changes of ecosystem goal functions in stressed aquatic communities I E.A. Silow // The Journal of Lake Science, 1998, Vol. 10, no.l, pp. 421-435
  7. Silow E.A. Exergy as a Tool for Ecosystem Health Assessment I E.A. Silow, A.V. Mo-kry // Entropy, 2010, Vol. 12, no.4, pp. 902-925.

UDC 574.5

Summary LONG-TERM DYNAMICS ECO-EXERGY IN LAKE GENEVA Zilov E.A., Anneville O., Montuel B.

The structure of eco-exergy reflects 1) the energy efficiency of the ecosystem, and 2) the relative content of the information in the ecosystem, and consequently, the ability of ecosystems to its self-regulation.

The long-term dynamics of the eco-exergy in Lake Geneva has been presented. The results indicate significant variations of exergy indices in the period of 1970 - 1990, when the lake has suffered from pollution, and the relative stabilization of the performance to date.

The fruitfulness of the use of eco-exergy and structural eco-exergy as one of the parameters for environmental monitoring is shown.

Сведения об авторах: Зилов Евгений Анатольевич - доктор биологических наук, профессор кафедры водных ресурсов ЮНЕСКО. Иркутский государственный университет (664003, Россия, г. Иркутск, ул. Ленина, 3, тел. 8 9025780068, e-mail: eugenesilow@gmail.com).

Анневиль Орлэйн - доктор философии, ассистент кафедры водных ресурсов ЮНЕСКО. Савойский университет (Universite de Lyon Quartier Sergent Blandan 37, rue du Repos 69361 Lyon cedex 07+33(0)4 37 37 26 70 contact(at)universite-lyon.fr, phone: +33(0)450267803, e-mail: orlane.anneville@tho-non. inra.fr).

Монтюэль Бернар - доктор философии, профессор кафедры водных ресурсов ЮНЕСКО. Савойский университет (Universite de Lyon Quartier Sergent Blandan 37, rue du Repos 69361 Lyon cedex 07+33(0)4 37 37 26 70 contact(at)universite-lyon.fr, рЬопе:тел. 833 (0)4 50267803, e-mail: bernard.montuelle@thonon.inra.fr).

Information about the authors: Zilov Evgeny A. - PhD in Biology, Doctor of Biological Sciences, Professor, Department of Water Resources UNESCO, Irkutsk State University (Lenina, 3, Irkutsk, Russia, 664003, phone:   8 9025780068, e-mail: eugenesilow@gmail.com).

Anneville Orlain - PhD in Philosophy, Doctor of Philosophical Sciences, Assistant of Department of Water Resources UNESCO, University of Savoy (Universite de Lyon Quartier Sergent Blandan 37, rue du Repos 69361 Lyon cedex 07+33(0)4 37 37 26 70 contact(at)universite-lyon.fr, phone:phone: 833 (0)4 50267803, e-mail: orlane.anneville@tho-non.inra.fr).

Montuel Bernard Монтюэль Бернар - - PhD in Philosophy, Doctor of Philosophical Sciences, Professor of Department of Water Resources UNESCO, University of Savoy (Universite de Lyon Quartier Sergent Blandan 37, rue du Repos 69361 Lyon cedex 07+33(0)4 37 37 26 70 contact(at)universite-lyon.fr, phone:phone: 833 (0)4 50267803, e-mail: bernard.montuelle@thonon.inra.fr).

44    ---------------------------------------------------------------------------------------------------

Научно-практический журнал "Вестник ИрГСХА". Выпуск 48


БИОЛОГИЯ. ОХРАНА ПРИРОДЫ

УДК 574.5

ЗАДАЧИ СРАВНИТЕЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ МНОГОЛЕТНЕЙ ДИНАМИКИ СООБЩЕСТВ ОЗЕР БАЙКАЛ И ХУБСУГУЛ

1                2

Е.А. Зилов, Б. Болдгив

Научно-исследовательский институт биологии Иркутского государственного университета,

г. Иркутск, Россия Кафедра водных ресурсов ЮНЕСКО Национальный университет Монголии, г. Улан-Батор, Монголия

Кафедра экологии

Предлагается провести инвентаризацию результатов, накопленных за 50 лет (1960-1995 гг. - советско-монгольская экспедиция, 1990-е гг. - монголо-американо-японская экспедиция, 2004-2009 гг. - американо-монгольская экспедиция) наблюдений за гидрометеорологическими показателями и параметрами состояния планктонного и бентосного сообществ, населения рыб и птиц озера Хубсугул. выявить лакуны в имеющемся массиве данных, провести работу по сбору необходимых для анализа данных, создать соответствующие базы данных, провести сбор дополнительных гидрометеорологических и биологических данных в полевых условиях, проанализировать долговременную пространственно-временную динамику показателей, выявить наличие трендов, с помощью методов многомерной статистики установить наличие или отсутствие ее связи с гидрометеорологическими показателями.

В настоящее время стало чрезвычайно популярно списывать экологические проблемы на глобальные изменения. Не обошел этот процесс и вопросы охраны водных ресурсов, в частности, состояния озерных экосистем. Действительно, средняя глобальная температура на Земле поднялась на 0,74 °С за последние 100 лет. Согласно современной, но все же не общепринятой точке зрения, рост средней глобальной приземной температуры воздуха в будущем составит от 0.1 до 0.3 °С в десятилетие, и к 2100 г. превышение "нормального" значения температуры будет составлять 1.8-5.0 °С [25].

Представить последствия климатических изменений для озерных экосистем не очень сложно. Хотя изменения климата сказываются на всех важных метеорологических факторах, однако ведущим процессом является, очевидно, изменение температуры воздуха. Долговременное повышение температуры воздуха, которого следует ожидать в результате парникового эффекта, неизбежно должно вызывать общее повышение температуры поверхности озера и усиливать его температурную стратификацию. За повышением температуры поверхностного слоя воды должно последовать повышение температуры воды всего эпилимниона, а затем и гиполимниона. Можно с уверенностью предсказать, что рост температуры воды эпилимниона усилит температурный и плот-ностной градиенты в металимнионе (термоклине) и, следовательно, температурная стратификация водного тела будет более устойчивой. Равномерное увеличение температуры воды для всех глубин приведет к большему уменьшению плотности в эпилимнионе, чем в гиполимнионе, и, соответственно, к росту градиента плотности в металимнионе. Если климатические изменения имеют место, то они должны отразиться и на гидрохимическом режиме озер, так как эти

----------------------------------------------------------------------------------------------------      45

Научно-практический журнал "Вестник ИрГСХА". Выпуск 48


БИОЛОГИЯ. ОХРАНА ПРИРОДЫ

изменения могут сказываться на физико-химических процессах как в водосборном бассейне, так и в самом водном теле. Так, следует ожидать снижения концентрации кислорода и роста концентрации биогенных элементов, в частности, фосфатного фосфора и нитратного азота в гиполимнионе, которые должны последовать за ужесточением температурной стратификации. Кроме того, прогрев воды гиполимниона может увеличить бактериальное разложение и последующие дефицит кислорода и снижение концентрации растворенных органических веществ в воде. С другой стороны, укорочение подледного периода должно снижать вероятность установления аноксии в эвтрофных водоемах подо льдом. Понятно, что столь серьезные изменения гидрологического режима и гидрохимической обстановки в водоеме должны сказаться и на биоте. Следует ожидать усиления развития фитопланктона, возможно, изменения его состава, интенсификации микробиальных процессов, изменений в видовом составе зоопланктона и населения рыб [1].

Следует отметить, что в очень многих озерах действительно наблюдаются указанные гидрофизические и гидрохимические явления: повышение температуры воды, увеличение объема эпилимниона, удлинение сроков прямой стратификации, сокращение времени ледового сезона, снижение концентрации кислорода (вплоть до аноксии) в гиполимнионе, рост концентрации фосфора в гиполимнионе. Среди биологических процессов можно отметить и участившиеся случаи массового развития цианобактерий и других водорослей, существенное увеличение первичной продукции в течение XX в., увеличение доли мелких водорослей в фитопланктоне.

В настоящее время существует менее 50 рядов наблюдений продолжительностью дольше 35-ти лет для озерных экосистем [18]. Наша база данных для озера Байкал охватывает 65 лет наблюдений, для озера Хубсугул собраны, но не организованы в базы данных материалы за 50 лет наблюдений. Из того, что уже сделано и опубликовано, можно заключить, что озерные экосистемы -исключительно удобные индикаторы изменения климата. В отличие от наземных экосистем они суммируют и усиливают самую разную информацию со всего водосбора [7, 11]. Многие интегральные показатели состояния экосистем измеряются в озерах проще, чем в наземных биоценозах. Реакция биологических компонентов экосистем на климатические изменения часто регистрируется раньше, чем мы можем с уверенностью говорить о достоверных изменениях климата [27].

Сейчас уже отмечено, что глобальные изменения климата определенно вызывают постепенное усиление роли в фитопланктоне мелкоклеточных форм, по сравнению с крупноклеточными во многих озерах. Увеличение доли мелкоклеточных, быстро делящихся водорослей в сообществе, приводит, с одной стороны, к улучшению кормовых условий для инфузорий, жгутиконосцев, кла-доцер-фильтраторов, ухудшая, с другой стороны, кормовые условия копепод-хватателей и макрозоопланктона. Изменения видового состава и/или соотношения систематических групп в раковом зоопланктоне отмечается многими исследователями. Среди других факторов, влияющих на всю структуру сообщества, следует упомянуть кроме отмечавшегося изменения размеров автотрофов,

46    ---------------------------------------------------------------------------------------------------

Научно-практический журнал "Вестник ИрГСХА". Выпуск 48


БИОЛОГИЯ. ОХРАНА ПРИРОДЫ

обрыв трофических связей из-за сдвигов сроков стратификации и перемешивания, возрастание роли микробиальной петли в трофической структуре сообщества. Однако отмечаются и процессы прямо противоположной направленности

[1].

В регионе озера Байкал также отмечаются процессы, которые, в принципе, можно связать с глобальными изменениями [21]. Приземная температура воздуха за последние 100 лет здесь выросла на 1.2 °С, начало ледостава на Байкале теперь запаздывает на 10 дней, а вскрытие ото льда начинается раньше на 7 дней [6]. Температура верхнего 50-метрового слоя воды для сезона максимального прогрева выросла на 1.9 °С за последние 40 лет [12]. Последние работы коллектива НИИ биологии ИГУ, проведенные в соавторстве с коллегами из Германии и Чехии [7, 26], США [5, 10, 15], выявили, что температура воды Байкала на разных глубинах повышается, отмечаются некоторые изменения биологических параметров. Но эти изменения, включая усиление развития летнего мелкоклеточного фитопланктона [13], снижение доли в зимнем фитопланктоне крупноклеточных диатомовых эндемичных водорослей [20], снижение численности и биомасс подледных эндемичных коловраток, рост доли циклопа и кладоцер в летнем зоопланктоне [17] могут быть вызваны и не изменениями температурного режима, а либо антропогенным химическим воздействием (эвтрофированием, токсификацией), достаточно заметным на Байкале [2], либо внутренними автоколебательными процессами [3, 4, 21-24].

Для выяснения - являются ли наблюдаемые процессы результатом климатических изменений, или последствиями загрязнения идеально было бы сравнить динамику планктона озера Байкал ("эксперимент") с динамикой планктона такого же озера, испытывающего те же климатические воздействия, но не подверженного химическим антропогенным воздействиям ("контроль"). Такое озеро есть.

Озеро Хубсугул является уникальной лабораторией для исследования воздействия климатических изменений на крупные водные экосистемы. В регионе озера отмечается быстрый рост температуры воздуха, таяние вечной мерзлоты [19], сопровождающееся изменением сезонного притока с водосбора [14], пересыхание многих притоков. Период ледостава на оз. Хубсугул сократился за последние 40 лет на 40 дней, температура воздуха в регионе исследований выросла в среднем на 1.7 °С [19]. Более быстрый рост температуры отмечен для зимы [16] участились экстремальные климатические явления.

В то же время оз. Хубсугул практически не подвержено антропогенному воздействию - в его бассейне не строились плотины, не происходило перестройки ландшафтов, нет городов, не отмечено биоинвазий, нет точечных источников химического загрязнения. Это отсутствие дополнительных воздействий делает оз. Хубсугул уникальным объектом для изучения воздействия климатических изменений на природные водные экосистемы.

Оз. Хубсугул (площадь поверхности: 2760 кв. км, максимальная глубина: 262 м) - 17-е по объему пресноводное озеро мира и самое большое озеро Монголии. Из озера вытекает р. Эг, впадающая в р. Селенга - крупнейший приток оз. Байкал. Оз. Хубсугул, как и Байкал, - древнее (его возраст определяется в 2-

----------------------------------------------------------------------------------------------------      47

Научно-практический журнал "Вестник ИрГСХА". Выпуск 48


БИОЛОГИЯ. ОХРАНА ПРИРОДЫ

5 млн. лет) ультраолиготрофное рифтовое озеро, характеризующееся своеобразной флорой и фауной.

Экосистема озера Хубсугул представляет уникальную возможность исследования воздействия климатических изменений на экологию озера. До сих пор, под таким углом зрения, материалы по озеру Хубсугул не рассматривались, временная динамика не изучалась, параллельного сравнения изменений экосистем озер Хубсугул и Байкал не выполнялось.

Материалы для такого сравнения, тем не менее, есть. Самый первый договор о международном научном сотрудничестве ИГУ заключил в ноябре 1958 г. с Монгольским государственным университетом (МоГУ) о совместном проведении научно-исследовательских работ на озере Хубсугул. В 1960-е гг. регулярно проводились совместные исследования оз. Хубсугул. В феврале 1970 г. было подписано соглашение о дружбе и сотрудничестве между двумя университетами. Тогда и была основана Советско-Монгольская комплексная Хубсу-гульская экспедиция на базе ИГУ и Монгольского государственного университета при активном участии ученых Монгольской Академии наук, СО АН СССР и других вузов г. Иркутска. В работе комплексной Хубсугульской экспедиции ежегодно участвовали от 50 до 70 человек с советской и 20 чел. с монгольской стороны. В задачу экспедиции входило комплексное исследование природных условий и ресурсов Монголии, обучение студентов, подготовка высококвалифицированных научных и педагогических кадров. Участниками экспедиции проведено комплексное изучение экосистемы озера, природных вод бассейна озера Хубсугул, минеральных вод Монголии, издан "Атлас озера Хубсугул" (1989), карта "Минеральные воды Монголии" (2 издания), выпущено 10 монографий и 15 сборников трудов экспедиции, подготовлено и защищено более 300 курсовых и дипломных работ, 30 кандидатских и 6 докторских диссертаций. Таким образом, наши университеты располагают материалами о состоянии планктона озера Хубсугул в 1950-е - 1980-е гг.

В 1990-е годы Национальный университет Монголии был одним из организаторов комплексной монголо-американо-японской экспедиции, в 2000-е -американо-монгольской экспедиции. Материалы этой работы и части предшествующих исследований были также монографически обобщены [9].

Для решения проблемы - что является ведущим фактором отмечающихся в планктоне озера Байкал явлений, следует провести инвентаризацию результатов накопленных за 50 лет (1960-1995 гг. - советско-монгольская экспедиция, 1990-е гг. - монголо-американо-японская экспедиция, 2004-2009 гг. - американо-монгольская экспедиция) наблюдений за гидрометеорологическими показателями и параметрами состояния планктонного и бентосного сообществ, населения рыб и птиц озера Хубсугул, выявить лакуны в имеющемся массиве данных, провести работы по сбору необходимых для анализа данных, создать соответствующие базы данных, провести сбор дополнительных гидрометеорологических и биологических данных в полевых условиях, проанализировать долговременную пространственно-временную динамику показателей, выявить наличие трендов, с помощью методов многомерной статистики установить наличие или отсутствие ее связи с гидрометеорологическими показателями.

48    ---------------------------------------------------------------------------------------------------

Научно-практический журнал "Вестник ИрГСХА". Выпуск 48


БИОЛОГИЯ. ОХРАНА ПРИРОДЫ

Ключевые слова: Озеро Байкал, озеро Хубсугул, планктон, климатические изменения, антропогенное воздействие.

Keywords: Lake Baikal, Lake Hovsgol, plankton, climate change, human impact.

Список литературы

  1. Зилов E. А. Современная лимноэкология - смена парадигм? / Е. А. Зилов IIИзв. ИГУ. Серия "Биология. Экология". 2009, Т. 2, № 1. - С. 35-39.
  2. Зилов Е.А. Современное состояние химического загрязнения озера Байкал: Источники и агенты / Е.А. Зилов, П.А. Орлов IIВестник ИрГСХА. 2011, Вып. 45. - С. 32-37.
  3. Зилов Е. А. Анализ и прогноз изменений водных экосистем на основе модельных экспериментов IE. А. Зилов. - Иркутск: Изд-во ИГУ, 2010. - 231 с.
  4. Зилов Е. А. Математическое моделирование экосистемы озера Байкал: вчера, сегодня, завтра /Е. А. Зилов IIИзв. Самарского НЦ РАН. 2006, Т. 8, № 3. - С. 58-64.
  5. Изместъева Л. Р. Сезонная динамика массовых родов фитопланктона в озере Байкал / Л. Р. Изместъева, М. В. Мур, С. Э. Хэмптон, Е. А. Зилов IIИзв. Самарского НЦ РАН. 2006, Т. 8, №3.-С. 191-196.
  6. Шимараев М. Н. О влиянии Северо-Атлантического колебания (NAO) на ледово-термические процессы на Байкале IМ. Н. Шимараев IIДоклады АН. 2008, Т. 423. № 3. - С. 397-400.
  7. Fietz S. Regional, vertical and seasonal distribution of phytoplankton and photosynthetic pigments in Lake Baikal / S. Fietz, G. Kobanova, L. Izmest 'eva, A. Nicklisch II J. Plankton Res. 2005, V. 27.-P. 793-810.
  8. Gerten D. Climate-driven changes in spring plankton dynamics and the sensitivity of shallow polymictic lakes to the North Atlantic Oscillation / D. Gerten, R. Adrian II Limnol. Ocea-nogr. 2000, Vol. 45. -P. 1058-1066.
  9. Goulden C.E. The geology, biodiversity and ecology of Lake Hovsgol (Mongolia) C.E.Goulden, TSitnikova, J.Gelhaus, B. Boldgiv - Leiden: Backhuys Publishers, 2006. - 525 p.
  10. Hampton S.E. Sixty years of environmental change in the in the world's largest freshwater lake - Lake Baikal, Siberia / S.E. Hampton, L.R Izmest 'eva, M. V. Moore, S.L. Katz, B. Dennis, E.A. Silow II Global Change Biology. 2008, Vol.14. - P. 1947-1958.
  11. Hostelter S. W. Response of North American freshwater lakes to simulated future changes / S. W. Holstelter, E.E. Small II J. Amer. Water Resour. Assoc. 1999, V. 35. - P. 1625-1637.
  12. Izmest'eva L.R. Long-Term Dynamics of Lake Baikal Pelagic Phytoplankton under Climate Change IL. R. Izmest'eva, E. A. Silow, andE. Litchman II Inland Water Biology. 2011, Vol. 4, No. 3.-P. 301-307.
  13. Izmestyeva L. Long-term dynamics of summer community of Baikal phytoplankton and climate change / L. Izmestyeva, E. Silow II 13th World Lake Papers. - Shiga: ILEC. 2010, 4 p. -http ://wldb .ilec. or.j p/data/ilec/WLC 13_Papers/others/9.pdf
  14. Ma X. Hydrological regime analysis of the Selenge River basin, Mongolia. // X. Ma, T. Yasunari, T. Ohata, L. Natsagdorj, G Davaa, D. Oyunbaatar //Hydrological Processes. 2003, Vol. 17.-P. 2929-2945.

15.MooreM. V. Climate Change and the World's "Sacred Sea"—Lake Baikal, Siberia / M. V. Moore, S. E. Hampton, L. R Izmest 'eva, E. A. Silow, E. V. Peshkova, В. К Pavlov II BioS-cience. 2009, Vol. 59, N 5. -P. 405-417.

  1. Nandintsetseg B. Trends in extreme daily precipitation and temperature near Lake Hovsgol, Mongolia / B. Nandintsetseg, J.S. Greene, C.E. Goulden II International Journal of Climatology. 2007, Vol. 27. -P. 341-347.
  2. Pislegina E. Long-term dynamics of Baikal zooplankton and climate change / E. Pisle-gina, E. Silow II 13th World Lake Conference Papers. - Shiga: ILEC. 2010, 4 p. -http ://wldb .ilec. or.j p/data/ilec/WLC 13_Papers/others/l 0.pdf
  3. Rosenzweig C. Attributing physical and biological impacts to anthropogenic climate change / C. Rosenzweig, D. Karoly, M. Vicarelli, P. Neofotis, Q. Wu, G Casassa, A. Menzel, T. L. Root, N. Estrella, B. Seguin, P. Tryjanowski, C. Liu, S. Rawlins, A. Imeson II Nature. 2008, Vol. 453.-P. 353-357.
  4. Sharkhuu A. Permafrost monitoring in the Hovsgol mountain region, Mongolia / A.

----------------------------------------------------------------------------------------------------      49

Научно-практический журнал "Вестник ИрГСХА". Выпуск 48

 



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.