Сжигание сульфатного скипидара, образующегося в качестве побочного продукта целлюлозно-бумажных
комбинатов в ходе сульфатной варки целлюлозы, наносит непоправимый экологический вред окружающей среде,
так как он содержит в составе большое количество токсичных серосодержащих соединений, образующихся при
горении диоксида серы. Поэтому активно ведутся поиски методов удаления сернистых соединений из состава
сульфатного скипидара, способных сделать очищенный продукт пригодным к промышленному использованию.
Проблема комплексной переработки и рационального использования скипидара заключается главным образом
в налаживании безотходного использования сырья с целью получения полезных продуктов. Однако отсутствие
селективности превращения терпеновых соединений, являющихся основными компонентами скипидара, и сложность
их разделения препятствуют разработке эффективных методов переработки скипидара. В связи с этим очищенный
скипидар применяется в основном в качестве растворителя для лаков и красок. Терпены и их производные находят
широкое применение в органическом синтезе биологически активных веществ, антиоксидантов, пестицидов, гербицидов,
в парфюмерной промышленности для получения душистых веществ (линалоол, гераниол, нерол, цитронеллол), для
синтеза соединений, обладающих выраженной инсектицидной, реппелентной, антимикробной, противовоспалительной,
гипогликемической и другими видами биологической активности, а серосодержащие соединения могут применяться
в органическом синтезе для получения растворителей, ионообменных смол, красителей, в синтезе моющих средств
и реагентов для химической промышленности (сульфохлоридов, тиолсульфонатов, сульфоксидов).
Статья опубликована в № 1 за 2019 год DOI: 10.25750/1995-4301-2019-1-012-022
Просмотров: 35
Многомерный статистический анализ экологических сообществ (обзор)
В.К. Шитиков, Т.Д. Зинченко
Раздел: Теоретические проблемы экологии
Современный подход к изучению экологии сообществ предполагает интеграцию и совместную обработку
больших массивов наблюдений. При этом обычно привлекаются разнообразные показатели (популяционные,
фенотипические, генетические, химические, ландшафтно-географические), которые характеризуются значительной
временной и пространственной изменчивостью. Целью проводимого статистического анализа является выявление
значимых связей таксономической структуры с характеристиками биотопов и факторами окружающей среды.
В его основе обычно лежат многомерные методы, позволяющие выполнять оптимальное проецирование данных
с большим числом переменных в пространствах с малой размерностью.
В статье подробно рассматривается эволюция алгоритмов многомерного анализа, начиная с классической
непрямой ординации на основе главных компонент (PCA) до современных интегрированных симметричных
методов, нашедших применение в omics-технологиях. Выделяется класс алгоритмов, основанных на вычислении
матриц дистанций, таких как метрическое (PCoA) и неметрическое (NMDS) многомерное шкалирование, а также
рассматриваются достоинства и недостатки их использования. Обсуждается зависимость результатов анализа
избыточности (RDA) и канонического анализа соответствий (ССА) от характера распределения исходных данных
и даются рекомендации по их предварительной трансформации.
Показана роль таких симметричных методов, как двухблочный алгоритм частных наименьших квадратов
(2B-PLS) и анализ совместной инерции (CIA), которые путём разложения по осям многомерной ковариации
позволяют установить, какие виды из разных комплексов наблюдений в наибольшей мере ассоциированы друг с
другом. Прокрустов анализ (PCIA) широко используется для выявления изменений видового состава изучаемого
региона до и после некоторого события (например, антропогенного воздействия). Обобщённые алгоритмы
прокрустова и канонического анализа (GPA, RGCCA, DIABLO) работают с большим числом таблиц и позволяют
исследовать динамику структуры сообществ за несколько последовательных периодов времени, а также наилучшим
образом сформировать консенсусную конфигурацию.
Даны ссылки на многочисленные примеры использования методов ординации в отечественной и зарубежной
литературе. Показаны основные перспективы развития многомерных методов в экологии сообществ.
Ключевые слова: многомерная ординация, анализ главных компонент, анализ соответствий, неметрическое шкалирование, канонический анализ, двухблочные алгоритмы, прокрустов анализ, анализ совместной инерции
Статья опубликована в № 1 за 2019 год DOI: 10.25750/1995-4301-2019-1-005-011
Просмотров: 38
Альгологический анализ состояния почв в районе объекта «Марадыковский» после прекращения его функционирования
Л.В. Кондакова, К.А. Безденежных, Т.Я. Ашихмина
Раздел: Мониторинг антропогенно нарушенных территорий
Проведён анализ результатов мониторинговых исследований почвенной альгофлоры лесных и луговых экосистем
в районе объекта «Марадыковский» за период до начала его деятельности и после прекращения функционирования.
Видовое разнообразие альгофлоры лесных экосистем, отмеченное до начала деятельности объекта, составляло 71 вид,
после прекращения его работы отмечено 60 видов. В луговых экосистемах соответственно выявлено 123 вида до начала
функционирования объекта и 95 видов после. Численность микрофототрофов варьирует в лесных экосистемах от
59,3 до 280,5 тысяч клеток на 1 г воздушно-сухой почвы. По численности преобладают зелёные водоросли (от 41,3
до 263,3 тыс. кл./г почвы). На участках мониторинга луговых экосистем количественные показатели альгофлоры
варьируют в пределах от 71,6 до 447,1 тыс. кл./г почвы с доминированием зелёных водорослей. Таксономическая
структура альгофлоры представлена отделами Chlorophyta, Bacillariophyta, Ochrophyta. Cyanobacteria представлены в
хвойных лесных экосистемах незначительным числом видов, в луговых экосистемах они составляют до 29% видового
разнообразия. Отмечено некоторое уменьшение видового разнообразия альгофлоры жёлтозелёных водорослей и
ЦБ за период деятельности объекта и наметившееся увеличение числа видов после прекращения его деятельности.
Ключевые слова: альгофлора, почвенные водоросли, цианобактерии, жизненные формы почвенных водорослей, численность клеток, биомониторинг
Статья опубликована в № 1 за 2019 год DOI: 10.25750/1995-4301-2019-1-023-029
Неконтролируемое распространение борщевика Сосновского (Heracleum sosnowskyi Manden.) в средней полосе
Российской Федерации является актуальной проблемой, так как площади, занятые растением, с каждым годом зна-
чительно увеличиваются.
Применяемые методы борьбы с борщевиком (выкашивание, обработка гербицидами, использование геотекстиля
и т. д.) недостаточно эффективны, так как его семена сохраняют всхожесть продолжительное время, а корни глубоко
проникают в почву. Данные методы не предполагают использование биомассы борщевика, которая может служить
источником физиологически активных веществ, в том числе пектиновых полисахаридов, содержание которых
в растении составляет 10–17%. Кроме того, строение и свойства водорастворимых гликанов борщевика Сосновского
изучены недостаточно полно.
Для получения водорастворимых полисахаридов использовали каллусную ткань стебля борщевика Сосновско-
го, так как культуры клеток и тканей растений являются модельным объектом для синтеза фитополисахаридов. Для
изучения состава и строения водорастворимых полисахаридов каллусной ткани борщевика использовали частичный
кислотный и ферментативный гидролиз, ультрафильтрацию, ионообменную хроматографию, а также метилирование.
Было показано, что водорастворимые гликаны каллуса борщевика представлены резервными полисахаридами –
арабинанами, галактанами и/или арабиногалактанами с содержанием уроновых кислот до 24%, а также пектиновыми
полисахаридами – линейным гомогалактуронаном (рамногалактуронаном) и рамногалактуронаном-I, с содержанием
галактуроновой кислоты 70,5–73,9%.
Результаты метилирования позволяют предположить, что углеводные цепи резервных полисахаридов образо-
ваны 1,5-связанными остатками L-арабинофуранозы, 1,6- и 1,3,6-связанными остатками D-галактопиранозы, 1,4- и
1,4,6-связанными остатками D-глюкопиранозы и 1,3,6-связанными остатками D-маннопиранозы, а на нередуци-
рующих концах их углеводных цепей локализованы терминальные остатки D-ксилопиранозы и D-глюкопиранозы.
В состав боковых углеводных цепей пектиновых полисахаридов входят 1,5-связанные остатки L-арабинофуранозы,
1,6- и 1,3,6-связанные остатки D-галактопиранозы, 1,4-связанные остатки D-глюкопиранозы, 1,4-связанные остат-
ки D-ксилопиранозы, 1,3,6-связанные остатки D-маннопиранозы, а также 1-связанные остатки D-глюкопиранозы
и D-ксилопиранозы.
Сельскохозяйственная экология предлагает новые методы и подходы к осуществлению производственных процессов, которые позволят снизить вредное влияние на окружающую среду. В статье изложены подходы к формированию комбинированной расчётной схемы процесса фракционирования зерновых материалов воздушным потоком в горизонтальном канале. Основной идеей метода является последовательное уточнение взаимного влияния зернового и воздушного потоков при расчёте поля скоростей воздуха и траекторий дисперсных частиц. Математическая модель движения воздушного потока построена на основе решения методом конечных элементов уравнений Лапласа для плоского потенциального течения с переменной скважностью. Дифференциальные уравнения движения дисперсных частиц решались численно, с применением метода усреднённого ускорения, с итерациями на каждом шаге и учётом распределения в канале поля скоростей воздушного потока.Комбинированная расчётная схема выполняется из нескольких итераций с поэтапным приближением к моделируемому процессу пневмосепарации. На первом этапе конечно-элементная модель течения воздушного потока строится без учёта влияния потока зернового материала. На втором этапе решаются дифференциальные уравнения движения частиц зернового материала. По решениям этих уравнений определяется зона большей или меньшей пористости. На следующем этапе проводится перерасчёт скоростей воздушного потока в канале с учётом пористости различных конечных элементов. В зависимости от скоростей воздушного потока изменяется результат решения дифференциальных уравнений движения дисперсных частиц. Таким образом происходит последовательное приближение к описанию процесса взаимодействия зернового и воздушного потоков.По предложенному алгоритму на языке C# разработана программа, предоставляющая возможность графического и числового контроля результатов расчёта. Интерфейс программы содержит три экранные формы с табличными исходными данными и схемой расположения конечных элементов, на которую, после вычислений, наносятся вектора скоростей воздушного потока и траектории частиц с заданными аэродинамическими свойствами.Представлены примеры расчёта. По их результатам предложено изменение величины и распределение скоростей воздушного потока на входе в канал, определены положения приёмников фракций в нижней части горизонтального пневмосепарирующего канала.
Статья опубликована в № 4 за 2018 год DOI: 10.25750/1995-4301-2018-4-024-030
Просмотров: 37
Прокариотические тест-модели в экотоксикологических исследованиях: перспективы и классификация (обзор)
Н. В. Дудчик, С. И. Сычик, В. В. Шевляков
Раздел: Теоретические проблемы экологии
Биологическое моделирование в системной экологии является эффективной технологией оценки биологического
действия факторов окружающей среды. В работе дано концептуальное обоснование разработки прокариотических
лабораторно-аналитических моделей, оценены преимущества и ограничения их экспериментального использования.
Предложена классификация прокариотических тест-моделей по уровню структурно-экологической организации,
свойствам тест-объекта (клетки, сообщества, популяции, микробиоценоз) и совокупности тест-реакций
(биоиндикаторов и биомаркеров). Дано определение тест-модели как единой системы, включающей тест-организм,
систему биомаркеров / биоиндикаторов, методику испытаний в соответствии с принципами надлежащей лабораторной
практики, критериальный аппарат для качественной/количественной оценки факторов окружающей среды разной
природы. Обоснованы понятия субпопуляционных и надпопуляционных тест-моделей, основанных на свойствах
микробных сообществ как целостных биологических единиц, регулирующих параметры жизнедеятельности в
зависимости от внешних факторов. Показано, что микроорганизмы являются релевантными тест-объектами для
разработки инновационных методик оценки влияния на организм факторов среды физической, химической и
биологической природы, что основано на особенностях структурно-экологической организации и многообразии
метаболических, динамических, морфологических, молекулярно-генетических и других свойств микроорганизмов,
целостности микробной культуры как системы, циклическом развитии популяций микроорганизмов в природе и
их постоянном взаимодействии с факторами окружающей среды.
Ключевые слова: микробиотесты, прокариотические тест-модели, классификация, биомаркеры, биоиндикаторы, ассоциации микроорганизмов
Статья опубликована в № 4 за 2018 год DOI: 10.25750/1995-4301-2018-4-005-012
Просмотров: 38
Влияние лесных пожаров на свойства почв (обзор литературы)
А. А. Дымов, Е. В. Абакумов, И. Н. Безкоровайная, А. С. Прокушкин, Я. В. Кузяков, Е. Ю. Милановский
Раздел: Теоретические проблемы экологии
Морфологические признаки влияния пирогенеза (формирование пирогенного горизонта, частичное обугливание
подстилок и иллюирование органических соединений) наиболее чётко проявляются в первое десятилетие после
пожара. Устойчивые к разложению продукты пирогенеза (угли, сажа) сохраняются в почвах до нескольких столетий.
Наиболее общими изменениями физико-химических свойств почв после пожаров являются снижение кислотности на
1–2 ед. pH, возрастание степени насыщенности основаниями, увеличение гидрофобности поверхности минеральных
горизонтов почв. Пожары приводят к увеличению ароматических структур в составе почвенного органического
вещества. После пожаров увеличивается содержание полиароматических углеводородов в почвах, уменьшаются
концентрации водорастворимых органических соединений. Для восстановления близких к исходным свойствам
почв после пожара необходимо от десятилетия до нескольких столетий.
Статья опубликована в № 4 за 2018 год DOI: 10.25750/1995-4301-2018-4-013-023
Просмотров: 49
Почвообразование на техногенных озерных илах
Е. В. Дабах
Раздел: Мониторинг антропогенно нарушенных территорий
Статья посвящена почвам техногенного ландшафта (Technosols по WRB), формирующимся на загрязнённых
техногенных озёрных отложениях, вышедших на дневную поверхность после изменения гидрологического
режима и прекращения поступления в озеро загрязнённых сточных вод. Исследуемая территория расположена
в долине р.Вятки в районе хвостохранилищ химических предприятий г. Кирово-Чепецка (Кировская область,
Россия). Мощность почвенного профиля ограничена плотной гипсовой коркой, залегающей на глубине 30 см и
способствующей переувлажнению почв. В отличие от окружающих кислых аллювиальных почв, они характеризуются
щелочной реакцией, контрастностью верхней и нижней частей молодой почвы. Участие аллювиального процесса и
влаголюбивой растительности в формировании профиля приводит к изменению состава и свойств почвы, особенно
верхних горизонтов. По сравнению с донными осадками и нижними слоями почв в верхних горизонтах выше доля
алюмосиликатного компонента в минералогическом и химическом составах, ниже щёлочность, резко снижается
уровень загрязнения. По биологическим показателям оторфованная подстилка и гумусовый горизонт близки к
гумусовым горизонтам окружающих аллювиальных почв.
Почвенный и растительный покровы, формирующиеся на техногенных озёрных илах в пойме, препятствуют
активному размыву в паводок нижележащей неоструктуренной загрязнённой «надкорковой» илистой массы
и растворению гипсовых новообразований – кор, сдерживающих подвижность мощной толщи загрязнённых
техногенных отложений.
Статья опубликована в № 4 за 2018 год DOI: 10.25750/1995-4301-2018-4-024-033
Просмотров: 36
Влияние содержания тяжёлых металлов в воде малых рек, используемой для полива кукурузы армянской популяции
А. Р. Сукиасян
Раздел: Мониторинг антропогенно нарушенных территорий
Экологическая безопасность малых рек для населения региона, их роль в формировании биоты во многом
определяются химическим составом воды. При изменении интенсивности действия климатических и антропогенных
факторов химический состав и, как следствие, качество воды могут существенно изменяться. В связи с этим проведение мониторинговых исследований состава воды этих источников представляется весьма актуальным. Изучены
особенности миграции ряда тяжёлых металлов (ТМ) в триаде вода-почва-растение на примере однолетнего травянистого культурного растения – сахарной кукурузы, произрастающего на прибрежных территориях реки Шнох.
В качестве контрольного растения использовалась кукуруза инбредной линии В73. В специально оборудованной
системой кондиционирования климатической комнате моделировали засуху изменением оптимальной относительной
влажности почвы опытных вазонов. В контрольных вазонах оптимальная относительная влажность почвы (ОВП)
составляла 54%, в случае умеренной засухи – 43%, при этом визуально не наблюдалось увядания листьев растения.
Во время моделирования сильной засухи оптимальная относительная влажность почвы составляла 34%, а увядание
листьев наблюдалось в течение дня. Содержание ТМ в образцах речной воды, прибрежной почвы и зёрен растений
осуществлялось с помощью портативного анализатора «Thermo Scientific™ Niton™ XRF PortableAnalyser». Про-
ведён анализ кинетических данных роста растения в условиях моделируемой засухи. Определены кинетические па-
раметры роста растений в трёх условиях моделируемой засухи. Установлена корреляционная связь между скоростью
роста биологических образцов и засухой, кинетические параметры роста растений в условиях моделируемой засухи.
Выявлена корреляционная связь между величиной водного потенциала и осмотического давления у трёхдневных
побегов пятого листа кукурузы в условиях засухи. Рассмотрен физиологический ответ роста растения по степени
засухи, показателям водного потенциала и осмотического давления. Выявлена определённая пространственная
динамика распределения некоторых ТМ в триаде вода-почва-растение. Полученный экспериментальный материал
позволяет осуществить комплекс мероприятий по мониторингу степени загрязнённости речной воды, которую используют в оросительных целях с учётом почвенно-климатических условий произрастания.
Статья опубликована в № 4 за 2018 год DOI: 10.25750/1995-4301-2018-4-034-039
Просмотров: 36
Оценка состояния почв особо охраняемых природных территорий Кировской области
Т. А. Адамович, Е. В. Товстик, Е. С. Соловьёва, Т. Я. Ашихмина, Г. И. Березин, А. М. Прокашев, В. П. Савиных
Раздел: Мониторинг антропогенно нарушенных территорий
The assessment of the state of the specially protected natural areas (SPNA) of the regional (the “Pizhemsky” zakaznik)
and of the federal significance (the “Nurgush” nature reserve) located in the Kirov region is given in the article.
The predominant type of soils of the SPNRs under the study is alluvial turf soils, with strongly and slightly acidic reaction
of the medium. The content of organic matter in the soils of the “Pizhemsky” zakaznik varies from 3.1 to 4.7% for
meadow and from 1.2 to 7.3% for forest phytocenoses. For the territory of the “Nurgush” nature reserve the content of
organic matter in the soils of forest phytocenoses ranges from 2.0 to 6.7%. The content of nitrate nitrogen in the soils of
the studied SPNR corresponds to the average level of soil supply with nitrogen. A decrease in the content of ammonium
nitrogen down the soil profile was noted for the studied sites. The content in the soils of heavy metals (Zn, Mn, Fe, Cu, Pb,
Cd) is at a stable level within the ecological norm. In all studied soil samples, the main content of metals was manganese
and iron, both for active and for gross form. The maximum content of active forms of manganese and iron is found in soil
samples of the upper horizons. Insignificant amounts of copper, lead and cadmium indicate the absence of man-caused
contamination of the soil in these sites. Among the gross forms of heavy metals, iron predomination in soil samples of
the upper and lower horizons was recorded. The maximum content of gross iron form was noted in the samples from the
territory of the “Nurgush” nature reserve.
ISSN 1995-4301
Выбор параметров просмотра
