Карта научных проектов: Институт экологии и географии

Сохранить экосистему Сибири

Отклик почвенной биоты лесных экосистем Средней Сибири на суммарное воздействие климата и пирогенного фактора в условиях многолетней мерзлоты.

Научно-исследовательский проект проводится при поддержке РФФИ под руководством профессора кафедры экологии и природопользования И. Н. Безкоровайной. Исследование направлено на комплексную оценку отклика ключевых групп почвенной биоты (микрофлоры и беспозвоночных) лесных экосистем Средней Сибири на суммарное воздействие климата и пирогенного фактора в условиях многолетней мерзлоты. Также в задачи проекта входит определение устойчивости во времени фиксируемых в криогенных почвах послепожарных изменений и на выявление факторов, обеспечивающих стабильность биологического потенциала почв при разных условиях мерзлотного режима.

Задачи проекта:

  • мониторинг биологического потенциала криогенных почв, как одного из механизмов сохранения устойчивости северных экосистем;
  • оценка константности фиксируемых послепожарных изменений в криогенных почвах;
  • выявление механизмов адаптации ключевых групп почвенной биоты криогенных экосистем к воздействию пирогенного фактора при разных условиях мерзлотного режима.

Полученные в результате выполнения проекта данные являются существенным вкладом в прогнозирование изменения статуса высокоширотных экосистем Северного полушария в условиях изменяющегося климата.

Предварительная оценка фиксируемых послепожарных изменений в криогенных почвах показала, что вне зависимости от мерзлотного режима в первый год после пожара происходит активизация биологических процессов. Их последующая послепожарная динамика зависит от формирования напочвенного покрова и динамики гидротермических условий.

В условиях сплошного залегания многолетней мерзлоты различные показатели биологической активности почв после устойчивых низовых пожаров восстанавливаются крайне медленно, послепожарные изменения фиксируются даже через 25 лет после пожара.

В условиях островного залегания многолетней мерзлоты после низовых пожаров с частичной гибелью древостоя признаки пирогенной трансформации биологической активности почв фиксируются только в первые 2–3 года.

Сроки выполнения: с 2013 по настоящее время.

Глобальное потепление и леса Азии

Позднеголоценовая динамика бореальных лесов Азии на фоне меняющихся геохимических и климатических условий.

Исследование проводится в рамках гранта РФФИ под руководством профессора кафедры экологии и природопользования, ведущего научного сотрудника научно-учебной лаборатории экологического мониторинга СФУ В. Л.  Гаврикова.

Целями проекта являются: определение параметров развития экосистем бореальных лесов Азии в позднем голоцене в зависимости от геохимического фона отдельных территорий, выявление влияния геохимических (в т. ч. антропогенных) и климатических факторов, играющих ключевую роль в поддержании гомеостаза лесных сообществ. В задачи проекта входит установление связей между ростом и распространением бореальных лесов в азиатской части их произрастания и изменением геохимического и климатического фона в позднеголоценовый период и в более позднее время. В процессе выполнения проекта будет установлено также геохимическое влияние деятельности промышленности на естественные и искусственные древостои через перенос сверхмалых пылевых частиц.

Исследование предполагает сбор образцов древесины на протяжении от Урала до Байкала с целью определения минерализации (в т. ч. посредством многоэлементного анализа) древесного прироста в разные периоды прошлого, а также в настоящее время. В современной литературе крайне редки работы, посвященные выявлению депонирования пылевых частиц в древесной ткани и интерпретации их количественного и качественного состава.

Анализ будет проводиться с помощью современных рентгенофлуоресцентных методик: Itrax multiscanner (Cox analytical systems). В результате выполнения проекта будут получены корреляции между уровнем минерализации древесных тканей и геохимическим фоном различных областей бореального пояса. Разработанные показатели будут использоваться в качестве индикаторов геохимического и экологического благополучия/неблагополучия территорий.

Сроки выполнения: 2019–2021.

Прогноз на лес

Прогноз регионально-специфичных откликов бореальных лесов горных районов Сибири на глобальные изменения природной среды и траекторий эволюции ландшафтов для снижения экологических рисков, и эффективного долгосрочного планирования деятельности различных отраслей экономики.

Изменения в состоянии лесных массивов имеют сильное влияние на экологию и экономику региона. При планировании или интенсификации лесного хозяйства, с целью достижения устойчивого развития, помимо продуктивности необходимо также учитывать климатозависимые параметры развития лесных ландшафтов, которые предопределяются масштабом изменения температур и спецификой реакции конкретных лесных сообществ.

Значимость данного научного исследования, проводящегося под руководством профессора кафедры экологии и природопользования, ведущего научного сотрудника научно-учебной лаборатории экологического мониторинга СФУ В. Л. Гаврикова, для региона крайне высока ввиду необходимости разработки теоретических вопросов и практических рекомендаций по организации долгосрочного устойчивого лесоуправления и лесопользования в условиях меняющегося климата.

Значительная часть юга Красноярского края представляет собой горные территории, которые подвержены возрастающему хозяйственному освоению. Реализация предложенного проекта позволит получить представление о размахе колебаний температуры и влажности в позднем голоцене в пределах всего высотно-поясного спектра северного макросклона центральной части западного Саяна. Полученные в ходе реализации проекта результаты позволят в среднесрочной перспективе оценить возможность использования данных о динамике палеоклимата горных территорий для более точного прогнозирования функционировании ландшафтов низкогорных и равнинных территорий в аспекте глобальных климатических изменений.

Сроки выполнения: 2019–2020.

С небольшого ручейка... начинается ледовитый океан

Почвенные и гидробиологические процессы в регулировании стока терригенного углерода в Северный Ледовитый океан.

Научно-исследовательский проект выполняется на базе Института леса им. В. Н. Сукачева СО РАН при финансовой поддержке РФФИ (№ 18-05-60104 Арктика) под научным руководством заведующего лабораторией биогеохимических циклов в лесных экосистемах, доцента кафедры экологии и природопользования А. С. Прокушкина. В выполнении проекта активное участие принимают магистры кафедры экологии и природопользования.

Понимание механизмов, регулирующих вынос терригенного углерода в гидрографическую сеть, остается одним из наиболее актуальных вызовов в исследованиях отклика компонентов углеродного цикла арктической зоны на происходящие климатические изменения. Ключевой задачей настоящего исследования является анализ механизмов, лежащих в основе процессов иммобилизации органического углерода в почвах, трансформации его состава и минерализации до СО2 и СН4 в речном стоке перед поступлением в Северный ледовитый океан.

Реализация проекта позволит получить новые знания о формировании состава речных вод Арктической зоны России, изучить их потенциальное влияние на морские экосистемы и спрогнозировать изменения в результате деградации многолетней мерзлоты и сопутствующей трансформации лесорастительных условий.

Планируемые результаты:

  • вычисление сорбционной ёмкости основных типов почв бассейна р. Енисей по отношению к растворенному органическому веществу и её изменений в результате увеличения глубины сезонного протаивания грунтов в криолитозоне;
  • оценка пространственно-временной изменчивости концентраций и состава взвешенного органического углерода, растворенного органического и неорганического углерода в реках разного порядка в бассейне р. Енисей и его основном русле, включая анализ ретроспективных данных с постов Росгидромета и результатов ряда научных проектов;
  • динамика концентраций и изотопного состава растворенных парниковых газов и оценка величины их эмиссионных потоков с поверхности водотоков бассейна р. Енисей;
  • пространственно-временная изменчивость концентраций биогенных элементов в русловом стоке рек и анализ их роли в процессах микробной минерализации органического вещества в водных экосистемах;
  • параметризация транспорта терригенного вещества в гидрографическую сеть и процессов его трансформации и минерализации в русловом стоке.

Сроки выполнения: 2018–2021.

Есть ли лес после пожара

Воздействие лесных пожаров на потоки углерода в экосистемах подзоны средней тайги Средней Сибири.

Основным природным фактором, определяющим состояние и ресурсный потенциал бореальных лесов, был и остается огонь, оказывающий разрушительное воздействие на лесные экосистемы. Эмиссии углерода от лесных пожаров в годы с чрезвычайной пожарной опасностью переводят экосистемы Сибири из формата «поглотителей», в «источник парниковых газов».

Необходимым условием устойчивого управления лесами является проблема стабилизации и повышения ресурсно-экологического потенциала лесов. Технологии ускорения воспроизводства лесных ресурсов должны базироваться на максимальном использовании природной возобновительной способности лесов. Исследование проводится под руководством ведущего научного сотрудника лаборатории биогеохимии экосистем С. В. Верховца.

Сроки выполнения: 2017–2019.

Гадание по сосне

Анатомическая и физиологическая реакция формирования ксилемы сосны (Pinus sylvestris) на изменения гидрологических условий произрастания.

Целью работы, осуществляемой под руководством старшего научного сотрудника лаборатории биогеохимии экосистем Альберто Арзака, является выявление реакции в процессах формирования ксилемы на различные условия засухи, а также детализации потенциального эффекта изменения климата в ходе роста деревьев. Интеграция подробных краткосрочных экофизиологических данных с методами анализа анатомии древесины и ретроспективными данными дендрохронологии на длительных периодах, включая математическое моделирование, является уникальным подходом, впервые использованным в этом исследовании. Планируется, что такой подход будет способствовать более глубокому пониманию сути процессов роста древесины и улучшит методы их прогноза.

Сроки выполнения: 2018–2020.

Властелины колец

Модель функционирования камбия — этап теоретико-экспериментального обобщения данных сезонных измерений роста годичных колец древесных растений.

Более 60 % биомассы лесной растительности земного шара — результат функционирования вторичной меристемы древесных растений — камбия. Изменения климата, повреждение деревьев лесными пожарами, объедание фитофагами и влияние многих других абиотических и биотических факторов воспринимаются камбием, что отражается на приросте и структуре годичных колец древесных растений.

В последнее десятилетие резко возрос интерес к исследованиям сезонной динамики (фенологии) функционирования камбия, что отразилось как в масштабных пространственных измерениях, так и в использовании новых приборов и методов исследования. Однако накопление данных не отразилось в теоретических обобщениях, которые суммируют наши представления о функционировании камбия и возможностях прогноза его динамики в связи с воздействиями факторов физической и биологической природы.

Цель проекта, возглавляемого академиком РАН, научным руководителем СФУ Е. А. Вагановым, состоит в создании адекватной численной и экспериментально проверяемой модели функционирования камбия на примере камбия хвойных древесных растений.

Сроки выполнения: 2019–2021.

Дерево в стрессе

Оценка содержания стрессовых белков и интенсивности фотосинтеза хвои сосны обыкновенной в постпирогенный период в условиях Красноярской лесостепи.

Совместное исследование учёных СФУ, Института леса им. В. Н. Сукачёва СО РАН и Сибирского института физиологии и биохимии растений СО РАН (Иркутск) получило поддержку РФФИ и Правительства Красноярского края. Руководителем проекта является молодой ученый, аспирантка кафедры экологии и природопользования И. Г. Гетте. Проект направлен на решение фундаментальной проблемы лесной экологии — оценку устойчивости лесных экосистем и отдельных древесных видов к воздействию пирогенного фактора и их функционирование в послепожарный период.

Группа учёных исследует адаптационный потенциал лесных экосистем в ответ на прямое (через отклик деревьев на воздействие огня) и косвенное воздействие пожара (через отклик на послепожарную трансформацию условий среды).

Анализируя ответные реакции и способность к восстановлению у деревьев после вызванного пожаром теплового стресса, можно расширить понимание механизмов адаптации хвойных деревьев к условиям среды, сформировавшейся после пожара, и их термостабильности.

Полученные материалы позволят оценить развитие во времени устойчивости светлохвойных лесов и их отдельных компонентов к пирогенному воздействию, и могут быть использованы при прогнозировании послепожарного развития лесных экосистем в условиях Сибири.

Сроки выполнения: 2018–2020.

«Восход солнца»

Международный проект SUNRAISE «Sustainable Natural Resource Use in Arctic and High Mountainous Areas».

Прикладной проект предполагает проведение международных семинаров и летних школ, полевых исследований по проблемам фундаментальной экологии и рационального природопользования. Суть проекта состоит в изучении арктических и горных экосистем, а также устойчивого природопользования в этих регионах. Внедрение полученных результатов в учебный процесс планируется в виде электронных образовательных комплексов (ЭОК) и массовых открытых онлайн-комплексов (МООК).

Одной из задач проекта является мотивация молодых учёных к использованию преимуществ академической мобильности, совместным исследованиям с иностранными партнёрами и т. д. На сегодняшний день уже проведена международная летняя школа «Monitoring and early warnings in mountain social-ecological systems». Будут подготовлены 6 электронных образовательных курсов в Moodle.

Сроки выполнения: 2018–2020.

Чистая вода

Разработка научно-методических основ биологических методов контроля качества окружающей среды.

Прикладное исследование проводится под руководством профессора кафедры экологии и природопользования, руководителя центра экотоксикологии и экологической безопасности Ю. С. Григорьева

Разработано несколько способов оперативной оценки воздействия токсических веществ на растения для последующего использования при биоиндикации и биотестировании загрязнения окружающей среды. На эти разработки получены патенты РФ.

Для реализации этих целей разработано и изготовлено более 10 новых уникальных по своим возможностям приборов. Методы и аппаратура используются в научной работе и в учебном процессе. В настоящее время пять разработанных методик биотестирования токсичности природных и сточных вод допущены для целей государственного экологического контроля.

Сроки выполнения: 2018–2022.

Вслед за оленями

Изучения миграций северных оленей с использованием спутниковых GPS передатчиков.

Прикладное исследование под научным руководством заведующего кафедрой охотничьего ресурсоведения и заповедного дела А. П. Савченко имеет важное значение для Эвенкийского и Таймырского районов Красноярского края, Республики Саха (Якутия), поскольку олень — основа всей экосистемы Арктического Севера и важнейшая составляющая существования коренного населения, занимающегося традиционными промыслами.

Достоверная информация о численности популяции этого жизненно необходимого для коренных малочисленных народов Севера (КМНС) вида, путях его миграции и факторах, влияющих на нее, отсутствует.

Цели проекта:

  • определение численности популяции, путей миграции диких северных оленей и факторов, влияющих на них;
  • для коренных малочисленных народностей Севера — сохранение традиционного уклада хозяйственной деятельности, основу которой составляет дикий северный олень;
  • установление актуальных лимитов и квот на промысел дикого северного оленя.

Задачи проекта — пометить оленей ошейниками с системой спутникового мониторинга ARGOS и встроенными GPS приемниками; проследить полный годовой цикл миграции диких оленей на территории Эвенкии; на основе анализа полученной информации разработать рекомендации для КМНС, Администрации ЭМР и Правительства Красноярского края по использованию биологического ресурса дикого северного оленя.

В реализации проекта заинтересованы общины коренных малочисленных народов Севера (КМНС) и жители Таймырского и Эвенкийского муниципальных районов; представители органов власти Таймырского и Эвенкийского муниципальных районов, и Красноярского края. Представители органов власти Республики Саха (Якутия). Научное и экологическое сообщество.

В настоящее время сохраняется устойчивый сигнал от 5 оленей, оснащенных спутниковыми передатчиками, что позволяет следить за перемещениями оленей, идущих к местам их зимовки. В рамках договора о сотрудничестве между СФУ и Институтом биологических проблем криолитозоны СО РАН получена дополнительная информация о перемещении оленей на территории Якутии.

В результате использования совместных данных установлено, что дикие северные олени Верхне-таймыро-ессейской (Таймыр-Эвенкия) и Лено-оленекской (Якутия) группировок в зимние месяцы используют общие пастбища, расположенные на территории Якутии, что требует совместных усилий по оценке ёмкости этих угодий.

По имеющимся предварительным данным, на долю этих группировок тундрового оленя приходится не менее 60 % (280-300 тыс.) в Красноярском крае и 55-59 % (80-90 тыс. особей) в Якутии. В пределах ареала тундрового оленя Таймыро-эвенкийской популяции полученные данные позволяют выделить две основные области обитания — западную (Енисейско-путоранскую) и восточную (Верхне-таймыро-ессейскую).

Общая отмечаемая тенденция — сокращение численности в западной области и её увеличение в восточной. Основные миграционные пути на востоке проходят вдоль долины р. Котуй, представляющей понижение (200 м над уровнем моря) в рельефе между плато Анабарским и Путорана.

В 2018 г. по сообщениям наблюдателей из числа местных жителей, а также по данным сотрудников ФГБУ «Заповедники Таймыра», значительное количество новорожденных телят погибло. Также в случае беспокойства, при вынужденном вторичном заплыве, гибнет больше сеголетков. По материалам исследований НИИСХ Крайнего Севера, с начала 90-х годов XX века в Таймыро-эвенкийской популяции неуклонно снижается доля сеголеток. Причиной их гибели становится общее удлинение миграционного пути, обусловленное смещением и удалением районов зимовок на 1600 км.

По итогам проделанной работы в весенне-летний период организовано и проведено патрулирование участков рек в местах массовой переправы самок и взрослых самцов оленей. С учетом пространственно-временного распределения оленей, современной динамики численности, хозяйственного и промыслового воздействий существенно пересмотрены выделяемые квоты на добычу оленей в западной и восточной частях ареала, Таймырском и Эвенкийском муниципальном районах. Начато совместное исследование оленей Верхне-таймыро-ессейской группировки (Эвенкия) и Лено-оленёкской популяции (Якутия).

Предполагается, что новая информация о миграциях северных оленей поможет оценить реальное состояние популяции вида в Красноярском крае в условиях глобального изменения климата и сокращения численности животных, а также разработать комплекс мер по защите и охране северного оленя.

Сроки выполнения: 2014–2024.

Климат в древности

Палеогеографические реконструкции климатов и ландшафтов голоцена Приениейской Сибири и палеоэкологических условий жизни древнего человека.

Традиционно для палеогеографических реконструкций используются пыльца и споры растений, макроостатки растений, фитолиты, палеоплочвы, малакофауна, костные остатки мелких и крупных млекопитающих, литологическое и физико-химическое изучение разногенентических типов осадков. Все полученные данные контролируются радиоуглеродным датированием. Создана обширная база палинологических данных и разработаны расчетные уравнения регрессии для количественных оценок показателей палеоклиматов.

В условиях глобального изменения климата на территориях контрастных и разнообразных ландшафтных систем Приениейской Сибири без палеогеографических исследований сложно выявить тренды и прогнозы изменений климатов и ландшафтов, являющихся в большей степени спонтанными, так же, как и оценить состояние современных ландшафтных систем с учетом антропогенного фактора. Важность палеогеографических исследований базируется на особенностях проявления климатических и ландшафтных изменений на глобальном, региональном и локальном уровнях.

Палеогеографические реконструкции природной среды жизни древнего человека, осуществляемые в рамках проекта под руководством заведующей кафедрой географии Г. Ю. Ямских, позволяют выявлять особенности расселения древних людей на территории Приениейской Сибири, характер их миграций, особенности смен археологических культур и эволюцию природопользования.

Полученные в ходе исследования результаты являются существенным вкладом в развитие фундаментальной науки — палеогеографии и имеют практическое значение для концепции развития представлений об эволюции природной среды в позднем плейстоцене и голоцене.

Вы можете отметить интересные фрагменты текста, которые будут доступны по уникальной ссылке в адресной строке браузера.