Институт биологических проблем криолитозоны СО РАН - итоги и перспективы

Никита Гаврилович Соломонов,

член-корреспондент РАН, академик АНРС(Я), доктор биологических

наук, профессор, заслуженный деятель науки РСФСР и ЯАССР.

ИНСТИТУТ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ КРИ0ЛИТ030НЫ СО РАН - ИТОГИ И ПЕРСПЕКТИВЫ

Начало биологических исследований в Якутии

Период с XVII по XIX вв. можно назвать временем первоначального накопления сведений о животном и растительном мире Якутии. Серьезные и углубленные биологические исследования в нашей республике начались лишь в XX веке. В 1903-1904 гг. А. К. Каяндер опубликовал обстоятельное описание растительности долины р. Лены. Поездку по этой реке в 1903 г. совершил Р. Холл, собравший хорошую орнитологическую коллекцию. В 1905 г. знаменитый русский ученый-натуралист С. А. Бутурлин организовал колымскую экспедицию, во время которой он провел интересные наблюдения за особенностями поведения нескольких видов птиц, установил место гнездования загадочной в то время розовой чайки, а также собрал огромную орнитологическую коллекцию. Участники Русской полярной экспедиции Э. Толля в 1901-1903 гг. собрали большой материал по распространению и биологии птиц и млекопитающих Новосибирских островов.

В экспедициях Переселенческого управления в 1910-1914 гг. участвовали ботаники В. Н. Сукачев, В. П. Дробов, Р. И. Аболин, почвоведы Г. И. Доленко, К. К. Никифоров, которые, изучая естественные угодья с точки зрения пригодности для земледелия и скотоводства, установили взаимодействие растительных сообществ с вечной мерзлотой, выделили основные типы растительности и выявили экологические особенности главных лесообразующих пород. Интересные сборы птиц и млекопитающих в северных районах провели норвежец И. Корен (долина р. Колымы, 1912-1918 гг.), политссыль-ный В. М. Зензинов (низовья р. Индигирки, 1912 г.).

Особенно ценный вклад в изучение почвенного покрова, растительности и животного мира Якутии внесла комплексная экспедиция АН СССР (1925-1930 гг.). В результате обобщения обширного и разнообразного по тематике фактического материала, собранного этой экспедицией, появились капитальные работы по почвоведению (Глинка, 1927; Красюк, 1927), ботанике (Комаров, 1926; Петров, 1930), зоологии (Иванов, 1929; Тугаринов и др., 1934 и др.). Труды экспедиции явились предпосылкой развития производительных сил молодой Якутской республики. Они заложили основу для развития сети местных научных учреждений. В этот период были открыты: Якутская национальная библиотека (1925 г.), Ветеринарно-бактериологический институт (1926 г.), Якутская сельскохозяйственная опытная станция (1927 г.), Якутская зональная промыслово-биологическая станция (позже - Якутское отделение ВНИОЗ), Якутское отделение ВНИОРХ, Якутская научно-исследовательская мерзлотная станция АН СССР, а также Институт языка, литературы и истории при СНК ЯАССР, Якутский государственный пединститут.

В 30-е годы по линии Наркомзема ЯАССР и Управления Глав-севморпути проведены работы по изучению земельных, растительных и промысловых ресурсов республики. В этих работах принимали участие известные ученые: Б. Н. Городков, В. Б. Сочава, Б. А. Тихомиров, Р. А. Еленевский, Т. А. Работнов и др.

В 1938-1940 гг. на территории Якутии работала экспедиция Все-„ . союзного института удобрений, агротехники и почвоведения

Павел Александрович Рвнигаило, ВАСХНИЛ под руководством Е. И. Цыпленкина. По материалам этой

кандидат диалогических наук, ,- ,- .

' Т экспедиции была разработана первая классификация почвземле-

ученыи секретарь ИБПК СО РАН. г г г ^

Борис Иванович Иванов,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, директор института.

Роман ВасильевичДесяткин,

кандидат биологических наук,

заместитель директора института по научной части.

дельческих районов Якутии, изучено взаимодействие почвы и мерзлоты, определены особенности роста и развития растений на вечномерзлых грунтах.

В годы Великой Отечественной войны продолжались работы местных научных учреждений по использованию в народном хозяйстве биологических ресурсов, в первую очередь, рыбных и пуш-но-промысловых, а также пищевых и лекарственных растений (М. Н. Караваев, А. Д. Егоров, П. А. Дрягин, П. Д. Ларионов и другие).

Открытие академического института и развитие биологических исследований в Якутии

Вскоре после окончания Великой Отечественной войны встал вопрос об организации в республике академических научных учреждений. В 1947 г. открылась Якутская научная база АН СССР, в составе которой были сформированы лаборатории химии, ихтиологии, сектор ботаники и почвоведения и сектор животноводства, а в 1948 г. - лаборатория зоологии.

В 1952 г. на базе этих подразделений был открыт Институт биологии ЯФ АН СССР (с 1957 г. - ИБ ЯФ СО АН СССР, с 1986 г. - Якутский институт биологии СО АН СССР, с 1992 г. - Якутский институт биологии СО РАН, с 1997 г. -Институт биологических проблем крио-литозоны СО РАН).

Первым директором Института биологии был назначен д. б. н., проф. В. П. Дадыкин, крупный специалист по физиологии растений, лауреат премии им. К. А. Тимирязева, являвшийся одновременно заместителем, а затем и председателем Президиума ЯФ АН СССР. В 1955 г., оставаясь председателем Президиума Якутского филиала АН СССР, В. П. Дадыкин передал институт новому директору к. б. н. Я. Л. Глембоцкому. Это был беспрецедентный и смелый в то время шаг, так как судьба молодого института доверялась ученому, которого августовская сессия ВАСХНИЛ 1948 г. заклеймила как одного из крупных менделистов-морганистов11. Яков Лазаревич Глембоцкий руководил институтом до 1957 г.

Директором института с 1957 по 1960 гг. был Василий Георгиевич Зольников - крупный ученый-почвовед. Изучение почв Центральной Якутии он начал еще в 1938-1941 гг., будучи начальником полевого мерзлотного отряда экспедиции СОПС

АН СССР. В1947 г. В. Г. Зольников возглавил сектор почвоведения и ботаники Якутской базы АН СССР.

В 1960-1968 гг. институт возглавлял д. б. н., проф. Тавровский Вульф Абрамович. Генетик по образованию, зоолог по призванию и опыту работы В. А. Тавровский много сделал для развития биологической науки в республике. Еще в 1939 г. он опубликовал работу «Песец и песцовый промысел в дельте р. Лены». С тех пор научная судьба Вульфа Абрамовича была тесно связана с Якутией.

Особенно долго и плодотворно работал директором Института биологии профессор И. П. Щербаков (1968-1986 гг.). При нем институт вырос в крупное научное учреждение биологического профиля на Северо-Востоке страны и получил международное признание.

В 1986-1997 гг. институтом руководил известный в стране и за рубежом крупный специалист в области экологии и экологической физиологии животных член-корреспондент РАН, доктор биологических наук, профессор Н. Г. Соломонов. За годы работы в институте им создана научная школа по экологической физиологии животных, много сделано для сохранения и рационального использования биологических ресурсов Севера.

С 1997 г. и по настоящее время директором института является доктор сельскохозяйственных наук, профессор Б. И. Иванов. Под его руководством и при непосредственном участии в институте проводятся работы по изучению роли мерзлотных экосистем в балансе парниковых газов, определяющих глобальное изменение климата.

За прошедшие годы в институте сформировался коллектив высокопрофессиональных специалистов, внесших значительный вклад в становление и развитие различных направлений биологической науки в республике.

Основателем биохимического направления в институте является профессор А. Д. Егоров. Им были установлены закономерности накопления аскорбиновой кислоты и каротина, а также микроэлементов в растениях и почвах, разработаны основы биогеохимического районирования республики. Руководимая им лаборатория биохимии и физиологии растений занималась изучением химического состава сапропелей, кормовых трав, сена и силоса при различных сроках и способах их заготовки.

Л. Г. Еловская, ученица А. Д. Егорова, с 1947 г. работала в химической лаборатории Якут-

Зопьников Василий Гэоргиевич (1904 - 1996 гг.), доктор сельскохозяйственных

наук, профессор, заслуженный деятель науки ЯАССР.

'так называли представителей классической генетики, которая в 50-60-е годы считалась лженаукой.

ской научной базы АН СССР. В 1950 г. она перешла в лабораторию почвоведения. Лия Григорьевна возглавила почвенные исследования в Якутии после отъезда В. Г. Зольникова. Под ее руководством и при активном участии проведены систематические исследования почвенного покрова республики, составлены 30 листов Государственной почвенной карты СССР, серия почвенных карт для «Атласа сельского хозяйства ЯАССР», сформирована научная школа мерзлотного почвоведения. Ученики Л. Г. Еловской-доктора наук Д. Д. Саввинов, А. К. Коноровский, Т. Н. Семенова, А. П. Чевычелов -вместе со своими сотрудниками продолжают изучать актуальные вопросы мерзлотного почвоведения.

Основателями ботанического \ направления в институте были М. Н. Караваев, В. А. Шелудякова, Л. Н. Тюлина. Все они изучали растительность Якутии еще в 30-40-е годы ХХ-го столетия. В. А. Шелудякова специализировалась по растительности Северо-Восточной и Центральной Якутии, Л. Н. Тюлина - Южной Якутии, а М. Н. Караваев занимался в основном инвентаризацией лекарственных и пищевых растений республики. В 1948 г. в институт пришли имеющие большой опыт педагогической и научной работы Л. Е. Комаренко и А. М. Петров, молодые ученые 3. Е. Кротова, В. Б. Куваев, А. А. Пермя-кова, несколько позже - выпускники вузов В. И. Перфильева, В. М. Михалева, Т. Ф. Галактионова, Е. Р. Труфано-ва, А. И. Попова.

В 1962 г. на базе Чочур-Муранской биологической станции института был открыт Якутский ботанический сад. Его возглавила 3. Е. Кротова. Перед сотрудниками ботсада стояла задача изучения особенностей интродукции инорайонных культурных и дикорастущих растений и введение в культуру местных форм лекарственных, редких и исчезающих видов растений.

Новый этап развития ботанических исследований в Якутии связан с выдающимся ботаником, лауреатом Сталинской премии, доктором биологических наук, профессором В. Н. Андреевым. Под его руководством (1965-1987 гг.) в институте была проведена большая работа по изучению лугов Якутии, тебеневочных пастбищ, кормовых растений северного оленя, определены оленеемкость и динамика продуктивности субарктических экосистем. В. Н. Андреев являлся инициатором и руководителем подготовки Красной книги ЯАССР по ред-

ким и исчезающим видам растений. В годы его работы в институте сформировались научные школы по экологии растений, альгологии21 и северному луговодству.

Ботаники института завершили в основном инвентаризацию растительных ресурсов республики. Было выявлено: сосудистых растений -1916, водорослей - 2836, лишайников - 705, мохообразных- 517 и грибов - более 500 видов. Особо следует подчеркнуть, что флора и экология водорослей региона практически полностью изучена ботаниками института Л. Е. Комаренко, И. И. Васильевой-Кралиной, П. А. Ремигайло и их учениками. На основе ботанических сборов сотрудников ! института и их предшественников составлено около 70 тысяч образцов. Все они хранятся в Гербарии Института биологических проблем криолито-зоны СО РАН. Этому гербарию в 1996 г. присвоен Международный акроним БАБУ.

Благодаря научным разработкам сотрудников лаборатории леса нашего института (ныне межведомственная лаборатория мерзлотного лесоведения) и Института леса СО АН СССР под руководством И. П. Щербакова и Л. К. Позднякова, сформировано новое научное направление -мерзлотное лесоведение.

С первых дней работы Якутской научной базы АН СССР в ее составе была группа ихтиологии, возглавляемая к. б. н. Ф. Б. Мухомедиа-ровым. В этой группе с 1948 г. работал к. б.н. Ф. Н. Кириллов, выполнивший обстоятельные ихтиологические исследования на средней Лене, р. Индигирке и в бассейне р. Вилюя. Фундаментальные работы Ф. Н. Кириллова «Рыбы Якутии» (1972 г.) и «Биология Вилюйского водохранилища» (1979 г.) завершили инвентаризационный этап изучения рыб региона.

В лаборатории зоологии возникли и выделились в качестве самостоятельных два научных направления: энтомологическое (Ю. Н. Аммосов, В. Н. Винокуров) и орнитологическое (Ю. В. Лабу-тин). В процессе комплексной работы по изучению экологии зайца-беляка сформировались группы гельминтологии (Н. М. Губанов, К. П. Федоров и др.) и паразитологии (Г. Г. Плеснивцева, Т. Т. Васюкова и др.). Серию исследований по этиологии дикова-ния песца и других особо опасных инфекций выполнили микробиологи института (А. К. Строгов, Р. С. Колесникова, А. Е. Пшенников).

Зоологи института установили особенности

Щербаков Игорь

Петрович (1911- 1998 гг.), доктор биологических

наук, профессор, заслуженный деятель науки ЯАССР.

' Альгология - раздел ботаники, изучающий водоросли.

популяционной дифференциации и популяцион-ных циклов у зайца-беляка и ряда видов грызунов Якутии (С. П. Наумов, М. В. Попов, Ю. В. Лабутин, Н. Г. Соломонов и др.). Впервые при изучении питания зайца-беляка, северной пищухи и тетеревиных птиц было установлено, что малоценный древесный корм при прохождении через их пищеварительный тракт подвергается ферментативно-микробиологической обработке и обогащается белками, превращаясь в высокоценный белковый корм.

Результаты и направления научных

исследований

В начале 70-х годов в институте были созданы лаборатории экологической физиологии животных (Н. Г. Соломонов), а также белка и нуклеиновых кислот(В. Г. Алексеев). Исследованиями сотрудников этих лабораторий установлены физи-олого-биохими-ческие механизмы адаптации организма к условиям холодного климата.

Доказано, что ускорение биосинтеза белков у северных форм растений происходит за счет увеличения активности хроматина и полирибосом, определяемого повышенной диспергиро-ванностью конформации хроматина (В. Г. Алексеев) и возрастанием содержания фитогормо-нов (К. А. Петров). У тундровых популяций растений большую роль играет повышенное содержание криобелков (В. Г. Алексеев).

Установлено, что основой устойчивости растений и животных к действию стресс-факторов, как природных, так и антропогенных, является повышенное содержание и активность антиоксидан-тных и ДНК-репарирующих систем, а также биологически активных веществ (Б. М. Кершенгольц, А. Н.Журавская).

Изучение экологической физиологии животных Якутии показало, что адаптация к условиям холодного климата обеспечивается за счет использования двух физиолого-биохимических стратегий: активации энергетического обмена у популяций широко распространенных видов и снижения уровня обмена (гипометаболизм) у аборигенных форм (Н. Г. Соломонов).

Изучение феноменологии и физиолого-биохимических механизмов зимней спячки и гипо-

биоза млекопитающих Якутии позволило выявить ряд ранее неизвестных явлений: принципиальное сходство биохимических факторов зимней спячки и гипобиоза у северных хорошо адаптированных к холоду млекопитающих - якутская лошадь, северный олень, лось, бурый медведь (Н. Г. Соломонов, А. К. Ахременко, А. И. Ануфриев и др.).

Разрабатывается метод тестирования влияния электромагнитного излучения низкой интенсивности на биологические объекты. Этот метод позволит определять адаптивный потенциал организма и при необходимости проводить коррекцию ответных реакций на эти воздействия (Б. М. Кершенгольц).

В середине 80-х годов в нашем институте были начаты исследования субарктических, горных и таежно-аласных экосистем, в результате чего установлены особенности распределения растительности и животного мира (широтная зональность и высотная поясность), определены основные параметры продуктивности экосистем, выявлена роль доминантных видов в их функционировании (Н. Г. Соломонов, Ю. С. Луковцев). Были выявлены особенности генезиса почв термокарстовых котловин (аласов), изучены причинно-следственные связи пространственного варьирования водного, температурного и солевого режимов почв таежно-аласных экосистем Центральной Якутии и создан банк многолетних данных по характеристике видового разнообразия, пространственной структуры, продуктивности, количественных и качественных показателей вещественного состава аласных фитоценозов. Установлено негативное воздействие хозяйственной деятельности человека на водный баланс территории Центральной Якутии. Резкое снижение продуктивности экосистем и динамика видового разнообразия флоры и фауны на Лено-Амгинском междуречье свидетельствуют о начале процесса антропогенного опустынивания (Р. В. Десяткин).

В рамках международных проектов IGBP, GEWEX/GAME-Siberia, PIN-MATRA, EUROSIBERIAN CARBONFLUX ведутся исследования по актуальным вопросам лесоведения, биоразнообразия и роли мерзлотных экосистем в глобальных изменениях климата (T. X. Максимов, Р. В. Десяткин, А. П. Исаев, H. Н. Винокуров). При содействии международных организаций в Цен-

Главный корпус Института биологических проблем криолитозоны СО РАН в г. Якутске.

тральной Якутии создана региональная сеть мониторинга за потоками энергии, влаги и углекислого газа, включающая стационары круглогодичного действия: Спасская Падь и Тюнгюлю. На стационарах в разных фациальных условиях лесных и таежно-аласных экосистем установлены 24- и 30-метровые метеорологические вышки, оснащенные автоматизированными высокочувствительными приборами для измерения колебаний параметров природной

возраста птиц. Совместно с учеными Аляскинского центра Национальной биологической службы США выполнены работы по экологии местообитания и гнездования очковой гаги в СевероВосточной Якутии. Результаты их исследований используются при разработке национальной стратегии США по восстановлению численности этого вида (Н. Г. Соломонов, В. Г. Дегтярев).

Результаты изучения биохимического состава лекарственных рас-

НЕЁ (чистый газообмен экосистемы) 2ЛтС/гаа гс*

Многолетняя мерзлота

среды (Т. X. Максимов, Р. В. Десяткин). Результаты исследований баланса энергии, влаги и С02 были обсуждены на симпозиумах и совещаниях, проведенных в России и за рубежом. Они вошли в 19 тематических сборников, 16 из которых опубликовано за рубежом. Многолетний ряд мониторинговых и экологических исследований трехмерных потоков тепла, влаги и газов в таежной зоне Якутии позволяет выявить роль северных экосистем в глобальных изменениях климата. Особое внимание уделяется миграции, консервации и трансформации веществ и энергии в системе "почва - растение -атмосфера". Результаты исследований используются для моделирования изменений климата в крио-литозоне и выявления влияния климатических колебаний на продуктивность северных экосистем.

В институте совместно с Международным Фондом журавлей (США) выполнены многолетние исследования по проекту "Экология и миграция стерха". Наземными и космическими методами были установлены пути миграции сибирского белого журавля-стерха на северо-востоке Евразии (Н. И. Гермогенов). Установлено, что для восточной популяции стерха характерна привязанность к выбранной территории. Площадь участка каждой пары зависит от условий местообитания и

I

1 Прирост

со2

Эмиссия углерода

*^0£тС|гавгод

Баланс углерода в мерзлотных лесных экосистемах.

Пути миграции и места транзитных остановок птиц.

тении и эндокринных органов аборигенных животных Якутии позволили разработать ряд составов и новых технологий получения антистрессовых, адаптоген-ных, иммуномодулиру-ющих, тонизирующих и других биофармпрепаратов, пищевых и косметических добавок из биологического сырья. Многие из этих разработок защищены патентами РФ, разрешительными документами Минздрава и Госсанэпиднадзора РФ (Б. И. Иванов, Б. М. Кер-шенгольц, А. К. Ахре-менко, А. Н. Журавская и др.). Эти результаты явились научной основой создания биофармацевтической промышленности в Якутии (Указ Президента РС(Я) № 174 от 26.05.97 и Постановление Правительства Республики № 558 от 26.12.97 «О создании биофармацевтической промышленности в РС(Я)»). Для обеспечения потребностей биофармацевтической промышленности на основе научных разработок института создана опытно-производствен-ная база по выращиванию лекарственных растений.

Учеными института подготовлена и издана «Красная книга ЯАССР. Редкие и исчезающие виды животных» (1987 г., научный руководитель и редактор Н. Г. Соломонов). В настоящее время подготовлено 2-ое издание этой книги. Орнитологи института во главе с Н. И. Гермогеновым приняли участие в подготовке и издании Международной Красной книги Азии (2002 г.).

В краткой статье трудно дать исчерпывающую информацию о вкладе якутских ученых в копилку мировой биологической науки по всем направлениям и аспектам развития исследований. Свой полувековой юбилей коллектив института встречает полным сил и энергии для решения актуальных вопросов биологических проблем криоли-тозоны. На ближайшие 5-10 лет в рамках основного научного направления - «Биологическое разнообразие Якутии и его связь с прилегающими частями Азии и Тихоокеанского региона» - в институте пла-

нируется проведение целенаправленных исследований для решения двух главных научных проблем:

1) изучение закономерностей развития элементов биосферы и их сочетаний в связи с качественным составом и структурой почвенного покрова, растительности, животного мира и среды;

2) учет и мониторинг биоразнообразия и его продуктивности в якутском секторе криолитозоны в условиях глобальных изменений климата.

Новые книги

Института биологических проблем криолитозоны СО РАН

Ученые-исследователи Института биологических проблем криолитозоны СО РАН: Биобиблиографический справочник (Составитель П.И. Докторов, ответственный редактор Р. В. Десяткин). - Якутск: ЯФ Изд-ва СО РАН, 2002. - 251 с.

Справочник включает краткую информацию о жизни и научной деятельности ученых, работавших в разное время в Институте биологии ЯФ АН СССР - Институте биологических проблем криолитозоны СО РАН и внесших существенный вклад в развитие академической науки в Якутии. Издание содержит краткую биографическую и библиографическую информацию о 202 исследователях, среди которых 41 доктор, 138 кандидатов наук, 9 заслуженных деятелей науки России, 23 заслуженных работника Якутии, 2 лауреата Государственной премии СССР и 3 лауреата республиканских премий.

Институт биологических проблем криолитозоны - 50 лет. (Ответственный редактор Р. В. Десяткин). - Якутск: Изд-во ДНПО МНиПО РС(Я), 2002. - 116 с.

В сборнике освещаются результаты исследований Института биологических проблем криолитозоны СО РАН по основным направлениям за годы его существования. Основное внимание исследований ученых-биологов концентрируется вокруг актуальных проблем комплексного изучения биологических ресурсов территории Якутии, разработки методов их рационального использования и охраны, разработки рекомендаций для устойчивого развития сельского, промыслового и лесного хозяйств в специфичных условиях Севера. Значительные результаты получены в области исследования физиологических и биохимических основ адаптации организмов к экстремальным условиям; структуры и функционирования аласных, таежных, горных и тундровых экосистем, роли мерзлотных экосистем в глобальных изменениях. Во второй части сборника представлены воспоминания старейших сотрудников о разных периодах жизни института.

Соломонов Н. Г. Фундаментальные и прикладные проблемы экологии и развития научно-образовательного потенциала Якутии. - Якутск: ЯФ Изд-ва СО РАН, 2002.-608 с.

Книга представляет собой сборник статей, докладов и выступлений члена-корреспондента РАН, профессора Н. Г. Соломонова, посвященных общим вопросам экологии, аутоэкологии, популяционной экологии и экологической физиологии животных Якутии, наиболее актуальным проблемам прикладной экологии, истории и развития научно-образовательного потенциала Республики Саха (Якутия) в XX столетии. Значительная часть представленных в настоящем издании работ ранее не публиковалась или была опубликована в недоступных для широкого читателя изданиях.

Книга предназначена для специалистов по общей экологии и экологии животных, научных и практических работников-специалистов по медицине, сельскому хозяйству и в области охраны природы, преподавателей и студентов высших учебных заведений.

Петров А. М. Словарь русско-латинско-якутских названий растений Якутии. - Якутск: ЯФ Изд-ва СО РАН, 2002. - 125 с.

В словарь вошли русские, латинские и якутские названия 87 семейств, 444 родов и 1560 видов растений Якутии. Русские, латинские и якутские названия даны как в «Определителе высших растений Якутии», изданном в 1974 году, без каких-либо изменений. Данный словарь способствует внедрению якутских биологических и ботанических терминов в сферу науки и поможет специалистам по общей экологии, сельскому хозяйству, охране природы, преподавателям и студентам учебных заведений, а также работникам общеобразовательных школ и школьникам овладеть наукой на родном языке.