Третья российско-польская школа молодых экологов

ТРЕТЬЯ РОССИЙСКО-ПОЛЬСКАЯ ШКОЛА молодых экологов THE THIRD RUSSIAN-POLISH SCHOOL OF YOUNG ECOLOGISTS

В Закопане (Польша) 1-6 октября 2008 г. прошла III Российско-Польская научная школа по экологии для молодых ученых «Влияние современного климатического тренда на экосистемы и сообщества организмов» (первая школа была проведена в 2004 г. в Варшаве и Мико-лайках, вторая - в 2006 г. в Пущино Московской обл.). Организаторами этой Школы (как и предыдущих) выступили Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН (чл.-корр. РАН Б.Р. Стриганова) и Центр экологических исследований ПАН (проф. Я. Ухманьский). Следует отметить, что Школа проходила в рамках «Дней польской науки в России», посвященных 50-летию сотрудничества Российской и Польской академий наук.

Формат Школ с самого начала был выбран следующий: приглашенные специалисты делают обзорные часовые доклады, молодые экологи -подробно комментируют свои стендовые сообщения; все выступления заканчиваются дискуссией. Доклады и сообщения делаются на английском языке.

В докладе Б.Р. Стригановой (Москва, Россия) «Зонально-региональные различия реакций природных экосистем на климатические изменения» были показаны разнонаправленные реакции природных экосистем отдельных регионов на современные изменения климата. На одинаковых широтах различия современной динамики растительности и животного мира в значительной степени определяются характером рельефа; важную роль играет также фактор континентальности климата, по градиенту нарастания которого можно проследить различия долготных изменений в структуре экосистем. Эти различия были показаны на примере экосистем зоны хвойно-широколиственных лесов и степей. В частности, в западном и центральном секторе лесной зоны Европейской России за последние 25 лет следствием мезофитизации условий (повышение суммы осадков в виде дождя, повышение зимних температур) стало расширение присутствия широколиственных пород за счет сокращения площади хвойных лесов. В сезонной динамике почвенных сообществ отмечено увеличение периода активной жизнедеятельности почвенных животных и повышение эффективности зоо-микробных дест-рукционных процессов в течение зимнего периода. В то же время на востоке Русской равнины отмечена тенденция к ксерофитизации растительного покрова в экосистемах смешанных лесов, что отразилось и на составе энтомо-

фауны. В степной зоне Среднего Поволжья восстанавливаются ковыльные степные группировки на месте зарастающих залежей с участием мезофитной растительности. В составе прямокрылых насекомых, характерных обитателей степных сообществ, показано относительно высокое разнообразие видов (40%), характерных для мезофитных местообитаний. Восточнее в степной зоне Казахстана (Тургайская долина) выявлены признаки опустынивания, проявляющиеся в проникновении пустынных видов растений и насекомых в степные группировки. Приведенные примеры показывают сложность реакций видов, сообществ и экосистем на современные климатические изменения. Разнообразие и, в ряде случаев, разнонаправленность этих реакций определяется как эко-физиологическими особенностями отдельных групп организмов, так и изменениями биотических отношений в сообществах, исследование которых необходимо для прогнозирования динамики биоразнообразия и его сохранения в современных условиях.

В докладе С. Ракуза-Сущевского (S. Ra-kusa-Suszczewski; Варшава, Польша) «Глобальные изменения климата в полярных регионах» были обсуждены различные аспекты наблюдаемых в Арктике и Антарктике процессов потепления. В частности, анализ 40-летней динамики хода среднегодовой температуры на станциях Арцтовского и Беллинсгаузена показал рост температуры, приблизительно, на 1 oC. При этом особой чертой морских и материковых экосистем является изменчивость, которая характеризуется следующими наблюдаемыми явлениями:

• нерегулярным из года в год характером;

• многолетними циклами;

• продвижением из года в год в определенном направлении;

• непосредственным вмешательством человека, с многолетними последствиями.

Сравнение количества гнездующихся пар трех видов пингвинов на западном берегу Адмиралтейского залива показало их заметное уменьшение за 10 лет (Pygoscelis adeliae - в 3,5 раза, P. antarctica - в 7,5 раз, P. papua -почти в 3 раза). В качестве причины уменьшения численности пингвинов докладчик назвал уменьшение площади поверхности морского льда в результате потепления климата и уменьшение запасов криля. Аналогичная картина наблюдается и для ластоногих (Pinnipedia). Источниками азота и фосфора в

прибрежной экосистеме Адмиралтейского залива являются гуано колонии пингвинов и водоросли. Сукцессионные процессы начинаются с заселения территории Deschampsia antarctica, Usnea antarctica, Colobanthus quitensis и мохом. Ветер переносит мелкую фауну, особенно Nematoda, Tardigrada и Rotifera, вместе с фрагментами растений; на выброшенных волнами и ветром на берег водорослях, неоднократно наблюдались огромные скопления Collembola. Успешность процесса заселения территорий, которые подвержены дегляциации, решают рельеф, угол наклона и степень размельчения грунта, его влажность, расположение мерзлоты и сползание (солифлюкция), сте-кание и сдувание грунта.

Все эти наблюдения позволили автору сделать ряд краткосрочных и среднесрочных прогнозов воздействия глобального потепления климата на уникальные экосистемы Антарктики. Прежде всего, регресс ледников в прибрежной зоне Адмиралтейского залива способствует возникновении лагун с особыми гидрологическими и гидрохимическими свойствами, что делает более богатой и разнообразной природную среду залива. В более длинной временной перспективе будет усиливаться процесс постепенного засыпания лагун минеральной материей от уступающих ледников и возникновение - вместо лагун - приморских террас. Параллельно с увеличением длины береговой линии и площади дна залива, будет расти количество водорослей, покрывающих дно. Особую (правда, локальную) роль играет бурный рост числа туристов, в частности, на станцию Арцтовского, достигающий цифры тысячи человек в год, что способствует не контролируемой интродукции видов (в частности, уже отмечен вид Poa annua, чуждый для этой экосистемы).

В известном смысле дополнением к предыдущему докладу стало выступление Н.Г. Платонова (Москва, Россия) «Космический мониторинг арктических льдов под воздействием глобального потепления». Основной объект данного исследования - арктический морской лед, который сформирован из соли океанской воды и находится в свободном дрейфе. Морской лед рассматривается автором как среда обитания арктических морских млекопитающих. Основным методом исследования морского льда был выбран космический мониторинг. Российская спутниковая система ОКЕАН занимает особое место в наборе спутниковых программ: она обеспечивает синхронизацию размеров пассивным радиометром, активным радарным методом и оптическими сканирующими системами. Для изучения среды обитания мле-

копитающих на морском льду лучшими признаны пассивные микроволновые измерения.

Результаты обработки 30-летних ежедневных наблюдений из космоса за концентрацией морского льда позволили создать динамические карты распределения ледяного покрова. Это, в свою очередь, позволило проанализировать влияние глобального потепления климата на распределение ледяного покрова Арктики. В частности, 16 августа 2007 г. было зафиксировано уникальное явление - 75-% уменьшение концентрации морского льда с марта по сентябрь (до 4,3 млн. км2) при средней величине таяния льдов в течение арктического лета в 60%. На основании этих наблюдений сделан вывод о том, что повышение температуры в высоких широтах на 1 °С влечет уменьшение площади многолетнего морского ледяного покрова на 0,6 млн. км2.

На фоне изменения площади морских льдов анализируется пространственная динамика популяций белых медведей и моржей; потенциально, биотелеметрические датчики спутниковой системы ОКЕАН способны осуществлять контроль китов и даже птиц.

Г.С. Розенберг (Тольятти, Россия) начал свой обзорный доклад «Влияние изменений климата на экосистемы Волжского бассейна» со слов М.В. Ломоносова «Нам ничего не пришлось бы просить у бога, если бы мы смогли правильно предсказывать погоду»; при этом, еще важнее предсказать те изменения в природе, которые эта погода повлечет. Известно, что в плане экологического и геосистемного мониторинга наиболее слабо разработаны региональные экопрогнозы, между тем как именно крупные территории («экорегионы» - административные или естественно-природные единицы [бассейн реки, побережье, биом и пр.]) должны стать основным объектом экологических исследований для разработки инженерных мероприятий по снижению отрицательных социально-экономических последствий глобальных изменений климата (в частности, сценарий «глобального потепления климата»).

На примере территории Волжского бассейна (почти 13% территории Европы или 3,5 территории Польши), одного из наиболее напряженных по экологической обстановке, с использованием глобальной советско-американской модели ОКБ, адаптированной к региональному (бассейновому) уровню, и модели пространственной корреляции ландшафтно-зональных систем региона с гидротермическими условиями был дан прогноз изменения экосистем Волжского бассейна на 2010 (прогноз выполнен еще в 1985 г.), 2030, 2050 и 2100 гг. По картографическим и аналитическим моделям были уста-

новлены закономерности структурного и функционального отклика зонально-региональных единиц почвенно-растительного покрова Верхней и Средней Волги (трансконтинентальный бореальный экотон) на глобальные климатические «сигналы» для целей достаточно детального численного геоэкологического прогнозирования. Итоговым результатом исследования являются аналитические и картографические прогнозные модели функциональных состояний фитоценотических и почвенных экосистем при различных сценариях возмущающих воздействий климатической системы, которые ожидаются до середины XXI века и аналоги которых могли иметь место в геологическом прошлом (палеогеографические модели этих объектов).

Теоретической основой такого рода прогнозирования климатических изменений могут служить, по мнению автора, современные представления о фрактальности климатических трендов и биологической структуры сообществ.

Доклад М. Заленского (M. Zalewski; Варшава, Польша) «Насколько зйлено биологическое топливо?» был посвящен возможностям перехода современной цивилизации на экологически чистые возобновляемые источники энергии в условиях потепления климата. Основной вывод этого сообщения - биотопливо не всегда бывает экологичным и современные возможности его использования в индустриальных масштабах ограничено. Эффективность использования биотоплива будет достигнута только в случае, когда можно будет оценить чистый баланс получаемой энергии, её экономическую составляющую, «связать» фермеров и производителей энергии и, наконец, обеспечить защиту среды обитания редких и исчезающих видов растений и животных.

В. Варденский (W. Wardencki; Гданьск, Польша) в докладе «Глобальное потепление -истина и мифы (точка зрения химика)» дал развернутую картину современных (в стиле Дж. Лавлока [James Lovelock]) представлений о характере и движущих силах наблюдаемого потепления климата. Были рассмотрены глобальные циклы кислорода и углерода, изменения температуры Земли за последние миллион, 100 и 10 тысяч лет, естественные (вулканическая деятельность, океанические течения и пр.) и антропогенные процессы (сульфатное загрязнение атмосферы, парниковый эффект и пр.), воздействующие на изменения климата. Докладчик подробно прокомментировал последний (февраль, 2007 г.) «Доклад международной экспертной группы по изменению климата -IPCC)», свидетельствующий о том, что потепление более быстрыми темпами идет в Северной Америке, Европе и Азии и раза в два мед-

леннее - в Африке и Австралии (в XX в. Глобальная температура выросла на 0,6 oC, а уровень океана поднялся на 20 см). Вклад в глобальную эмиссию CO2 в атмосферу Земли (в процентах) выглядит так: США - 23,7, Китай - 13,6, Россия - 7, Япония - 5,2; остальные страны - менее 5% (в частности, Польша -1,5%).

Таким образом, существует множество доказательств того, что процесс глобального потепления климата идет и существенную роль в нем играет антропогенная деятельность. Для смягчения эффектов потепления климата следует предпринимать действия в различных направлениях (прежде всего, контроль и сокращение эмиссии «парниковых газов»). Наконец, окружающая среда должна быть защищена независимо от того, идет ли потепление климата или нет.

А завершил свой доклад В. Варденский словами американского писателя-фантаста Джеймса Кэбелла [James B. Cabell]: «Оптимист утверждает, что мы живем в наилучшем из всех возможных миров; пессимист опасается, что так оно и есть [The optimist proclaims that we live in the best of all possible worlds; and the pessimist fears this is true], 1926 г.».

Доклад И.Ю. Фенёвой (Москва, Россия) и Я. Ухманьского (J. Uchmanski; Варшава, Польша) «Сообщества Cladocera под давлением глобального потепления» был посвящен индивидуально-ориентированному моделированию, как методу исследования роли внутри- и межвидовой конкуренции для устойчивого существования популяций мелких планктонных ветви-стоусых ракообразных. Обсуждался вопрос о причинах доминирования более крупных видов в водоемах с более высокой температурой. В качестве основного фактора воздействия в модели рассматривался порог концентрации пищи разных размерных групп кладоцер, который для мелких видов ниже, чем для крупных. Поэтому доминирование мелких видов в холодно-водных водоемах определяется недостатком пищи для крупных форм. При высокой температуре повышается обилие цианобактерий, представляющих пищевой ресурс для определенных видов кладоцер, которые также дают повышение обилия при избытке пищи. Рассматривается также эффект прямого воздействия температур на скорость развития отдельных видов кладоцер, при этом было показано, что повышенные температуры угнетают рост мелких форм. В дальнейшем предполагается осуществить анализ различных сценариев распределения ресурса между особями (от равномерного до монополистического), а также сравнить результаты моделирования с использованием

«классического» имитационного подхода и индивидуально-ориентированного.

В докладе A.B. Уварова (Москва, Россия; Варшава, Польша) «Почвенные беспозвоночные и глобальные изменения: экофизио-логические и экологические аспекты» были подробно обсуждены как литературные данные, так и результаты оригинальных исследований по влиянию температурных условий на процессы разложения опада в лабораторных микрокосмах и полевых экспериментах. В частности, обсуждались результаты экспериментов с двумя видами земляных червей Lumbricus rubellus и Dendrobaena octaedra. Было показано, что по-пуляционная плотность червей меняется в пространстве и времени, что метаболическая деятельность D. octaedra существенным образом зависит от плотности (дыхание и воспроизводство было ниже в группах, по сравнению с отдельными экземплярами), что L. rubellus способен к метаболической компенсации, особенно, в пределах оптимального диапазона температуры почвы. Именно такого рода видовая специфичность реакции земляных червей на температурный режим, позволяет прогнозировать возможные структурные перестройки сообществ беспозвоночных в условиях возможного потепления климата.

Наконец, обзорный доклад К. Иливы-Макулец (K. Ilieva-Makulec; Варшава, Польша) «Реакция почвенных нематод на потенциальное изменение климата» был посвящен обзору работ, посвященных влиянию повышения эмиссии углекислоты и повышения температуры на почвенных нематод как результата глобального потепления. Повышение температуры непосредственно влияет на показатели выживаемости, скорость роста, плодовитость, длину жизненного цикла, следствием чего могут быть мало предсказуемые изменения структуры, разнообразия и трофической структуры сообщества.

Стендовые доклады представили: A. Барне (Москва, Россия) «Энергетический баланс земляных червей, принадлежащих различным морфо-экологическим группам», A. Данилов (Москва, Россия) «Сравнение кормовой базы пастбищ и лугов как среды обитания птиц»,

Ю. Зелинска (J. Zeli ska; Варшава, Польша) «Вспышки лесных насекомых: математические модели популяционной динамики сосновой совки (Panolis flammea)», К. Карабан (K. Kara-ban; Варшава, Польша) и A.B. Уваров (Москва, Россия) «Реакция структуры и экологического разнообразия ассоциаций почвенных червей на плотность лесной подстилки», К. Карпович (K. Karpowicz; Варшава, Польша) «Влияние антропогенных изменений в окружающей среде на диету волка (Canis Lupus) в Beskid l ski и ywiecki», С. Мурзина (Петрозаводск, Россия) «Липиды и жирные кислоты в молодых рыбах Leptoclinus maculatus в Арктике: биохимическая и гистологическая адаптация», Д. Панченко (Петрозаводск, Россия) «Ресурсы промысловых животных на Европейском севере России», A. Пытларчик (A. Pyt-larczyk; Варшава, Польша) «Гермафродизм клена ясенелистного (Acer negundo)», A. Решетников (Москва, Россия) «Экология инва-зивного вида рыб (Perccottus glenii, Oodon-tobutidae)», С. Таболин (Москва, Россия) «Сравнительные исследования сообществ нематод при разном режиме влажности почвы», М. Трчинска (M. Trzci ska; Варшава, Польша) «Молекулярный филогенетический анализ морских водорослей и их Zn/Pb-резистентность», A. Урбанек (A. Urbanek) и Д. Букацинский (D. Bukaci ski; Варшава, Польша) «Использование электрического ограждения для активной охраны птиц на реке Висле». По результатам конкурса на лучший стендовый доклад победителем стала Светлана Мурзина из Института биологии Карельского научного центра РАН.

В рамках Школы прошел круглый стол по экологическим проблемам возможного потепления климата, были проведены экскурсии по окрестностям Закопане, на горное озеро trbstó pleso (Словакия); российские экологи ознакомились с научной деятельностью Центра экологических исследований Польской академии наук в Ломянках (omianki, Dziekanуw Le ny).

Следующую, IV школу запланировано провести в 2010 г. в Тольятти, на базе Института экологии Волжского бассейна РАН.

© 2009 Г.С. Розенберг

Институт экологии Волжского бассейна РАН, г. Тольятти

© 2009 Б.Р. Стриганова

Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН, г. Москва

© 2009 Я. Ухманъский

Центр экологических исследований ПАН, г. Варшава