izvkgtuИзвестия КГТУKSTU News1997-3071Калининградский государственный технический университет10.46845/1997-3071-2022-66-19-29izvkgtu-53Research ArticleБИОЛОГИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЫБНОЕ ХОЗЯЙСТВОBIOLOGY, ECOLOGY AND FISHERIESПрогнозирование динамики лесных экосистем в условиях загрязнения промышленными аэровыбросами по состоянию травянистых растенийForecasting the dynamics of forest ecosystems in conditions of industrial emissions pollution by the state of herbaceous plantshttps://orcid.org/0000-0001-7274-1420БелыхО. А.BelykhО. А.

Ольга Александровна Белых – доктор биологических наук, доцент

Калининград

Olga A. Belykh – Doctor of Biological Sciences, Associate Professor

Kaliningrad

boairk@mail.ruКалининградский государственный технический университетРоссияKaliningrad State Technical UniversityRussian Federation2022180320250661929Copyright © Белых О.А., 20252025Белых О.А.Belykh О.А.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.klgtu.ru/jour/article/view/53

Статья посвящена фундаментальной проблеме биохимической экологии – установлению математических закономерностей, описывающих влияние техногенных поллютантов на сосудистые растения. У сотрудников лесного хозяйства, национальных парков и научных организаций лесного комплекса существует потребность подготовки прогнозов динамики лесных экосистем для научной и хозяйственной деятельности, принятия управленческих явлений. Загрязнение природных территорий вблизи промышленных предприятий Иркутской области связано с пылегазовыми выбросами, аккумулируемыми почвами и растениями уникального природного объекта оз. Байкал, находящегося под охраной ЮНЕСКО. Целью исследования является система взаимосвязей многолетних растений рода Thalictrum, чувствительных к изменению условий обитания в связи с произрастанием на территории с накопленным экологическим ущербом. В статье дана характеристика мест распространения маркерных растений. Приводятся сведения о содержании условно-токсичных элементов и описано их распределение в почвенных горизонтах промышленно загрязненных территорий Южного Прибайкалья. В работе доказывается возможность применения метода математического моделирования для выявления зависимости габитуса экологического маркера от условий влияния природно-техногенной среды. Представлена математическая модель, связывающая значимые экологические факторы промышленно загрязненных территорий, влияющие на развитие биоиндикаторных видов растений Thalictrum minus L. Используя полученный ряд уравнений, автор разработал экономичную методику, позволяющую учитывать минимальное число характеристик вида-биоиндикатора для прогнозирования состояния почвы и биоты в пределах загрязненной территории. Данная модель создана для проведения прогнозной оценки состояния лесных экосистем на примере Южного Прибайкалья рядом специалистов – биологами, экологами, лесниками.

The article is devoted to the fundamental problem of biochemical ecology – finding mathematical patterns that describe the effect of technogenic pollutants on vascular plants. In the activities of employees of forestry, national parks and scientific organizations of the forestry complex, there is a need to prepare forecasts of the forest ecosystems dynamics for scientific and economic activities and for the adoption of managerial phenomena. Pollution of natural areas near an industrial enterprises of the Irkutsk region is associated with dust and gas emissions from accumulated soils and plants of the unique natural object of Lake Baikal, which is under the protection of UNESCO. The object of the study is the system of interrelations of perennial plants of the genus Thalictrum sensitive to changes in habitat conditions due to growth in areas with accumulated environmental damage. The article describes the habitat conditions of marker plants. Information is given on the content of conditionally toxic elements in the soil horizons of industrially polluted territories of the Southern Baikal region. Distribution of these elements in soil horizons is described. The paper proves the possibility of using the method of mathematical modeling to identify the dependence of the habitus of an ecological marker on the conditions of influence of the natural and technogenic environment. A mathematical model is presented that relates significant environmental factors of industrially contaminated territories that affect the development of bioindicator plant species Thalictrum minus L. territory. This model was developed to carry out a predictive assessment of the state of forest ecosystems on the example of the Southern Baikal region by biologists, ecologists, and foresters.

экологиябиоиндикациямикроэлементный составпочвырентгенофлуоресцентный анализсистемный анализматематическая модельecologybioindicationtrace element compositionsoilsX-ray fluorescence analysissystem analysismathematical modelReferencesСистемный анализ и синтез стратегических решений в инноватике. Математические, эвристические и интеллектуальные методы системного анализа и синтеза инноваций: учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению "Прикладные математика и физика" или по направлениям и специальностям в области естественных наук, техники и технологии, системного анализа и управления / А. В. Андрейчиков [и др.]. Изд. 2-е. Москва: ЛИБРОКОМ, 2012. 304 с.Andreychikov A. V. [i dr.]. Sistemnyy analiz i sintez strategicheskikh resheniy v innovatike. Matematicheskie, evristicheskie i intellektual'nye metody sistemnogo analiza i sinteza innovatsiy: uchebnoe posobie dlya studentov vysshikh uchebnykh zavedeniy, obuchayushchikhsya po napravleniyu “Prikladnye matematika i fizika” ili po napravleniyam i spetsial'nostyam v oblasti estestvennykh nauk, tekhniki i tekhnologii, sistemnogo analiza i upravleniya [System analysis and synthesis of strategic decisions in innovation. Mathematical, heuristic and intellectual methods of system analysis and synthesis of innovations]. Izd. 2-e. Moscow, LIBROKOM Publ., 2012, 304 p.Изучение морфологических признаков и флуктуирующей способности листового аппарата березы повислой // С. А. Кабанова [и др.] // Природообустройство. 2021. № 4. С. 116–122.Kabanova S. A. [i dr.]. Izuchenie morfologicheskikh priznakov i fluktuiruyushchey sposobnosti listovogo apparata berezy povisloy [Study of morphological features and fluctuating ability of the leaf apparatus of the silver birch]. Prirodoobustroystvo, 2021, no. 4, pp. 116–122.Phytotoxic effects of Cu, Cd and Zn on the seagrass Thalassia hemprichii and metal accumulation in plants growing in Xincun Bay, Hainan, China / Jin Zheng XiaoQian, Gu Tai-Jie, Zhang Hui-Hui, Liu Qiao-Jing, Ou Chang-Lian Peng // Ecotoxicology. 2018. Vol. 27. Issue 5. P. 517–526.Phytotoxic effects of Cu, Cd and Zn on the seagrass Thalassia hemprichii and metal accumulation in plants growing in Xincun Bay, Hainan, China. Jin Zheng XiaoQian, Gu Tai-Jie, Zhang Hui-Hui, Liu Qiao-Jing, Ou Chang-Lian Peng. Ecotoxicology, 2018, vol. 27, no. 5. pp. 517–526.Air pollution assessment in the area of aluminum production by snow geochemical survey / L. M. Filimonova, V. A. Bychinskiy, A. V. Parshin // Russian Meteorology and Hydrology. 2015. Vol. 40. No. 10, P. 691–698.Filimonova L. M., Bychinskiy V. A., Parshin A. V. Air pollution assessment in the area of aluminum production by snow geo-chemical survey. Russian Meteorology and Hydrology. 2015, vol. 40, no. 10, pp. 691–698.Калугина О. В., Михайлова Т. А., Шергина О. В. Использование травянистых растений (Chamaeneron fngustifolium и Tanacetum vulgare) для мониторинга загрязнения территории фторсодержащими выбросами // Химия растительного сырья. 2019. № 1. С. 309–316.Kalugina O. V., Mikhaylova T. A., Shergina O. V. Ispol'zovanie travyanistykh rasteniy (Chamaeneron fngustifolium i Tanacetum vulgare) dlya monitoringa zagryazneniya territorii ftorsoderzhashchimi vybrosami [The use of herbaceous plants (Chamaenerion angustifolium and Tanacetum vulgare) for monitoring the pollution of the territory with fluorinated emissions]. Khimiya rastitel'nogo syr'ya, 2019, no.1, pp 309–316.Ахмерова Д. Н., Шахринова Н. В. Биоиндикация загрязнения атмосферного воздуха по состоянию хвои сосны обыкновенной на территории города Бирск // Глобальный научный потенциал. 2018. № 6 (87). С. 69–71.Akhmerova D. N., Shakhrinova N. V. Bioindikatsiya zagryazneniya atmosfernogo vozdukha po sostoyaniyu khvoi sosny obyknovennoy na territorii goroda Birsk [Bioindication of atmospheric air pollution by the state of pine needles in the territory of the city of Birsk]. Global'nyy nauchnyy potentsial, 2018, no. 6 (87), pp. 69–71.Дейнега Е. А., Савватеева О. А. Экспресс-контроль антропогенной трансформации городских экосистем методами биоиндикации хвойных пород // Фундаментальные исследования. 2012. № 5. С. 407–411.Deynega E. A., Savvateeva O. A. Ekspress-kontrol' antropogennoy transformatsii gorodskikh ekosistem metodami bioindikatsii khvoynykh porod [Express controlof anthropogenic transformation of urban ecosystems by methods of bioindication of conifers]. Fundamental'nye issledovaniya, 2012, no. 5, pp. 407–411.Калугина О. В., Михайлова Т. А., Шергина О. В. Биохимическая адаптация сосны обыкновенной (Pinus sylvestris) к техногенному загрязнению // Сибирский экологический журнал. 2018. Т. 25. № 1. С. 98–110.Kalugina O. V., Mikhaylova T. A., Shergina O. V. Biokhimicheskaya adaptatsiya sosny obyknovennoy (Pinus sylvestris) k tekhnogennomu zagryazneniyu [Biochemical adaptation of Scots pine (Pinus sylvestris) to man-made pollution]. Sibirskiy ekologicheskiy zhurnal, 2018, vol. 25, no. 1, pp. 98–110.Заугольнова Л. Б., Ханина Л. Г. Параметры мониторинга биоразнообразия лесов России на федеральном и региональном уровнях // Лесоведение. 2004. № 3. С. 3–14.Zaugol'nova L. B., Khanina L. G. Parametry monitoringa bioraznoobraziya lesov Rossii na federal'nom i regional'nom urovnyakh [Parameters of monitoring biodiversity of Russian forests at the federal and regional levels]. Lesovedenie, 2004, no. 3, pp. 3–14.Конспект флоры Сибири. Сосудистые растения / под ред. К. С. Байкова. Новосибирск: Наука, 2005. 355 с.Konspekt flory Sibiri. Sosudistye rasteniya [Synopsis of the flora of Siberia. Vascular plants], pod red. Baykova K. S. Novosibirsk, Nauka Publ., 2005, 355 p.Белых О. А., Чупарина Е. В., Мокрый А. В. Элементный состав хвои семейства сосновые (Pinaceae) на территории с накопленным экологическим ущербом, Южное Прибайкалье // Экологическая химия. 2020. Т. 29. № 4. С. 185– 189.Belykh O. A., Chuparina E. V., Mokryy A. V. Elementnyy sostav khvoi semeystva sosnovye (Pinaceae) na territorii s nakoplennym ekologicheskim ushcherbom, Yuzhnoe Pribaykal'e [The elemental composition of pine needles (Pinaceae) in the territory with accumulated environmental damage, Southern Baikal region]. Ekologicheskaya khimiya, 2020, vol. 29, no. 4, pp. 85–189.Чупарина Е. В., Мартынов А. М. Применение недеструктивного РФА для определения элементного состава лекарственных растений // Журнал аналитической химии. 2011. Т. 66, № 4. С. 399–405.Chuparina E. V., Martynov A. M. Primenenie nedestruktivnogo RFA dlya opredeleniya elementnogo sostava lekarstvennykh rasteniy [The use of non-destructive RF for determining the elemental composition of medicinal plants]. Zhurnal analiticheskoy khimii, 2011, vol. 66, no. 4, pp. 399–405.Рогачева О. А. Статистика: учебное пособие. Иркутск: Изд-во БГУ, 2017. 148 с.Rogacheva O. A. Statistika: uchebnoe posobie [Statistics: study guide]. Irkutsk, Baikal State University Publ., 2017, p. 148.Паршин А. В., Руш Е. А., Спиридонов А. М. Автоматизация процесса экологического мониторинга озера Байкал с применением современных ГИС и WEB-технологий // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2011. № 1 (29). С. 82–87. 15. Жмудь Е. В., Дорогина О. В., Ачимова А. А. Пластичность морфоструктуры побегов Hedysarum hedysaroides (Fabaceae) в различных экологогеографических условиях // Сибирский экологический журнал. 2018. Т. 25. № 2. С. 183–193.Parshin A. V., Rush E. A., Spiridonov A. M. Avtomatizatsiya protsessa ekologicheskogo monitoringa ozera Baykal s primeneniem sovremennykh GIS i WEBtekhnologiy [Automation of the process of ecological monitoring of Lake Baikal using modern GIS and WEB technologies]. Sovremennye tekhnologii. Sistemnyy analiz. Modelirovanie, 2011, no. 1 (29), pp. 82–87.Zhmud' E. V., Dorogina O. V., Achimova A. A. Plastichnost' morfostruktury pobegov Hedysarum hedysaroides (Fabaceae) v razlichnykh ekologogeograficheskikh usloviyakh [Plasticity of morphostructure of Hedysarum hedysaroides B.Fedtsch. ((Fabaceae) shoots in various ecological and geographical conditions]. Sibirskiy ekologicheskiy zhurnal [Contemporary Problems of Ecology], 2018, vol. 25, no. 2, pp. 83–193.Zhmud' E. V., Dorogina O. V., Achimova A. A. Plastichnost' morfostruktury pobegov Hedysarum hedysaroides (Fabaceae) v razlichnykh ekologogeograficheskikh usloviyakh [Plasticity of morphostructure of Hedysarum hedysaroides B.Fedtsch. ((Fabaceae) shoots in various ecological and geographical conditions]. Sibirskiy ekologicheskiy zhurnal [Contemporary Problems of Ecology], 2018, vol. 25, no. 2, pp. 83–193.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.