Лаборатория по популационна екология и моделиране, ИЕРиЖ

Основната дейност на лабораторията е изследването на механизмите и закономерностите на формиране на демографската и пространствената структура на популациите, както и на взаимоотношенията между видовите групи от популационния ранг в природни и антропогенни общности. Изследване на ролята на факторите на средата във функционирането на популациите. Лабораторията провежда цялостно изследване на пространствено-времевата организация на бозайниците, за да оцени относителната роля на екологичните, популационните, организмовите и органно-тъканните адаптивни механизми към променящите се условия на околната среда. Сътрудниците на лабораторията извършват и математическо моделиране на популационни процеси. Извършва се цялостна еколого-икономическа оценка и обособяване на териториите като основа за опазване на биоразнообразието и устойчивост на биоценозите.

популационна

Изследването на популациите се извършва върху представители на няколко таксона гръбначни животни:

Бозайници, отряд гризачи.

  • Изследването на ролята на факторите на околната среда в процесите на функциониране на популациите на цикломорфни бозайници въз основа на разработената в лабораторията концепция за функционално-онтогенетичен подход.
  • Разработване на нови и усъвършенстване на традиционни методи за изследване на гризачите, включително методи за определяне на индивидуалната възраст на животните, комплексни методи за количествена оценка на числеността, методи за оценка на скоростта на стареене на животните и др. в отворени биологични системи от ранг на организми и популации.
  • Изследване на ролята на цикличните процеси при формирането на елементарната хорологична структура на популацията на полевката.
  • Изследване на зоналните характеристикилокални континууми на популацията на вида в различни фази на популационния цикъл.
  • Изследване на механизмите на адаптация на цикломорфните бозайници към променящите се условия на околната среда, към екстремни и техногенни фактори.
  • Динамика на популациите на дребни бозайници в зоната на локално радиоактивно замърсяване (източноуралска радиоактивна следа).
  • Феноменът на спленомегалия при бозайници. Състояние на явлението, причини, индикация за наличието на увреждащ фактор в популациите.
  • Дългосрочно наблюдение на динамиката на водещите популационни параметри на дребните бозайници с цел изследване на ролята на различни фактори в популационната динамика на масово разпространените видове гризачи в сухоземните биогеоценози.
  • Анализ на факторите, регулиращи популационната динамика на дребни и едри бозайници - от полевки до човека.
  • Математическо моделиране на популационни процеси.

Бозайници, разред Chiroptera

  • Проучване на популациите на защитени видове прилепи в природни и градски ландшафти, техните трофични връзки и поведенчески връзки.
  • Проблеми на опазването на редките видове.

Земноводни

  • Проучване на фауната, таксономията и популационната екология на земноводните, както и въпроси, свързани с опазването на земноводните.
  • Изследване на моделите на динамиката на популацията на земноводните и техните адаптации в процеса на разработване на нови местообитания на примера на видове, случайно въведени в нова среда, във връзка с проблема с инвазивните видове.

Основните постижения на лабораторията през последните години:

• За първи път в света представители на клас бозайници (цикломорфни бозайници - дребни гризачи) показаха възможността за поливариантност на онтогенетичното развитие (двеалтернативни типове онтогенеза). (Фиг. 1). Преди това поливариантността на развитието беше известна за растенията и безгръбначните.

• Разработени са теоретични и методологични основи на функционално-онтогенетичния концептуален подход към изследването на популациите на цикломорфните бозайници, което позволи да се интерпретират широк спектър от явления, свързани с различни аспекти на взаимодействието на животните с околната среда. Подробно са описани алтернативни типове постнатално онтогенетично развитие на гризачи.

• Предложи и обоснова механизма на превключване (неспецифичен тригер-механизъм) на един или друг път на онтогенетично развитие, обусловен от комплексното влияние на факторите на околната среда, когато на базата на един генотип ВСЕКИ два индивида наследяват Алтернативни програми (фиг. 2 Развитие).

• Функционалната детерминация на повечето биологични характеристики (демографска и пространствена структура, възрастови маркери, онтогенетични, морфологични, морфофизиологични, вътрешни нетрадиционни показатели, устойчивост и др.) се разкрива под въздействието на широк спектър от фактори на околната среда.

• Установено е, че увеличаването на вътрешнопопулационното разнообразие, т.е. Диференциацията на индивидите в алтернативни типове онтогенеза неизбежно води до повишаване на ефективността на енергийния поток: общият прием на енергия от храната трябва, ceteris paribus, да се увеличи, докато консумацията трябва да намалее.

• Въз основа на анализа на водещите популационни параметри е направен извод за спецификата на популацията на всяка година на раждане. Установено е, че прехвърлянето на популационна информация от животни от една година към следващата се извършва чрез индивиди от тип II онтогенеза. Поради присъствието на представители на всички поколения от предходната година на раждане вГрупата от презимували индивиди създава възможност за прехвърляне на генетична информация не само чрез последователна смяна на поколенията, но и директно от първото поколение на една година на раждане към първото поколение на следващата година - „трансгенерационен“ път на предаване. (фиг. 3)

• Показано е, че реакцията на населението на широк спектър от въздействия, и особено на неблагоприятните, зависи не само от характера и силата на самото въздействие, но неизбежно се пречупва през неговата функционална структура. Неспецифичният адаптивен отговор на популацията към повечето нередовни екстремни въздействия както от естествен, така и от антропогенен характер не се различава фундаментално от адаптациите, развити еволюционно в отговор на редовно повтарящи се (обичайни) неблагоприятни промени в околната среда (условия зима-есен-пролет). Налице е "ненавременно стартиране" на консервационния механизъм, който е исторически характерен за вида (популацията), но в отговор на регулярни промени в околната среда. Този механизъм съответства на тип II онтогенеза. С други думи, населението може да отговори на действието на неблагоприятни специфични фактори от различно естество с една неспецифична адаптивна реакция, която, подобно на стреса, няма твърда причинно-следствена връзка. На популационно ниво разглеждаме не самия стрес (синдром на адаптация според G. Selye), а неговата аналогия в светлината на интегрирания механизъм за адаптивен отговор (фиг. 4)

• Завършен е дългосрочен цикъл от изследвания на функционалната и онтогенетична детерминация на възрастовите промени в зъбите на цикломорфни гризачи. За първи път през последните 40 години беше предложен метод за практическо определяне на хронологичната и биологична индивидуална възраст на полевките, което позволи значително да се повиши точността на неговатадефиниции, което е от голямо теоретично и приложно значение.

• Реконструира времевите редове на динамиката на числеността на мишевидните гризачи в зоната на южната тайга на Урал и описва хронографските промени в популациите на отделните видове за периода от 20-те години на XX век. Досега.

• Концепцията за елементарната хорологична структура на видовата популация на бозайниците е разработена на базата на локален подход за изследване на разнообразните процеси на формиране и функциониране на видовата популация в реално време. За първи път е установено, че фундаменталните различия между видовете с r- и k-стратегии на жизнените цикли на индивидите се запазват и на популационно ниво. Това заключение има конкретен принос за по-нататъшното развитие на теорията за естествения подбор на популационно ниво. (фиг. 5)

• Идентифициране на уралски горски мишки като Sylvaemus Uralensis Pall. и е установена принадлежността им към източноевропейския кариоморф. Показано е, че малката горска мишка от бореалната зона на Урал е по-едър вид по хабитуални и черепни характеристики и е морфологично специфична. (фиг.6)

• Анализиран е процесът на абразивно износване на кътниците по време на онтогенезата при малката горска мишка, показана е сезонната, физиологичната и морфотипната изменчивост на този възрастов маркер, както и възможността за използването му в изследвания на популационната демография.

• Въз основа на дългосрочно масово маркиране на дребни бозайници с тетрациклинов етикет в зоната на локално радиоактивно замърсяване (LURT) е доказана решаващата роля на миграциите и значението на конфигурацията на замърсената зона при радиоадаптацията на животните. Направено е заключение, че зоната на ВУРТ, както и всички локални техногенно замърсени територии, се обитава от популация от гризачи с променлив състав, който еубедително доказателство за липсата на изолация. Миграциите на животните в тясната и разширена територия на EURT значително намаляват възможността за фиксиране на адаптивни промени в поредицата от поколения гризачи от вагилни видове и са в основата на предаването на радиационно-индуцирани ефекти към съседни територии. Фактът на нестабилността на популацията на дребните бозайници трябва да се вземе предвид в широк кръг от изследвания, когато се анализират дългосрочните последици от всяко антропогенно въздействие върху животните.

• Установено е, че в момента много водни обекти на Урал, след намаляване на токсичното замърсяване (фиг. 7), в по-голямата си част вече са преминали през критичния етап към по-стабилната си модификация, но различна по структура от естествената. За необратимо променени резервоари - приемници на промишлени отпадъчни води, формирането на оригинално рибно съобщество е практически изключено и инвазивните видове започват да доминират в състава на ихтиофуната.

• Едновременното изследване на плодовитостта, възрастта и размера на тялото по време на съзряването на земноводните позволи да се установи, че съзряването на поколението при най-големите размери на тялото не води до увеличаване на репродуктивния успех, тъй като съзряването при относително малки размери на тялото е придружено от увеличаване на продължителността на живота и съответно броя на репродуктивните периоди на индивид. Следствие от това е и фактът, че при изследване на географската променливост данните, получени само през един репродуктивен период, неправилно характеризират точно географските различия (Фиг. 8)

• Установено е, че значителна вариабилност в скоростта на растеж и развитие на ларвите постоянно се проявява в популациите на земноводни, обусловена както от индивидуалната вариабилност в потомството на една женска, така и от разликите в условията на растеж иразвитие в различни резервоари. Обхватът на променливостта на населението е такъв, че обхваща целия спектър на географска променливост, което ни позволява да твърдим, че географските различия могат да се определят не от действието на подбора, а от прилагането на една или друга част от спектъра на променливостта в рамките на една норма на реакция. В този случай няма нужда от специални онтогенетични адаптации в различни условия на съществуване.