2021 год

Исследованы процессы разложения коры и древесины валежа основных лесообразующих пород Picea abies, Pinus sylvestris, Betula spp., Populus tremula и Larix sibirica в условиях среднетаежных ельников. Предложены модели динамики запасов основных биогенных элементов в валежных стволах, позволяющие прогнозировать скорость разложения валежа и изменение баланса углерода и азота в лесной экосистеме. Полученные результаты важны для оценки климаторегулирующей функции лесов и могут быть использованы при планировании природоохранной и лесозаготовительной деятельности, учитывающей сохранение биоразнообразия и других экосистемных функций лесов. По результатам исследований опубликована статья: Romashkin I.V., Shorohova E.V., Kapitsa E.A., Galibina N.A., Nikerova K.M. Substrate quality regulates density loss, cellulose degradation and nitrogen dynamics in downed woody debris in a boreal forest. Forest Ecology and Management. 2021. V. 491, 119143. (лаб. динамики и продуктивности таежных лесов и лаб. аналитическая).

Впервые в условиях Южной Карелии в антропогенно трансформированной (вырубка) и естественной среде (сосняк черничный) проведена комплексная межвидовая оценка отклика показателей минерального, углеродного и водного обмена Pinus sylvestris L., Betula pendula Roth, Populus tremula L. и Alnus incana (L.) Moench на изменения биогеоценотических условий. У разных видов в градиенте микроклиматических и эдафических условий выявлены однонаправленные изменения удельного содержания биогенных элементов, емкости биологического поглощения макроэлементов, устьичной проводимости, интенсивности фотосинтеза и транспирации. Видоспецифичность реакции в меняющихся условиях установлена для соотношений биогенных элементов, фотосинтетической эффективности использования воды и азота. На основании вариабельности функциональных признаков хвойного и лиственных видов в условиях гетерогенной среды сделан вывод о разном адаптационном потенциале исследуемых видов растений. Результаты исследования важны для понимания ключевых механизмов влияния условий минерального питания на CO2/H2O-газообмен древесных растений при изменяющихся климатических условиях в лесных экосистемах с разной степенью антропогенной нарушенности. По результатам исследований опубликована статья: Pridacha, V.B., Sazonova, T.A., Novichonok, E.V. , Semin D.E., Tkachenko Yu.N., Alexey N. Pekkoev A.N., Timofeeva V.V., Bakhmet O.N. & Olchev A.V. (2021) Clear-cutting impacts nutrient, carbon and water exchange parameters in woody plants in an east Fennoscandian pine forest. Plant Soil 466:317-336. https://doi.org/10.1007/s11104-021-05058-w (лаб. физиологии и цитологии древесных растений и лаб. динамики и продуктивности таежных лесов).

Выполнен анализ данных о ежегодных площадях лесных пожаров и изменчивостью погодных условий, связанных с пожарами для территории европейской бореальной зоны. Проведено региональное зонирование современной пожарной активности и выявлена более высокая чувствительность северных лесов к изменениям климата и связь пожарной активности в бореальной зоне Европы с температурой поверхностных слоев Северной Атлантики (SST, sea surface temperatures). Эта связь выражается, в частности, в синхронизации пожарных режимов на больших участках бореальной зоны. По результатам исследований опубликована статья: Drobyshev, I; Ryzhkova, N; Eden, J; Kitenberga, M; Pinto, G; Lindberg, H; Krikken, F; Yermokhin, M; Bergeron, Y; Kryshen, A. Trends and patterns in annually burned forest areas and fire weather across the European boreal zone in the 20th and early 21st centuries // Agricultural and forest meteorology V.306,10.1016/j.agrformet.2021.108467 (лаб. динамики и продуктивности таежных лесов).


Сплошные рубки приводят к фрагментации лесного покрова и образованию экотонных комплексов, включающих в себя участок леса, переход от леса к вырубке под пологом древостоя, переход от леса к вырубке вне древесного яруса и собственно вырубку. Исследовано естественное возобновление основных лесообразующих пород (ель, береза) в северотаежном экотонном комплексе «ельник черничный – вырубка». Показано, что наиболее благоприятными для естественного возобновления ели являются переходные зоны у края леса как в сторону леса, так и в сторону вырубки. На участках вырубки, удаленных от края леса, преимущества имеет березовый подрост, отличающийся здесь высокой густотой и активным ростом. По результатам исследований опубликована статья: Genikova N. V., Mamontov V.N., Kryshen A.M., Kharitonov V.A., Moshnikov S.A., Toropova E.V. Natural Regeneration of the Tree Stand in the Bilberry Spruce Forest—Clear-Cutting Ecotone Complex in the First Post-Logging Years // Forests 12(11). 2021. Pp. 1-15 DOI: 10.3390/f12111542 (лаб. динамики и продуктивности таежных лесов).


Установлено, что дифференциация стволовых клеток камбия по пути программируемой клеточной смерти (формирование сосудов и волокон ксилемы) и по пути сохранения протопласта (формирование паренхимы ксилемы) связана с изменением активности ферментов антиоксидантной системы (АОС). Образование узорчатой древесины у карельской березы сопровождается увеличением активности АОС. Последнее является следствием преобладания апопластного пути метаболизации сахарозы над сахарозосинтазным путем и коррелирует с уровнем доступных азота и фосфора в почве. В совокупности, такое действие ферментов углеводного обмена и антиоксидантной системы может отразиться на соотношении целлюлозы / лигнина в клеточных стенках, что определяет качество формирующейся древесины. По результатам исследований опубликованы статьи: Nikerova K. M., Galibina N. A., Moshchenskaya Y. L., Tarelkina T. V., Borodina M. N., Sofronova I. N., Semenova L. I., Ivanova D. S., Novitskaya L. L. (2021) Upregulation of antioxidant enzymes is a biochemical indicator of abnormal xylogenesis in Karelian birch // Trees, Available online 19 October 2021; DOI: 10.1007/s00468-021-02225-5.
Nikerova K.M., Galibina N.A., Moshchenskaya Yu.L., Sofronova I.N., Borodina M.N., Moshkina E.V., Novitskaya L.L. (2021) The effect of soil fertility on antioxidant enzymes activity in a subarctic woody species // Czech Polar Reports. 2021 11(1): 41-66; DOI: 10.5817/CPR2021-1-5. (лаб. физиологии и цитологии древесных растений и лаб. аналитическая).


Впервые изучено генетическое разнообразие и уровень дифференциации северных (Россия (Карелия), Финляндия) и южной (Беларусь) популяций карельской березы Betula pendula Roth var. carelica (Mercklin) Hämet-Ahti с помощью ядерных микросателлитных маркеров. Полученные результаты позволили выявить их общие черты, а также определенное генетическое разнообразие. Установлено, что в южной популяции аллельное разнообразие несколько выше, чем в северных, что, вероятно, обусловлено более высокой их численностью и менее выраженной фрагментацией ареала. Для северных популяций карельской березы, численность которых резко сократилась в последние десятилетия, характерно превышение значений ожидаемой гетерозиготности над наблюдаемой, что свидетельствует о преимущественном накоплении гомозигот и повышении риска дальнейшей деградации ее популяций. По результатам исследований опубликована статья: Ветчинникова Л.В., Титов А.Ф., Топчиева Л.В. Изучение генетического разнообразия и дифференциации северных и южной популяций карельской березы // Генетика. 2021. Т. 57. № 4. С. 412–419. DOI: 10.31857/S0016675821040147 (лаб. лесных биотехнологий)

Впервые с помощью микросателлитных локусов дана сравнительная оценка природных популяций и объектов единого генетико-секционного комплекса (ЕГСК) сосны обыкновенной и ели финской в Карелии. Не смотря на то, что ПН как сосны, так и ели уступают природным популяциям по уроню аллельного разнообразия, а ели – и по уровню генетической изменчивости, и ЛСП, и ИК по уровню генетического полиморфизма превосходят как природные популяции, так и ПН. Полученные результаты свидетельствуют об отсутствии снижения уровня генетического разнообразия у объектов ЕГСК на начальных этапах плюсовой селекции. По результатам исследований опубликована статья: Ильинов А.А., Раевский Б.В. Генетическое разнообразие деревьев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) различных селекционных категорий в плюсовых насаждениях Карелии. // Экологическая генетика, Том 19, № 1, С. 23–36 (лаб. лесных биотехнологий)

Впервые проведен анализ фракций липидов и их жирнокислотного состава в почках по фазам распускания у трёх представителей растений рода Betula L. Разнонаправленные векторы изменения уровней линолевой (С 18:2) и линоленовой (С 18:3) кислот (понижение и повышение соответственно) в мембранных липидах распускающихся почек обеспечивают формирование фотоассимиляционного аппарата и устойчивость к стрессовым факторам среды. Выявлены общие закономерности в изменении состава мембранных липидов распускающихся почек у лиственных и хвойных пород – возрастание содержания фосфолипидов и линоленовой кислоты. Изучение механизмов повышения продуктивности и стресс-устойчивости необходимо для теоретического обоснования интенсивных технологий лесовозобновления. По результатам исследований опубликована статья: Morozova I.V., Chernobrovkina N.P., Il´inova M.K., Robonen E.V., Tsydendambaev V.D., Pchelkin V.P. Fatty acid composition in fraction of total lipids from the buds of plants of the Betula L. genus by the opening phases // Russian Journal of Plant Physioligy. 2021. V.68. №1. P. 94-101. (лаб. лесных биотехнологий)

Изучены особенности распределения макро- и микроэлементов в системе «почва – растение» в среднетаежных условиях восточной Фенноскандии в условиях водно-ледниковых ландшафтов ненарушенных среднетаежных экосистем. Выделены группы химических элементов по степени интенсивности вовлечения их в биологический круговорот. Наибольшей биогенностью отличаются марганец, чуть меньшими значениями характеризуется кальций и калий, среди микроэлементов активно участвуют в биогенном круговороте цинк и медь. Коэффициент биохимической подвижности показывает, что самая высокая биохимическая активность среди изучаемых видов растений характерна для черники. В целом, для кустарничков рода Vaccinium характерно активное накопление кальция и марганца в наземных органах и значительное снижение их содержания в корнях. Выявлено, что для макроэлементов характерно незначительное варьирование концентраций в растениях и фактор смены места произрастания не оказывает достоверного влияния. В то время как содержание большинства микроэлементов значительно варьирует в зависимости от положения в системе элементарных геохимических ландшафтов. Достоверные закономерности – снижение содержания в растениях в соответствии с изменением в положении в рельефе выявлены для марганца. По результатам исследований опубликована статья: Ахметова Г.В. Особенности распределения макро- и микроэлементов в системе «почва – растение» в среднетаежных условиях восточной Фенноскандии // Труды Карельского научного центра РАН № 5. 2021. С. 5–19. (лаб. лесного почвоведения)

Проведенные комплексные исследования почв и почвенного покрова подзоны северной тайги Восточной Фенноскандии установили, что особенностью почвенного покрова данной территории является его прерывистость, формирование небольшими скальными обнажениями, каменистыми россыпями. В почвенном покрове доминируют альфегумусовые почвы (Podzols), составляющие до 50%, а также торфяные болотные почвы (Histosols), на выходах коренных пород формируются петроземы. Ведущими почвообразовательными процессами являются подзолообразование, гумусово-аккумулятивный, подстилконакопление, торфонакопление. Процесс оглеения, при котором происходит микробиально-биохимическое преобразование минеральной толщи в анаэробных условиях, не имеет широкого распространения. Полученные данные могут быть основой при проведении мониторинга почв, корректно экстраполированы на почвы ненарушенных лесных экосистем Фенноскандии. По результатам исследований опубликована статья: Bakhmet O.N., Medvedeva M.V., Raevsky B.V., Novikov S.G., Shelekhova T.S. Characteristics of soils and the soil cover in the Kostomuksha State Nature Reserve, Russia // Nature Conservation Research. 2021. Vol. 6 (Suppl.1). https://dx.doi.org/10.24189/ncr.2021.004 (лаб. лесного почвоведения и лаб. лесных биотехнологий)

Проанализировано современное состояние чужеродных видов растений и животных в Карелии. Данные опубликованы в книге «Инвазивные растения и животные Карелии». В том числе, приводятся подробные сведения по 16 видам сосудистых растений и 11 видам насекомых, включая морфологическое описание, особенности биологии и распространения (Рис). Особое внимание уделено вреду, который инвазивный вид наносит или потенциально способен нанести естественным экосистемам, народному хозяйству или здоровью человека. Книга может представлять интерес для широкого круга исследователей-биологов, преподавателей биологии, студентов, школьников, а также любителей природы. Публикация. Инвазивные растения и животные Карелии. – Петрозаводск: ПИН. – 2021. – 223 с. ISBN 978-5-904704-88-9. (лаб. ландшафтной экологии и охраны лесных экосистем)