Лаборатория экологии техногенных растительных сообществ

Заведующий лабораторией

Мохначев Павел Евгеньевич

кандидат сельскохозяйственных наук

Сотрудники лаборатории

Менщиков Сергей Леонидович, доктор сельско-хозяйственных наук

+7 343 322-56-47

msl@botgard.uran.ru

Поспелова (Кузьмина) Надежда Александровна

История создания лаборатории

Лаборатория создана в ноябре 1984 года в структуре Института экологии растений и животных УрО РАН и первоначально имела название “Лаборатория экологических основ охраны и восстановления растительности”. В апреле 1988 года она в полном составе была переведена в состав Лесного отдела вновь созданного Института леса УрО РАН и получила новое наименование – экологии техногенных растительных сообществ, сохранившееся до настоящего времени. Кроме того, в состав лаборатории была включена группа сотрудников из 4 человек Лесной опытной станции Всесоюзного института лесоводства и механизации лесного хозяйства головного Гослесхоза СССР.

С 1988 по 2005 гг. заведовал лабораторией Экологии техногенных растительных сообществ в Институте леса профессор Махнёв Африкан Кузьмич (1926–2020), впоследствии – в Ботаническом саду УРО РАН. С 2005 г. по 2018 гг. работал в этой же лаборатории главным научным сотрудником. Африкан Кузьмич являлся организатором и активным участником многочисленных научных экспедиций. Был руководителем многих грантов РФФИ, бюджетных тем, хоздоговоров. Является автором монографии и соавтором более 100 научных работ. Входил в оргкомитеты и программные комитеты периодических научных конференций «Биологическая рекультивация нарушенных земель». Профессор активно занимался педагогической работой – преподавал курс дендрологии в Уральском лесотехническом институте, руководил курсовыми и дипломными работами студентов. Он являлся членом Комиссии по охране природы УрО РАН СССР и членом Проблемного совета по лесной генетике, селекции, семеноводству и интродукции. Много внимания Африкан Кузьмич уделял подготовке молодых специалистов и научных кадров, руководил работами аспирантов и соискателей, консультировал докторантов, под его руководством защищено семь кандидатских и одна докторская диссертации. Он являлся членом Специализированного диссертационного совета при ИЭРиЖ УрО РАН и одновременно членом Специализированного диссертационного совета при УГЛТУ.

Совместно с коллегами Африканом Кузьмичом разработаны оригинальные методы комбинированной сельскохозяйственно-лесной рекультивации золоотвалов тепловых электростанций, была создана уникальная система лесных генетических резерватов, а также организована сеть исследовательских полигонов. Африкан Кузьмич в содружестве со Свердловским Управлением лесного хозяйства участвовал в создании лесосеменной базы и промышленных плантаций ценных технических форм березы.

Махнев Африкан Кузьмич внес огромный вклад в развитие экологической науки на Урале. Он являлся одним из ведущих признанных специалистов в области лесной генетики, биосистематики, популяционной экологии древесных растений и промышленной ботаники. Им детально изучены вопросы внутривидовой изменчивости берёз, произрастающих на Урале и в Западной Сибири, раскрыты закономерности формирования популяционной структуры у видов берез, внесён существенный вклад в познание популяций у древесных растений, разработаны важнейшие экологические аспекты проблемы естественной гибридизации, решены принципиальные вопросы систематики берез, впервые на Урале созданы популяционные культуры берез, внесены важные предложения по селекции и семеноводству древесных растений. Под руководством и непосредственным участием Махнева Африкана Кузьмича на территории Урала создана уникальная, целостная система лесных генетических резерватов, включающих 350 объектов. Его работы используются при разработке методов сохранения биоразнообразия, в лесной селекции и семеноводстве, а также служат экологической основой для разработки эффективных методов биологической рекультивации нарушенных земель и организации мониторинга лесных экосистем.

В 1985 году Африкану Кузьмичу присвоено почетное звание «Ветеран труда», а в 2007 г. Указом Президента РФ - звание «Заслуженный деятель науки РФ». Он также награжден орденом Великой Отечественной войны II степени и медалями «За победу над Японией», «За освобождение Северной Кореи», «Медаль Георгия Жукова», «25 лет победы в войне 1941–1945 гг.», «Участнику войны 30 лет победы в Великой Отечественной Войне», «Участнику войны 40 лет победы в Великой Отечественной Войне», «70 лет Вооруженных сил России», а также тремя медалями ВДНХ СССР, почетными грамотами и дипломами.

В лаборатории имеется химическая лаборатория, оснащенная современными аналитическими приборами, где выполняются химические анализы растительных, почвенных и снеговых образцов с объектов исследований.

Основные направления исследований

Изучение особенностей динамики и организации растительных сообществ, оценка биогеохимического фона при разных типах аэротехногенного загрязнения в условиях Урала.

Биологическая рекультивация: разработка экологических основ создания устойчивых культурфито (дендро)ценозов на нарушенных землях разных категорий.

Сравнительный анализ биоразнообразия (генофонда) и адаптационного потенциала естественных и искусственных растительных сообществ в связи с оценкой эффективности его сохранения в лесных генетических резерватах и популяционных (географических) культурах.

Организация лесоэкологического мониторинга с использованием единой методики, учитывающей зональные и другие особенности лесов Урала, а также разработка методики оценки ущерба, нанесенного лесам аэропромвыбросами и разработка научно обоснованных способов ведения хозяйства в частично деградированных лесах.

Эколого-генетические основы репродукции хвойных в условиях техногенного загрязнения на Урале.

Мониторинг техногенного загрязнения по показателям мужской и женской генеративных систем.

Основные достижения лаборатории

Разработаны экологические основы и методы рекультивации фитотоксичных нарушенных земель (газогенных пустошей, золоотвалов) и отвалов золотодобывающей промышленности на Среднем и Приполярном Урале

Организована сеть исследовательских полигонов с системой постоянных пробных площадей с целью ведения мониторинга состояния и динамики лесных фитоценозов в районах крупных промышленных центров Урала и Сибири

Разработаны научные основы и создана целостная система лесных генетических резерватов для сохранения генофонда и биоразнообразия основных лесообразующих и сопутствующих им видов растений в пределах Уральского региона

Осуществляется координация исследовательских работ по проблеме биологической рекультивации нарушенных земель в рамках программы Отделения общей биологии РАН, в том числе организовано и проведено (совместно с Лабораторией промышленной ботаники Уральского государственного университета) пять международных совещаний (1988, 1996, 2001,2007 и 2012 гг.).

Исследовано состояние генеративной системы сосны обыкновенной в условиях хронического техногенного загрязнения среды выбросами магнезитового производства.

Оценено качество семенного потомства сосны обыкновенной в зонах аэротехногенногоз агрязнения на Урале.

Исследованы механизмы адаптации Pinus sibirica Du Tour, Picea obovata Ledeb., Abies sibirica Ledeb., Larix sibirica Ledeb., Betula pendula Roth, B. pubescens Ehrh. к изменению климатических условий на основе изучения изменения параметров ассимиляционного аппарата. Установлено, что структурная адаптация древесных растений связана с экологическими свойствами и функциональными особенностями видов и направлена на поддержание углеродного баланса при изменении климатических условий произрастания. Впервые на популяционном уровне в протяженном широтном ряду Урала определены основные направления и видовые особенности адаптивных изменений листового аппарата древесных видов к климату. Выявленные закономерности могут быть использованы для прогноза реакций и вероятного смещения границ ареалов древесных растений в случае глобальных изменений климата.

Важнейшие прикладные результаты и готовые к внедрению

Исследовано состояние и продуктивность искусственных насаждений Betula pendula Roth в градиенте загрязнения выбросами магнезитового производства.

По результатам выполненных исследований разработаны следующие рекомендации и исходные данные:

• Региональная методика оценки состояния хвойных насаждений в зонах техногенного воздействия. Методика заслушана и утверждена на научно-техническом совете Департамента природных ресурсов Урала.
• Методы биологической рекультивации золоотвалов, которые используются УралТЭП при составлении проектов рекультивации золоотвалов ТЭС на Урале и имеют в основном лесохозяйственное или комплексное сельскохозяйственно-лесное направление.
• Технико-экономическая эффективность внедрения, успешно реализованного на крупном золоотвале Рефтинской ГРЭС и других объектах, получила высокую оценку со стороны Агентства лесного хозяйства по Свердловской области, проектного института УралТЭП, ОАО «Свердловэнерго», участников Международных совещания по биологической рекультивации нарушенных земель (2002 -2012 гг).
• Рекомендации по лесовосстановлению в условиях текущего и накопленного воздействия выбросов комбината «Магнезит» на Южном Урале

Патент РФ на изобретение № 2265994 «Способ обновления и переформирования березовых насаждений». Патентообладатели: ФГУП Западно-Сибирское лесоустроительное предприятие (RU), ГУ Ботанический сад Уральского отделения РАН (RU)

Заявка № 2004102613 Приоритет изобретения 29 января 2004 г. Зарегистрировано в Государственном реестре РФ 20 декабря 2005г.

Срок действия патента истекает 29 января 2024 г. Авторы: Креснов В.Г., Куликов Г.М., Турлов А.Г., Махнев А.К.

Публикации лаборатории экологии техногенных растительных сообществ

Основные монографии

Менщиков С.Л., Ившин А.П. Закономерности трансформации предтундровых и таежных лесов в условиях аэротехногенного загрязнения. Екатеринбург: Изд-во УрО РАН, 2006. 294 с.

Список публикаций

1. Барановкий В.В., Менщиков С.Л., Завьялов К.Е. Состояние сосновых древостоев в зоне действия Каменск-Уральского промышленного центра // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2009. №2 (22). С. 72-73. http://elibrary.ru/item.asp?id=12794680
2. Завьялов К.Е., Менщиков С.Л. Жизненное состояние опытных культур березыповислой (Betula pendula Roth) в разных зонах магнезитового загрязнения// Бюллетень Московского общества испытателей природы. Отдел биологический. Т. 114, вып. 3. Приложение 1, часть 1. Москва, 2009. С. 317-321.
3. Завьялов К.Е., Менщиков С.Л. Состояние березовых культур в условиях магнезитового загрязнения // Аграрная Россия. Специальный выпуск. - 2009. - С. 60-61. http://elibrary.ru/item.asp?id=13221166
4. Завьялов К.Е. Состояние искусственных насаждений березы повислой (Betula pendula Roth) в условиях магнезитового загрязнения: автореф. дис. … канд. с.-х. наук. - Екатеринбург, 2009. - 16 с. http://elibrary.ru/item.asp?id=15941821
5. Завьялов К.Е., Менщиков С.Л. Надземная фитомасса опытных культур берёзы повислой в условиях загрязнения магнезитовой пылью // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. № 4(28) 2010. С. 27-30. http://elibrary.ru/item.asp?id=15509204
6. Завьялов К.Е. Динамика роста опытных культур (P?nus sylv?stris L., Betula Pendula Roth, Larix sukaczewii D y l.) в условиях аэротехногенных выбросов магнезитового производства // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. № 5(37) 2012. С. 20-22. http://elibrary.ru/item.asp?id=18126154
7. Завьялов К.Е. Морфология и химический состав листьев опытных культур берёзы повислой (Betula Pendula Roth) в условиях магнезитового загрязнения // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. № 3(41) 2013. С. 230-232. http://elibrary.ru/item.asp?id=19425471
8. Завьялов К.Е. Состояние опытных культур (P?nus sylv?stris L., Betula Pendula Roth, Larix sukaczewii D y l.) в условиях загрязнения магнезитовой пылью // Актуальные проблемы региональной экологии и биодиагностика живых систем: Материалы XI Всероссийской научно-практической конференции-выставки инновационных экологических проектов с международным участием. Киров: Изд-во ООО «Вести», 2013. 587 с.
9. Калашникова И. В., Махнев А.К. Особенности структуры корневой системы основных лесообразующих видов в условиях золоотвалов на Среднем Урале // Экология, 2013. № 5, С. 339-344. http://elibrary.ru/item.asp?id=19569313
10. Калашникова И.В. Адаптация белых берез (Betula pendula Roth и B pubescens Ehrh.) к условиям нарушенных земель (золоотвалов) // Аграрная Россия, 2009. Sp. С. 90-91. http://elibrary.ru/item.asp?id=13221186
11. Калашникова И. В., Нагимов З.Я., Махнев А.К. Изменение структуры и фитомассы кроны березы повислой (Betula pendula Roth) и березы пушистой (B pubescens Ehrh.) в условиях техногенного стресса // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. 2011. №10. С. 123-126. http://elibrary.ru/item.asp?id=17010500
12. Калашникова И.В., Мигалина С.В. Естественное возобновление березы повислой (Betula pendula Roth и березы пушистой (B. pubescens Ehrh.) на техногенных ландшафтах // известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2012, № 37-1. С.240-244. http://elibrary.ru/item.asp?id=18126240
13. Махнев А.К., Менщиков С.Л., Евстюгин А.С., Мигалина С.В., Горбунова В.Д., Калашникова И.В., Завьялов К.Е. Изучение адаптации древесных растений в условиях природного и техногенного стресса // Сборник аннотационных отчетов по проектам регионального конкурса РФФИ-«Урал» по Свердловской области за 2008 год. Екатеринбург: НП «Региональный научно-технический центр», 2009. С.204-207.
14. Махнев А.К., Мигалина С.В., Горбунова В.Д. Особенности приспособления лесообразующих видов белых берез на пределах распространения на уровне биологических свойств семян и вегетативных органов ювенильных растений // Аграрный вестник Урала, 2009. № 12, С. 97-100. http://elibrary.ru/item.asp?id=13090151
15. Махнев А.К., Дегтярев Е.С., Мигалина С.В. Внутривидовая изменчивость Betula pendula Roth по содержанию тритерпенов в листьях // Сибирский экологический журнал,– 2012. № 2. С. 237–244. http://elibrary.ru/item.asp?id=17676231
16. Махнев А.К., Терин А.А., Калашникова И.В., Махнева Н.Е. Особенности техногенной интродукции лесообразующих и других древесных видов в условиях крупного золоотвала в Асбестовско-Сухоложском промузле на Среднем Урале // Аграрная Россия, 2009. Sp. С. 66-67. http://elibrary.ru/item.asp?id=13221170
17. Махнева С.Г., Менщиков С.Л. Качество семян и семенного потомства сосны обыкновенной из зон техногенного загрязнения среды // Известия Оренбургского государственного аграрного университета . Ипакт-фактор РИНЦ 0,019. 2012, № 37, с. 236-240. http://elibrary.ru/item.asp?id=18126239
18. Махнева С.Г., Мохначев П.Е., Менщиков С.Л. Влияние почвенных условий и происхождения семян сосны обыкновенной на их лабораторную и грунтовую всхожесть // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2013, № 3 (41), с. 10-12. http://elibrary.ru/item.asp?id=19425396
19. Махнева С.Г. Состояние мужского гаметофита сосны обыкновенной при техногенном загрязнении среды аэрополлютантами: Восьмое сибирское совещание по климато-экологическому мониторингу. Материалы Российской конф. Томск, 2009. 298-300 с.
20. Махнева С.Г., Бабушкина Л.Г. Качество пыльцы сосны обыкновенной при техногенном загрязнении среды аэрополлютантами Научно-практическая конференция «Экология, природные ресурсы и развитие Моск. Региона», симпозиум «Экология. Природные ресурсы. Рациональное приро-допользование. Ох-рана окружающей среды». Москва, 26-28 октября 2009 г. // Бюллетень Моск. Общества испытателей природы (приложение). М., 2009. С. 86-90.
21. Махнева С.Г., Бабушкина Л.Г. Дифференциация древостоев сосны обыкновенной по показателям мужской генеративной системы: Матер. Междунар. Научно-практическая конф. «Актуальные проблемы дендроэкологии и адаптации растений». Уфа, 10-14 ноября 2009 // Аграрная Россия, 2009. С. 91-93.
22. Махнева С. Г. Мужская генеративная система сосны обыкновенной в условиях аэротехногенного загрязнения // Наука, природа и общество. Материалы конференции. Миасс – Екатеринбург: УрО РАН, 2010. С. 145-148.
23. Махнева С.Г. Селекция сосны обыкновенной на устойчивость в условиях техногенного загрязнения // Чтения памяти Э.Л. Вольфа – «Дендрология в начале XXI века». Материалы конференции. СПб: СПбГЛТА: 2010.
24. Махнева С.Г., Менщиков С.Л. Морфологические и функциональные признаки пыльцы сосны обыкновенной в биоиндикации техногенного загрянения и мониторинге состояния генеративной системы: Материалы XIII Российская палинологическая конференции «Проблемы современной палинологии» г. Сыктывкар, республика Коми 5-8 сентября 2011 г. С. 288-292.
25. Махнева С.Г. Репродукция сосны обыкновенной в условиях техногенного загрязнения среды: мужская генеративная система: Материалы IV Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Биологические системы: устойчивость, принципы и механизмы функционирования». Нижний Тагил, 2012. С. 48-52.
26. Махнева С.Г., Мохначев П.Е., Менщиков С.Л. Всхожесть семян сосны обыкновенной в почвах из зон техногенного загрязнения. // II Всероссийская научная конференция «Биоразнообразие и культуроценозы в экстремальных условиях». Апатиты, 17-19 августа 2013. С. 126-131.
27. Менщиков С.Л., Завьялов К.Е., Кузьмина Н.А. Мониторинг состояния опытных культур березы повислой в районе г. Сатка в разных зонах магнезитового загрязнения // Восьмое сибирское совещание по климату: Материалы Рос. конф. – Томск: Аграф-Пресс, 2009. С. 290-292.
28. Менщиков С.Л. Трансформация лесов под воздействием аэротехногенного загрязнения на Урале и севери Сибири // Генетическая типология, динамика и география лесов России. Материалы Всероссийской научной конференции (с международным участием), посвященной 100-летию со дня рождения Б.П. Колесникова. 21-24 июля 2009 г. - Екатеринбург: УрО РАН, 2009. - С.152-155.
29. Менщиков С.Л. Изменение устойчивости лесов воздействием аэротехногенно го загрязнения на Урале и на севере Сибири //Аграрная Россия. Специальный выпуск: Материалы Международной науч.-практической конф. «Актуальные проблемы дендроэкологии и адаптации растений», посвященной 80-летию со дня рождения профессора Ю.З. Кулагина. Уфа.2009. С. 93-94.
30. Менщиков С.Л., Махнева С.Г., Завьялов К.Е., Кузьмина Н.А., Мохначев П.Е. Исследование закономерностей текущего и накопленного аэротехногенного воздействия в лесных экосистемах Урала // Региональный конкурс РФФИ «Урал» Свердловская область. – Екатеринбург, 2010. - С. 150-153.
31. Менщиков С.Л. Состояние беоезовых культур в условиях магнезитового загрязнения. Завьялов К.Е., Менщиков С.Л. //Аграрная Россия. Специальный выпуск: Материалы Международной науч.-практической конф. «Актуальные проблемы дендроэкологии и адаптации растений», посвященной 80-летию со дня рождения профессора Ю.З. Кулагина. Уфа.2009. С. 60-61.
32. Менщиков С.Л., Состояние сосновых древостоев в зоне действия Каменск-Уральского промышленного центра// (Барановский В.В., Менщиков С.Л., Завьялов К.Е.) Известия Оренбургского государственного университета, 2009. №2 (22). С. 72-73.
33. Менщиков С.Л. Состояние лесных экосистем техногенно нарушенных территорий // Биологические системы: устойчивость, принципы и механизмы функционирования. Сборник материалов 111 Всероссийской научно-практической конфереподнции с международным участием, ч. 2. Нижний Тагил, 2010. С. 43-44.
34. Менщиков С.Л., Барановский В.В., Кузьмина Н.А. Плотность подроста сосны обыкновенной после низовых пожаров в зоне аэротехногенного загрязнения // Экология, 2013, №5, с. 330-333.
35. Менщиков С.Л., Махнева С.Г. Анализ динамики деградации лесов под воздействием аэротехногенного загрязнения на Урале и на север Центральной Сибири: Материалы конференции «Вопросы экологии лесных экосистем, Сочи, 17-20 октября 2011 г. С. 95-98.
36. Мигалина С.В. Экология белых берез Betula pendula Roth и B.pubescens Ehrh на юге ареала // Вестник Оренбургского государственного университета, 2007. № 75. С. 208-211.
37. Мигалина С.В., Иванова Л.А., Махнев А.К. Размеры листа березы как индикатор ее продуктивности вдали от климатического оптимума // «Физиология растений», 2009. Т. 56. № 6. С.948-953. http://elibrary.ru/item.asp?id=12951843
38. Migalina S.V., Ivanova L.A., Makhnev A.K. Size of the leaf as a marker of birch productivity at a distance from the climatic optimum // Russian Journal of Plant Physiology. Т. 56. № 6. С. 858-862. http://elibrary.ru/item.asp?id=15307948
39. Мигалина С.В. Изменение листовых параметров древесных видов в субоптимальных условиях климата // Аграрная Россия, 2009. Спецвыпуск. С. 125-126. http://elibrary.ru/item.asp?id=13221211
40. Мигалина С.В., Иванова Л.А., Махнев А.К. Изменение морфологии листа Betula pendula Roth и B. pubescens Ehrh. вдоль зонально–климатической трансекты Урала и Западной Сибири // Экология, 2010. № 4, С. 257–265. http://elibrary.ru/item.asp?id=15109684
41. Migalina S.V., Ivanova L.A., Makhnev A.K. Changes of leaf morphology in Betula pendula Roth and B. pubescens Ehrh. along a zonal-climatic transect in the Urals and Western Siberia // Russian Journal of Ecology. Т. 41. № 4. С. 293-301. http://elibrary.ru/item.asp?id=15316251
42. Мигалина С.В. «Изменение размеров и удельной поверхностной плотности листьев у деревьев вдоль зонально-климатической трансекты Урала // Ботанический журнал Том 97, № 10, 2012. С. 45-52. http://elibrary.ru/item.asp?id=17955265
43. Мохначев П.Е., Махнева С.Г., Менщиков С.Л. Особенности репродукции сосны обыкновенной в условиях загрязнения магнезитовой пылью // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2013, № 3 (41), с. 8-9. http://elibrary.ru/item.asp?id=19425395