Лаборатория является одной из старейших в Институте. Она существует со дня его основания. Первым ее заведующим был Анатолий Сергеевич Рожков – выдающийся сибирский ученый, заслуженный деятель науки РФ, доктор биологических наук, профессор. С 1985 г. лабораторией руководил доктор биологических наук, профессор Андрей Сергеевич Плешанов, с 2009 г. – доктор биологических наук Татьяна Алексеевна Михайлова. С 2025 г. возглавляет лабораторию кандидат биологических наук Ольга Владимировна Калугина.

ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЛАБОРАТОРИИ ПРИРОДНЫХ И АНТРОПОГЕННЫХ ЭКОСИСТЕМ

– изучение состава, структуры, динамики биоразнообразия Байкальской Сибири на уровне видов, биоценозов, экосистем, выявление ответных реакций организмов на изменение условий среды при воздействии антропогенных факторов.

Основные направления работы лаборатории

• Изучение видового, структурного, функционального разнообразия редких и реликтовых сосудистых растений, растительных сообществ, альгофлоры, энтомофауны на территории Байкальской Сибири в естественных условиях и при воздействии негативных факторов. Разработка ГИС-технологий для анализа, обобщения и хранения данных по биоразнообразию.
• Исследование лесных экосистем Байкальского региона, подвергающихся воздействию антропогенных факторов (техногенного загрязнения, урбанизации, высокой техногенной нагрузки и др.). оценка уровня загрязнения лесов, их жизненного состояния, степени нарушенности и подавления защитных свойств по комплексу токсикологических, физиолого-биохимических, морфоструктурных, биогеохимических индикаторов.

БАЗОВЫЕ ПРОЕКТЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЛАБОРАТОРИИ

2017–2020 гг. – Проект «Выявление физиолого-биохимических и экологических индикаторов изменения состава и экосистемныхфункций биоразнообразия на фоновых и антропогенно нарушенных территориях Байкальской Сибири» (Руководитель: д.б.н. Т.А. Михайлова). Рег. № НИОКТР – АААА-А17-117011810101-8.

2021–2024 гг. – Проект «Исследование биологического разнообразия Байкальской Сибири на территориях разной степени нарушенности природными и антропогенными факторами» (Руководитель: д.б.н. Т.А. Михайлова). Рег. № НИОКТР – 122041100045-2.

С 2025 г. – Проект «Выявление изменений биологического разнообразия Байкальской Сибири на территориях воздействия антропогенных, техногенных, природныхнегативных факторов разной интенсивности» (Руководитель: к.б.н. О.В. Калугина). Рег. № НИОКТР – 125021702332-4.

ОСНОВНЫЕ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ И ПРИКЛАДНЫЕ НАУЧНЫЕ РАЗРАБОТКИ ЛАБОРАТОРИИ (2019-2023 ГГ.)

Проанализирована динамика фиторазнообразия (сосудистых растений) в степных экосистемах Приангарья, попавших в зону влияния Братского водохранилища

Проведены исследования фиторазнообразия, включающие ретроспективный анализ, на территориях, прилегающих к Братскому водохранилищу и характеризующихся измененными гидрологическими условиями в сочетании с интенсивной хозяйственной деятельностью. Показано, что в пределах обследованной территории произрастает 23 вида редких растений, к возможно исчезнувшим относится 7 видов. Составлена карта местонахождений редких и реликтовых видов на степных территориях, прилегающих к водохранилищу. Природоохранным органам даны рекомендации о безотлагательном учреждении новых заповедных территорий в этой части региона. Работы в этом плане в 2021 г. уже начались - проведены экспертные ботанические обследования предлагаемых для создания ООПТ территорий: «Верховья реки Тарей» в Братском районе и «Заросли яблони реки Куй» в Балаганском районе. (Автор: к.б.н. Чернышева Ольга Александровна)

 

Публикации:
Verkhozina A.V., Belous V.N., Chernysheva O.A. et al., Findings to the flora of Russia and adjacent countries: New national and regional vascular plant records, 1 // Botanica Pacifica. A journal of plant science and conservation. – 2019. – 8(1). – P. 143–154. DOI: 10.17581/bp.2019.08114 .
Verkhozina A.V., Chernysheva O.A. et al., Findings to the flora of Russia and adjacent countries: New national and regional vascular plant records, 2 // Botanica Pacifica. A journal of plant science and conservation. – 2020. – 9(1): 139–154. DOI: 10.17581/bp.2020.09115
Кривенко Д. А., Чернышева О. А. Новые местонахождения охраняемых видов сосудистых растений в Южной Сибири // Ботанический журнал. – 2019. – Том 104. – № 7. – С. 143–160. DOI: 10.1134/S0006813619070068

Молекулярно-генетические исследования редких (исчезающих) видов сосудистых растений Южной Сибири

Проведены молекулярно-генетические исследования редких видов рода Tulipa (тюльпан) из Южной Сибири с целью уточнения их видовой принадлежности. Ранее считалось, что на этой территории произрастает три вида тюльпанов. Однако генетический анализ образцов, собранных при обширных полевых обследованиях юга Сибири в 2023 г., однозначно показал наличие двух видов тюльпанов подрода Orithyia: Tulipa uniflora и T. mongolica, оба относятся к редким (исчезающим), требующим охраны. При изучении видовой приуроченности тюльпанов к эдафическим условиям обитания установлено, что T. uniflora произрастает в основном на дерново-карбонатных почвах, T. mongolica – на некарбонатных каштановых почвах. Специфику морфологических параметров этих растений определяют физико-химические свойства почв, а от антропогенного воздействия зависят плотность и размеры популяции. (Автор: к.б.н. Чернышева Ольга Александровна)

Публикации:
Chernysheva O.A., Bukin Y.S., Kulakova N.V., Mitrenina E.Yu., Murashko V.V., Khadeeva E.R., Erst A.S., Krivenko D.A. How many species of tulips of the subgenus Orithyia (Tulipa, Liliaceae) are in Southern Siberia? // Botanica Pacifica. A journal of plant science and conservation. – 2023. 12 (1). – С. 1–9. DOI: 10.17581/bp.2023.12104.
Хадеева Е.Р., Чернышева О.А. Разнообразие почв Республики Тыва в местообитаниях Tulipa uniflora (l.) Besser ex Вaker // Науч.-практ. конф. с междунар. участием «Российско-монгольско-китайское приграничье: природно-ресурсная и этнокультурная основа устойчивого развития», посвящ. 95-летию со дня рожд. В.В. Бугровского, Новосибирск, 20 октября 2023 г. [ТЕКСТОВОЕ ЭЛЕКТРОННОЕ ИЗДАНИЕ] / под ред. Ч.Н. Самбыла. Кызыл: Центр биосферных исследований, 2023. С. 144–149.

Разнообразие наземной альгофлоры в биогеоценозах Предбайкалья с учетом вертикально-ярусного градиента

Получены новые знания об альгофлоре континентальных территорий Азиатской России, к которым принадлежит Предбайкалье. Выявлено высокое разнообразие водорослей, функционирующих в наземных экосистемах - 579 видовых и внутривидовых таксонов. Зарегистрированы представители шести отделов (рисунок). Обнаружены редкие виды: Ammatoidea simplex, Cyanostylon microcystoides, Chloranomala sp. Выявлены особенности состава и структуры альгокомплексов подземного и надземного ярусов биогеоценозов. Показано обеднение альгокомплекса надземного яруса за счет влаголюбивых видов. Проведен сравнительный анализ видового разнообразия водорослей Предбайкалья и других регионов Евразии. Обнаружены виды, перспективные для целей биоремедиации и биотехнологии как потенциальные источники природных биоактивных соединений. (Авторы: к.б.н. Егорова Ирина Николаевна, вед. техн. Тупикова Галина Сергеевна)

Публикации:
Егорова И. Н., Судакова Е. А., Максимова Е. Н., Тупикова Г. С. Наземные водоросли гор Южной Сибири и Северной Монголии // Ботанический журнал. – 2020. – Т. 105, № 2. – С. 107–132. DOI: 10.31857/S0006813620020027;
Егорова И. Н., Коновалов М. С., Шергина О. В., Дударева Н. В., Тупикова Г. С. Ассоциации водорослей и мохообразных рода Hedwigia P.Beauv. в горной тайге Хэнтэя (Забайкальский край, Россия) // Сибирский лесной журнал. – 2020. – №6. – С. 44-57; DOI: 10.15372/SJFS20200606;
Maksimova E. N., Denisova T. P., Simonova E. V., Safronov А. P., Pedranova V. I., Egorova I. N., Samatov О. M., Kurlyandskaya G. V. Effect of Magnetic Ferric Oxide (γ-Fe2O3) Nanoparticles on the Growth of Algal and Yeast Cultures // Inorganic Materials: Applied Research. – 2020. – V. 11. – P. 772–776. Doi.org/10.1134/S2075113320040255;
Nobis M., Marciniuk J., Marciniuk P., Wolanin M., Király G., Nowak A., Paszko B., Klichowska E., Moreno-Moral G., Piwowarczyk R., Sánchez-Pedraja Ó., Wróbel A., Egorova I. N., Eliaš P. jun., Krivenko D. A., Kuzmin I. V., Lazkov G. A., Mei G., Nobis A., Olonova M. V., Soreng R. J., Stinca A., Vasjukov V. M., Vershinin N. A. Contribution to the flora of Asian and European countries: new national and regional 2 vascular plant records, 9 // Doga, Turkish Journal of Botany. – 2020. – V. 44, №4. – P. 455–480. DOI: 10.3906/bot-1908-41.

Разнообразие наземных водорослей в природных и антропогенно нарушенных биогеоценозах Предбайкальского прогиба

Получены новые данные о разнообразии альгофлоры Байкальского региона. В естественных и антропогенно-нарушенных экосистемах Предбайкальского прогиба выявлено 315 видов и разновидностей из шести отделов: Cyanoprokaryota/Cyanobacteria, Bacillariophyta, Ochrophyta, Euglenozoa, Chlorophyta, Streptophyta. Найдены редкие для региона виды. Показано, что в степных фитоценозах с сильной антропогенной нарушенностью почвы резко усиливается прирост биомассы нитчатой колониальной цианопрокариоты Nostoc commune – фотосинтезирующего организма, способного к фиксации атмосферного азота. Это дает основание рекомендовать N. commune в целях биоремедиации для восстановления деградирующих почв. Обнаружен представитель рода Chloroidium, перспективный для биотехнологических исследований как источник получения жирных кислот. (Авторы: к.б.н. Егорова Ирина Николаевна, вед. техн. Тупикова Галина Сергеевна)

Публикации:
Egorova I.N., Kulakova N.V., Bedoshvili Ye.D. Chloroidium saccharophilum (Chlorophyta) from the Lake Baikal shore // Новости систематики низших растений, 2022. – Т. 56, №2. С. 255–272.
Тупикова Г.С., Егорова И.Н. Биологические почвенные корочки в сухостепных экосистемах Байкальской котловины // Микроорганизмы и плодородие почвы: мат-лы I Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием, посвящ. 90-летию со дня рожд. проф. Е.М. Панкратовой. – Киров: Вятский ГАТУ, 2022. C. 143–146.

База данных: Короеды Байкальской Сибири и Северного Приамурья

База данных (БД) «Короеды Байкальской Сибири и Северного Приамурья» дает системную информацию об одной из основных групп вредителей леса. Многие виды короедов способны давать вспышки массового размножения и вызывать опустошения. При этом борьба с ними затруднена неэффективностью применения химических методов борьбы в связи со скрытностволовым образом жизни этих жуков. БД включает сведения о 49 видах, относящихся к 18 родам, 12 трибам и 2-м надтрибам. Для каждого вида указаны географическое распространение, места находок (описание местоположения и географические координаты), таксономическое описание, включая фотографии, и кормовые породы. БД создана для автоматизации сбора и структурирования сведений о насекомых, а также для быстрого поиска и анализа запрашиваемых данных и формирования информационной основы для геоинформационных систем. (Авторы: к.б.н. Антонов Игорь Алексеевич, вед. техн. Агафонова Тамара Андреевна, вед. инж. Силаев Алексей Сергеевич)

Публикации:
Bystrov S. O., Antonov I. A. First Record of the Four-Eyed Fir Bark Beetle Polygraphus proximus Blandford, 1894 (Coleoptera, Curculionidae: Scolytinae) from Irkutsk Province, Russia // Entomological Review. – 2019. – Vol. 99, No. 1. – P. 54–55. DOI: 10.1134/S001387381901007X.
Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2019621911. «Короеды Байкальской Сибири и Северного Приамурья» [Текст] / Антонов И. А., Агафонова Т. А., Силаев А. С. ; заявитель и патентообладатель Сибирский институт физиологии и биохимии растений Сибирского отделения Российской академии наук (RU). – Заявка № 2019621798 ; заявл. 16.10.2019 ; опубл. 25.10.2019.

Исследование биохимической адаптации хвойных деревьев при воздействии хронического техногенного загрязнения

Выявлен высокий адаптивный потенциал хвойных деревьев бореальной зоны в условиях воздействия техногенного загрязнения. На примере сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.), вида-индикатора, показана большая значимость неферментативных антиоксидантов в предотвращении окислительного повреждения ассимиляционных органов, вызываемого техногенными поллютантами. Результаты исследования динамики содержания фенольных соединений (флавоноидов, катехинов, проантоцианидинов) и разных форм аскорбиновой кислоты (восстановленной АКвосст, окисленной ДАК, неактивной ДКГК), а также изменений их соотношений в хвое, свидетельствуют, что при воздействии техногенных эмиссий активные адаптационные процессы имеют место даже в условиях сильного хронического загрязнения деревьев, подавление их обнаруживается только при критическом уровне загрязнения. (Авторы: к.б.н. Калугина Ольга Владимировна, д.б.н. Михайлова Татьяна Алексеевна)

Публикации:
Afanasyeva L.V., Kalugina O.V., Mikhailova T.A. The effect of aluminum smelter emissions on nutritional status of coniferous trees (Irkutsk Region, Russia) // Environmental Science and Pollution Research. – 2021. – Vol. 28, No. 44. – P. 62605–62615. – http://doi.org/10.1007/s11356-021-15118-4
Kalugina O.V., Mikhailova T.A., Afanasyeva L.V., Gurina V.V., Ivanova M.V. Changes in the fatty acid composition of pine needle lipids under the aluminum smelter emissions // Ecotoxicology. – 2021. – Vol. 29, No 4. – P. 1287-1297. DOI: 10.1007/s10646-021-02479-2
Kalugina O.V., Afanasyeva L.V., Mikhailova T.A., Filinova N.V. Activity of low-molecular weight components of Larix sibirica antioxidant system under exposure to technogenic pollution // Ecotoxicology. - 2022. -V. 31, Issue 10. - P. 1492-1505. DOI : 10.1007/s10646-022-02607-6

Исследование динамики восстановительных сукцессий на территориях техногенных отвалов промышленных агломераций Сибири

Впервые для региона исследована динамика восстановления растительности и почвенного покрова в пределах крупных техногенных отвалов, занимающих большие площади вблизи промышленных городов Сибири и вызывающих резкие нарушения естественных экосистем. Показано, что трансформация почвенно-растительного покрова отвалов сопровождается выраженными биогеохимическими изменениями, обусловленными высоким уровнем привнесенных техногенных поллютантов. В пределах отвалов выделено несколько типов эмбриоземов, по существу являющихся последовательными стадиями техногенного почвообразования. Каждой из стадий эмбриоземов соответствует определенная восстановительная сукцессия фитоценозов. Определены основные индикаторы состояния почвы, которые подлежат контролю при проведении рекультивации. Выявлены растения-концентраторы для использования их в фиторемедиации для обезвреживания эмбриоземов от токсикантов. (Авторы: к.б.н. Шергина Ольга Владимировна, д.б.н. Михайлова Татьяна Алексеевна)

Публикации:
Михайлова Т. А., Калугина О. В., Шергина О. В. Мониторинг техногенного загрязнения и состояния сосновых лесов на примере Иркутской области // Лесоведение. – 2020. – № 3. – с. 265-273. DOI: 10.31857/S0024114820020072;
Takahashi M., Feng Z., Mikhailova T.A., Kalugina O.V., Shergina O.V., Afanasieva L.V., Heng R.K.J., Majid N.M.A., Sase H. Air pollution monitoring and tree and forest decline in East Asia: A review // Science of The Total Environment. – 2020. – Vol. 742. – 140288. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.140288;
Михайлова Т.А., Шергина О.В., Калугина О.В., Тараненко Е.Н. Хвойные деревья как биоиндикаторы загрязнения городской среды полициклическими ароматическими углеводородами // Успехи современного естествознания. – 2020. – № 7. – С. 13–18. DOI: 10.17513/use.37425;
Mikhailova T. A., Kalugina O. V., Shergina O. V. Identification the areas of concern for pine forest and soil cover conditions in the Predbaikalie region // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. – 2020. – 408. – 012082. DOI: 10.1088/1755-1315/408/1/012082.

Карты-схемы поддерживающих и регулирующих экосистемных функций/услуг древесных растений на урбанизированных территориях.

Разработан метод создания карт-схем, отображающих уровни поддерживающих и регулирующих экосистемных функций/услуг городских лесов – важнейшего компонента для создания комфортной городской среды. Оценка экосистемных функций/услуг проведена по комплексу морфоструктурных, физиолого-биохимических, токсикологических индикационных показателей древесных растений. Полученный массив данных обработан методами математической статистики с целью построения шкал балльных значений, соответствующих низкому, достаточному, оптимальному уровням проявления экосистемных функций/услуг древесных растений. При экологическом зонировании территорий городов (на примере Ангарска и Усолья-Сибирского Иркутской области) согласно балльным шкалам созданы карты-схемы, показывающие масштабы нарушенности экосистемных функций/услуг городских лесов. Рекомендованы мероприятия для оптимизации состояния городских зеленых насаждений. (Авторы: к.б.н. Шергина Ольга Владимировна, д.б.н. Михайлова Татьяна Алексеевна)

Публикации:
Mikhailova T.A., Shergina O.V., Kalugina O.V., Dmitrieva A.A. Pine needles and soil as bioindicators of forest ecosystems in the anthropogenically disturbed areas of the Baikal region // BIO Web of Conferences. – 2024. – V. 93, № 01003. DOI: 10.1051/bioconf/20249301003;
Воронин В.И., Верхозина А.В., Михайлова и др. Исследования Сибирского института физиологии и биохимии растений СО РАН в области биоразнообразия и лесной экологии // География и природные ресурсы. – 2024. – № 3. – С. 47–61. DOI: 10.15372/GIPR20240305;
Михайлова Т.А., Шергина О.В. Индикация состояния городских лесных биогеоценозов // Лесные экосистемы бореальной зоны: биосферная роль, биоразнообразие, экологические риски: Материалы Международной конференции. – Красноярск: ИЛ СО РАН, 2024. – С. 246–247.

Практическое применение результатов:

Результаты исследований ежегодно представляются в Минприроды и экологии Иркутской области и публикуются в Государственных докладах о состоянии окружающей среды области и РФ. Полученные данные представляют интерес для разработки систем мониторинга состояния наземных биогеоценозов Байкальской Сибири, для выявления территорий, проблемных в плане сохранения биоразнообразия и рационального использования природных ресурсов.

На основании результатов инвентаризации редких и реликтовых сосудистых растений, а также изучения ландшафтных особенностей их территориального размещения, выделено несколько территорий, рекомендованных для создания новых ООПТ.

Результаты изучения наземных водорослей вошли в Летопись Сохондинского государственного биосферного заповедника, включены в Труды Олекминского заповедника, Труды Прибайкальского национального парка.

Коллекционные культуры водорослей используются в биотехнологических целях как источники физиологически ценных веществ.

Данные о состоянии хвойных древостоев, подвергающихся влиянию техногенных эмиссий, могут использоваться при проведении экологических экспертиз загрязнения лесов региона и для обоснования допустимого уровня техногенных выбросов, не приводящего к развитию патологических процессов в экосистемах. Созданные базы данных о состоянии лесов могут использоваться для построения тематических карт, отражающих уровень загрязнения и жизненное состояние древостоев на территории Иркутской области.

Данные о состоянии урбоэкосистем востребованы при оценке состояния городских лесов как важнейшего фактора улучшения экологической среды промышленных городов. Они учитываются при разработке программы озеленения промышленных городов Байкальского региона.

Разработанные базы данных о распространении насекомых-вредителей леса могут рассматриваться как информационно-справочный материал для регионального Центра защиты леса.