УДК 574.2:57.087

В. С. Чернышенко

Днепропетровский национальный университет, г. Днепропетровск, Украина,
E-mail: vsch@mail.ru

Ключевые слова: экоморфа, биоразнообразие, математическая модель

MATHEMATICAL DESCRIPTION OF ECOLOGICAL DIVERSITY:
DYNAMICAL MODELS OF ECOMORPHS BY A. L. BELGARD

V. S. Chernyshenko

Dnipropetrovsk National University, Dnipropetrovsk, Ukraine, E-mail: vsch@mail.ru

Key words: ecomorph, biodiversity, mathematical model

Экоморфический анализ, предложенный А. Л. Бельгардом, может служить основой объективной классификации лесов степной зоны. Рабочая схема экоморф позволяет добиться четкой и однозначной классификации представителей местной флоры с точки зрения их экологических особенностей и функций. Разнообразие в экологических параметрах популяций отражает их различную роль в биогеоценозах, характер экологических ниш, которые они занимают. Математические модели динамики экологических параметров видов позволяют количественно исследовать проблемы биоразнообразия БГЦ.

Информация о принадлежности того или иного вида к определенной экоморфе позволяет верно оценить его требования к условиям среды, прогнозировать его реакцию на изменения (периодические или постоянные) таких параметров как освещенность, температура, влажность. Эта же информация позволяет прогнозировать исход конкуренции между видами.

Полученные результаты могут быть использованы для решения проблем лесной рекультивации в степной зоне Украины, для проектирования искусственных биогеоценозов. Проверка на модели перспектив развития той или иной популяции в данных условиях, экологической совместимости видов позволяет значительно экономить усилия, связанные с теоретической проработкой вопросов создания лесных биогеоценозов.

Предлагаются формальные математические алгоритмы, позволяющие по количественным оценкам экологических предпочтений вида, его экоморфологических характеристик давать количественную оценку обоснованности его отнесения к той или иной экоморфе. Логическим продолжением создания такого аппарата станет разработка соответствующего программного обеспечения, позволяющего быстро и эффективно решать описанные выше задачи. Компьютерная имитация позволяет получать прогнозы без таких трудоемких технологий, как пробное высаживание различных видов и т. п.

В эпоху информатизации и компьютеризации необходимо не только теоретически развивать научные результаты ученых прошлых лет, но и давать им вторую жизнь, переводя на язык математики и компьютерных программ. Комплексное исследование биогеоценозов является одной из важнейших целей экологической науки. Оно связано с обработкой огромных массивов информации, абсолютно невозможной без аппарата математического моделирования и современной вычислительной техники. Экоморфический анализ является одной из ключевых технологий при изучении биогеоценозов. Его автоматизация представляется очень актуальной проблемой.

Zoocenosis — 2005
 Біорізноманіття та роль зооценозу в природних і антропогенних екосистемах: Матеріали ІІІ Міжнародної наукової конференції. – Д.: Вид-во ДНУ, 2005. – С. 171-172.

УДК 504.064.36:550.4

Н. М. Цвєткова, М. С. Якуба, Г. В. Симоненко

Дніпропетровський національний університет, м. Дніпропетровськ, Україна

Ключові слова: важкі метали, біла акація, ґрунт, підстилка

HEAVY METALS IN PHYTOCENOSIS – LITTER ‑ SOIL SYSTEM
OF ROBINIA PLANTATIONS

N. M. Tsvetkova, M. S. Yakuba, G. V. Simonenko

DnipropetrovskNationalUniversity, Dnipropetrovsk, Ukraine

key words: heavy metals, robinia, soil, litter

В умовах степового ландшафту, характерною ознакою якого є незначна лісистість, особлива увага приділяється створенню стійких лісових екосистем і підтриманню стану їх існування на високому рівні.

Внаслідок різкого підвищення за останні десятиріччя антропогенного впливу на природні комплекси особливого практичного значення в оцінці біосферних функцій лісу набуває дослідження стійкості лісових екосистем. Незворотні зміни у природних ландшафтах відбуваються внаслідок господарської діяльності людини. Вони зумовлені комплексом факторів, які сприяють дестабілізації існуючих зв’язків у біогеоценозі та ведуть до порушення рівноваги в його структурі.

Для характеристики сучасного стану лісового біогеоценозу та прогнозування майбутнього функціонування лісів у степу необхідне проведення всебічних моніторингових досліджень лісових екосистем, важливою частиною яких є дослідження вмісту та розподілу важких металів у системі фітоценоз – підстилка – ґрунт. Для того, щоб оцінити масштаби антропогенного забруднення навколишнього середовища, необхідно знати закони існування конкретних екосистем у природних умовах.

Мета наших досліджень – вивчення вмісту та розподілу важких металів (Pb, Cd, Ni, Fe, Zn, Cu, Mn) у білоакацієвих штучних насадженнях степової зони України в умовах територій з техногенним навантаженням (на прикладі м. Дніпропетровська, Парк миру та дружби народів СРСР) і фонових територій з аналогічним типом біогеоценозів за умов відсутності господарської діяльності людини та з віддаленням від джерела забруднення на 80 км (Присамарський міжнародний біосферний стаціонар ім. О. Л. Бельгарда, с. Андріївка Новомосковського
р-ну Дніпропетровської обл.). Відбір і обробка проб ґрунту з глибини 0–10, 40–50 та
90–100 см, підстилки та опаду проводилися за загальноприйнятими методиками. Вміст важких металів визначався атомно-абсорбційним методом на спектрофотометрі ААS–30.

Відомо, що вміст важких металів у ґрунті визначається хімічним складом ґрунтоутворюючої породи та вмістом важких металів у тому числі. У зв’язку з цим використання фонових значень (визначених за складом ґрунту фонової ділянки) з дещо іншим, ніж забруднена територія, хімічним складом ґрунтоутворюючої породи може призвести до помилки в оцінці забруднення ґрунту. Оскільки у досліджених нами насадженнях білої акації на фонових територіях і в умовах техногенного тиску у ґрунтопідстилаючих породах спостерігалася значна розбіжність вмісту важких металів (у ґрунтопідстилаючий породі дослідженого біогеоценозу Присамарського стаціонару вміст усіх важких металів, які визначалися, був вищий у 1,4–7,1 раз, ніж у породі м. Дніпропетровська), ми вважали за доцільне використовувати для порівняння вмісту важких металів не абсолютні значення, а коефіцієнти співвідношення ґрунт–порода (К_сґп). З’ясовано, що за величинами К_сґп вміст Ni, Zn, Cu та Mn у шарах ґрунту 0–10 та 40–50 см вищий у білоакацієвому насадженні парку м. Дніпропетровська; свинцю у ґрунті фонового насадження білої акації більше у шарі
0–10 см і менше у шарі 40–50 см, ніж у забрудненому насадженні м. Дніпропетровська; Cd у верхньому шарі ґрунту 0–10 см більше накопичується у дослідженому біогеоценозі м. Дніпропетровська, К_сґп = 4,3, у той час як для фонового біогеоценозу Присамар’я цей показник дорівнює 1,0. Водночас, у горизонті ґрунту 40–50 см спостерігається зворотна залежність: К_сґп тут дорівнює для фонової території 5,0, а для забрудненої – 2,8. Залізо у обох досліджених горизонтах у більшій кількості міститься у ґрунті фонової екосистеми Присамар’я Дніпровського.

Доведено, що акумуляція важких металів у верхніх шарах ґрунту пов’язана зі здатністю рослинного покриву концентрувати у фітомасі значні кількості хімічних елементів. З рослини основна маса важких металів із опадом або відпадом надходить у підстилку. Нами досліджено вміст важких металів у опаді та з’ясовано, що кількість досліджених елементів у білоакацієвому насадженні Присамар’я Дніпровського вища, ніж у опаді білоакацієвого насадження м. Дніпропетровська, що пояснюється більшим вмістом важких металів у ґрунті, який являє собою основне джерело надходження важких металів у рослину.

Відомий факт, що в умовах інтенсивного локального забруднення надходження деяких важких металів у підстилку може перевищувати природне надходження з рослинності. Це явище часто має місце в районах із розвиненою промисловістю. Отримані нами дані підтверджують ці відомості. Порівнюючи вміст важких металів у підстилці, ми з’ясували, що більша кількість Cd, Ni, Zn, Cu та Mn накопичується у підстилці білоакацієвого насадження Парку миру та дружби народів СРСР м. Дніпропетровська, вміст свинцю в обох досліджених біогеоценозах становить 0,9±0,3 мг/кг сухої речовини, а вміст заліза дорівнює у біогеоценозі з техногенним навантаженням 12,4±1,4 мг/кг сухої речовини, що на 2,3 мг/кг менше, ніж у підстилці фонової екосистеми.

З’ясовано, що вміст досліджених важких металів у підстилці білоакацієвого насадження з техногенним навантаженням вищий, ніж у опаді, що пояснюється багаторічним накопиченням елементів у підстилці та гальмуванням їх кругообігу, виняток складають цинк і мідь. У білоакацієвому насадженні Присамарського стаціонару більший вміст важких металів (крім заліза) зафіксовано в опаді, що, вірогідно, є наслідком вимивання важких металів з підстилки у верхні шари ґрунту та більш інтенсивним кругообігом досліджених елементів, ніж у техногенно трансформованому біогеоценозі.

Отримані дані дають можливість виявити фундаментальні зміни у стані штучних лісових насаджень, дослідити їх перебіг, розкрити причини змін і вдосконалити прийоми упередження негативних явищ у екосистемах.

Zoocenosis — 2005
 Біорізноманіття та роль зооценозу в природних і антропогенних екосистемах: Матеріали ІІІ Міжнародної наукової конференції. – Д.: Вид-во ДНУ, 2005. – С. 170-171.

УДК 551.524.04

Й. Царик, І. Царик

Інститут екології Карпат НАНУ, м. Львів, Україна

Ключові слова: консорція, біологічне різноманіття, екосистеми

CONSORTS DIVERSITY
AND ECOSYSTEMS FUNCTIONING

J. Tsaryk, I. Tsaryk

Institute of Ecology of the Carpathians, National Academy of Sciences of Ukraine, Lviv, Ukraine

Key words: consortium, biodiversity, ecosystems

На засіданні 24-ї Генеральної асамблеї Міжнародного Союзу біологічних наук
(Амстердам, вересень 1991 р.) за підтримки ЮНЕСКО було прийнято рішення щодо розробки Міжнародної програми з вивчення біологічного різноманіття «Диверсіті». Одним із важливих напрямів цієї програми є дослідження «Функціонування екосистем і підтримка біорізноманіття».

Розв’язати цю проблему можна завдяки різним підходам, зокрема – заповісти великі території (що є мало реальним), або (що є більш ефективним) дослідити механізми функціонування екосистем в залежності від біотичного різноманіття, і лише тоді на базі отриманих результатів розробити ефективні способи досягнення мети.

Найбільш ефективним підходом під час вивчення механізмів функціонування екосистем і підтримки біорізноманіття є консортивний аналіз. Концепція консортивного аналізу була запропонована в 1950-х роках В. Беклемішевим та Л. Раменським, у подальшому її розвивали О. Работнов, В. Мазінг, В. Диліс і багато інших дослідників. Суть консортивного аналізу полягала в тому, що у системі живого вивчаються трофічні, топічні, форичні та фабричні зв’язки та їх значення у функціонуванні біоти. Виділення індивідуальної консорції (організм–детермінант + консорти + середовище існування) як елементарної системи робить її зручним об’єктом дослідження як під час інвентаризації біотичного різноманіття та встановлення особливостей його функціонування.

Не менш важливе те, що збереження складових біотичного різноманіття (популяцій, видів, екосистем) неможливе без встановлення їх місця та ролі у функціонуванні систем вищих ієрархічних рівнів. Тобто дослідження індивідуальних консортів не дає відповіді на питання щодо функціонування популяційних консорцій та консортивної організації екосистем.

Таким чином, з метою розв’язання проблеми «функціонування екосистем і підтримки біорізноманіття» консортивний аналіз повинен охоплювати дослідження консортів індивідуальних консорцій, популяційних консорцій, консортивної організації екосистем (біогеоценозів). Слід вказати, що даних про організацію популяційних консорцій та консортивну організацію біогеоценозів дуже мало.

Розглянемо деякі наші дані щодо організації індивідуальних консорцій, популяційних консорцій та консортивної організації біогеоценозів. Так, дослідження індивідуальних консорцій сосни муго (Pinus mugo Turra) у високогірних соснових угрупованнях Чорногори (Українські Карпати) виявили, що найбільше різноманіття хребетних тварин (54 види) – в оліготрофному сосняку сфагновому, дещо менше – у мезотрофному сосняку чорницево-різнотравному (47 видів). У складі індивідуальних консорцій сосни трапляються більше 50 таксонів (родів, родин, рядів) безхребетних. У розкладі мертвих рослинних решток беруть участь понад 15 систематичних груп гетеротрофних організмів. Залежно від асоціації сосняка змінюється склад косортів у мероконсорціях, їх функціональна активність (наприклад трофічна). Частка облігатних консортів складає незначну частину від їх загального числа; під час руйнації ядра консорції облігатні консорти попадають в категорію видів, що знаходяться під загрозою зникнення (Царик І., 1999). Наведені вище дані характеризують індивідуальні консорції сосни гірської в різних її асоціаціях.

Що стосується організації популяційних консорцій, в яких ядром є популяція, то, як показали наші дослідження, в угрупованні щавлю альпійського в їх структурі за складом облігатних консортів виділяються три вікові групи індивідуальних консорцій: прегенеративних особин, генеративних і постгенеративних. Факультативні консорти всіх концентрів у популяційній консорції є спільними.

Нами також встановлено, що в межах біогеоценозу найскладніша консортивна організація притаманна популяціям едифікаторів. У субедифікаторів компонентів вона дещо спрощена за рахунок об’єднання консортів другого і третього концентрів, які є спільними для всіх детермінантів індивідуальних і популяційних консорцій. Консорції в межах біогеоценозу слабо дискретні. Дискретність їх проявляється тільки в першому концентрі за рахунок облігатних консортів.

У непорушених (заповідних) умовах консортивна структура біогеоценозу перебуває в стані динамічної рівноваги. Під час дигресивних або демутаційних змін цей стан порушується, що проявляється або в активізації, або у пригніченні процесів фітофагії, хижацтва, конкуренції, сапрофагії тощо при одночасній зміні облігатних консортів.

Таким чином, без даних щодо консортивної організації біогеоценозів (екосистем) розробити ефективні методи збереження та відтворення біотичного різноманіття на індивідуальному, популяційному та екосистемному рівнях малоймовірно.

Zoocenosis — 2005
 Біорізноманіття та роль зооценозу в природних і антропогенних екосистемах: Матеріали ІІІ Міжнародної наукової конференції. – Д.: Вид-во ДНУ, 2005. – С. 168-170.

УДК 575.857:594.3

Н. Хворостова, К. В. Опалинский

Центр экологических исследований Польской академии наук, г. Варшава, Польша,
E-mail: khvorostova@list.ru, krzysztof.opalinski@cbe.internetdsl.pl

Ключевые слова: индивидуальный подход в экологии популяций, Achatina achatina

AN INDIVIDUAL APPROACH TO POPULATION ECOLOGY –
IS TO BE BORN BIGGER WORTH?

N. Khvorostova, K. W. Opalinski

Center for Ecological Research Pol. Acad. Scis, Dziekanów/Warsaw, Poland
E-mail: khvorostova@list.ru, krzysztof.opalinski@cbe.internetdsl.pl

Key words: individual approach to population ecology, Achatina achatina

Особи, составляющие популяцию, не являются одинаковыми. Различия между особями, которые находятся в одном и том же возрасте, возникают с различий генотипа, а также формируются условиями среды проживания и взаимодействием между особями. Одним из типов взаимодействия между особями является конкуренция за ресурсы среды (например пищевые).

Конкуренция ведет к фенотипическим различиям с точки зрения величины тела и интенсивности процесса размножения. Индивидуальный подход в экологии популяций базируется на прослеживании вклада индивидуальных особей (а не особей усредненных) в развитие и функционирование популяции. На основании этого можно предсказать дальнейшую судьбу (динамику) популяции. В литературе практически нет работ, касающихся этой тематики.

Цель работы – описание процеса роста биомассы поколения особей (одновозрастной родственной группы), опираясь на возрастание массы тела индивидуальных особей. Нулевая гипотеза гласит, что в условиях отсутствия конкуренции за пищевые ресурсы начальная разница массы тела индивидуальных животных выравнивается, в результате темпы роста разных групп животных синхронизируются.

Объектом исследований является наземная африканская улитка Achatina achatina (Linnaeus, 1758), размножаемая в лабораторных условиях. Для исследований выбрана группа животных одного поколения, происходящая из одной природной популяции. Животных кормили аt libidum. По истечении 50-х суток после отрождения все животные были пронумерованы, и в течение следующих ста суток осуществлялось измерение их живой массы с периодичностью в пять дней. Таким образом получены индивидуальные кривые роста отдельных особей.

В начале периода инкубации распределение размера особей в поколении имеет положительную асимметрию (среднее значение является большим, чем медиана – в данном случае +0,35). Наименьшие особи наиболее многочисленны (больше 40 % всех особей). Различия между наименьшей и наибольшей особью определяются отношением 1/4,50.

По истечении ста дней роста распределение живой массы отдельных особей становится отрицательным (асимметрия отрицательна, когда модальное распределение является большим, чем средняя и медиана – в данном случае –0,14), а разброс уменьшается до отношения 1/1,99.

Изменение отклонения распределения и уменьшение разброса возникает не только из-за ускорения роста наименьших особей (или замедления роста наибольших), но, главным образом, по причине большой смертности в группе наименьших животных, которая на 50 % выше, чем в группе больших животных.

Большая начальная масса животного гарантирует ему достижение большой массы в конце, но зависимость конечной массы от начальной не является линейной – малые особи растут быстрее, чем большие. Зависимость конечной W_w(k) от начальной W_w(p), выражается отношением W_w(k) = 25 W_w(p)^0,46, на практике это означает, что конечная масса животного будет не в два раза больше начальной массы, а только на 46 %. Этот механизм внес значительные изменения в разброс между наименьшими и наибольшими животными в конце периода изоляции.

На поставленный в названии вопрос – «стоит ли родиться большим?» – ответ будет однозначным – да, стоит родиться большим, большим, чем остальная часть поколения. Большая начальная масса тела дает больше шансов на выживание и больше шансов на достижение максимально возможных размеров тела, которые, в свою очередь (по крайней мере теоретически), ограничивают угрозу со стороны потенциальных хищников и конкурентов (Begon, 1984).

Нулевая гипотеза подтвердилась только частично – разнообразие темпов роста (больше у малых особей, меньше у больших), ведет к уменьшению разницы величины особей поколения. Хотя значительную роль в этом процессе играет высокая смертность особей, которые имеют низкую начальную массу тела.

Высокая смертность особей с низкой начальной массой тела характерна только для животных, которые живут вместе и составляют одно лабораторное поколение. Животные, происходящие из одной популяции и содержащиеся в одинаковых условиях, но выращиваемые индивидуально, без контакта с другими особями, имеют такую же смертность, но распределенную равномерно по всем классам величин животных.

Совершенно иная картина получена в ходе работ, проведенных в Центре экологических исследований ПАН, над различиями яиц жаб. Яйца, так же как и улитки, получавшие питание аt libidum, не конкурировали за пищевые ресурсы, но в течение развития различия их размеров возрастали. Таким образом, популяция, вначале унифицированая по массе, в момент проклевывания головастиков имела четко определяемые отличия по возрасту и величине отдельных особей (Bonecki).

Zoocenosis — 2005
 Біорізноманіття та роль зооценозу в природних і антропогенних екосистемах: Матеріали ІІІ Міжнародної наукової конференції. – Д.: Вид-во ДНУ, 2005. – С. 167-168.

УДК 591.615(575.14)

С. Э. Фундукчиев

Самаркандский государственный университет, г. Самарканд, Узбекистан,
E-mail: simyon2001@yahoo.com

Ключевые слова: разнообразие позвоночных, охрана, редкие виды

PROBLEMS OF STUDYING AND PRESERVATION OF ANIMALS species diversity OF THE zarafshanskayVALLEY

S. E. Fundukchiev

Samarkand State University, Samarkand, Uzbekistan,
E-mail: simyon2001@yahoo.com

Key words: vertebrates diversity, conservation, rare species

Зарафшанская долина, одна из богатейших и культурнейших долин Средней Азии (если понимать ее в широком смысле слова как бассейн реки Зарафшан), занимает обширное пространство, стержнем которого является русло реки, а внешними границами с севера и юга – два высоких скалистых горных хребта (Туркестанский и Зарафшанский, а также отчасти и Гиссарский, принадлежащие к системе Памиро-Алая). Долина эта имеет направление с востока на запад и в нижней своей части растворяется в той пустынно-степной низменности, которую пересекает в своем среднем течении одна из величайших водных артерий Средней Азии – Аму-Дарья.

Площадь бассейна реки Зарафшан около 56 тыс. км², из которых 10 тыс. обнимают область гор, 28 тыс. – предгорий и 18 тыс. – степей. Длина речной системы около 600 км. Количество воды, ежегодно выносимой Зарафшаном с гор на равнину, в среднем около пяти миллиардов кубометров. Рельеф Зарафшанской долины контрастный: обширные равнинные территории в низовьях сменяются слегка волнистым рельефом предгорий в средней части и, наконец, последний сменяется высокогорными ландшафтами. В верховьях реки Зарафшан Туркестанский, Зарафшанский и Гиссарский хребты увенчаны высокими снежными вершинами, достигающими 5000–6000 м над уровнем моря.

Фауна позвоночных животных Зарафшанской долины насчитывает более 390 видов, принадлежащих к 5 классам, что составляет около 58,6 % фауны Узбекистана (665 видов) (табл.).

Таблица. Видовое разнообразие основных таксономических групп
позвоночных животных Зарафшанской долины

Наиболее представительна фауна птиц и млекопитающих (66,5 и 54,6 % республиканского разнообразия соответственно). На территории долины выделяются несколько экосистем с высоким уровнем видового богатства. В целом разнообразие видов определяется как историческими предпосылками, так и особенностями современной географической зональности.

Число редких и находящихся под угрозой исчезновения видов позвоночных Зарафшанской долины, согласно Красной книге Узбекистана (2003), равно 43 (около 41,4 %), что свидетельствует в целом о неблагоприятном состоянии фауны. В последние годы в условиях переходной экономики и структурного кризиса повышается риск потери наиболее ценной части разнообразия этой группы животных.

Млекопитающие – довольно неплохо изученная группа позвоночных животных данной долины; число видов составляет 54,6 % (53 вида) от республиканского разнообразия этого класса. Терифауна не отличается высоким эндемизмом, а территория Зарафшанской долины в целом не относится к регионам с высоким уровнем видового разнообразия млекопитающих. Наиболее богат видами отряд грызунов (Rodentia), а наибольшее видовое богатство характерно для пустынных участков. Около 17 % видов млекопитающих занесено в Красную книгу Узбекистана, приблизительно 14 видов млекопитающих Зарафшанской долины (26 %) находится под угрозой на региональном уровне. Около 75 % видового разнообразия млекопитающих и около 77 % видов, занесенных в Красную книгу республики, встречается на особо охраняемых природных территориях. В наиболее тяжелом положении находятся хищные (Carnivora) и копытные (Artiodactila). Примерно 25 видов наземных млекопитающих являются объектами промысла и любительской охоты. Среди них наибольшее значение имеет кабан (Sus scrofa). Другие виды копытных практически не имеют промыслового значения. На территории долины встречается около 22 видов пушных зверей – лисица (Vulpes corsac), шакал (Canis aureus), барсук (Meles meles), заяц–толай (Lepus tolai) и др.

Фауна птиц Зарафшанской долины хорошо изучена (282 вида) и составляет 66,5 % от республиканского разнообразия этого класса при практически полном отсутствии эндемичных видов. Подавляющее число видов (210) – гнездящиеся, несколько меньше мигрирующих (86) и зимующих (62) птиц. Наиболее многочисленные виды отрядов воробьинообразных (Passeriformes), ржанкообразных (Charadriiformes) и гусеобразных (Anseriformes). Около 8 % видов птиц занесено в Красную книгу Узбекистана. Среди гнездящихся птиц 82 % видов встречаются на территориях заповедников, аналогичный показатель для редких видов составляет около 64 %. Тревогу вызывает состояние гусеобразных (Anseriformes), а также ряда видов хищных птиц (Accipitres). Наибольшее экономическое значение имеют водоплавающие птицы – утки (Anas), гуси (Anser) и курообразные (Galliformes), являющиеся важнейшими объектами спортивной охоты.

Фауна рептилий Зарафшанской долины немногочисленна (28 видов), что определяется достаточно неблагоприятными климатическими условиями на значительной части территории, и составляет приблизительно 47,5 % от республиканского разнообразия этого класса позвоночных животных. Эндемичных видов девять. Наибольшее видовое богатство наблюдается в западной ее части. Около 40 % относится к редким и находящимся под угрозой исчезновения на национальном уровне. Почти половина видов рептилий отмечена на территориях заповедников. Хозяйственное значение большинства видов связано с их коммерческой ценностью на мировом рынке диких животных. Последнее представляет существенную угрозу для таких групп как змеи и некоторые ящерицы.

Фауна амфибий очень бедна, всего два вида, как и на всей территории республики.
Эндемичных видов нет. Оба вида амфибий встречаются на охраняемой территории. Экономическое значение земноводных невелико.

Фауна рыб изучаемой долины довольно разнообразна и еще относительно слабо изучена. Многие виды рыб, например карпообразные, в границах ареала формируют многочисленные экологические и морфологически различающиеся разновидности. Фауна рыб насчитывает 31 вид: 17 – автохтоны, 3 – акклиматизированные, 2 – случайные вселенцы и 9 – проникшие. В целом ихтиофауна долины составляет около 37,4 % республиканского разнообразия. В Красную книгу Узбекистана внесены семь видов рыб. Современное состояние целого ряда видов вызывает серьезное опасение на национальном уровне, как в связи с нарушением состояния водной среды, так и в связи с высоким уровнем промысла, включая браконьерство. Это в полной мере относится к значительной части карповых рыб, к сомовым и осетровым. Промысел рыб занимает одно из важнейших мест в экономике долины. К наиболее важным в экономическом плане относится ряд карповых и сомовых рыб.

Как известно, биологическое разнообразие наиболее эффективно сохраняется на особо охраняемых природных территориях – в заповедниках, природных национальных парках, заказниках и других. В настоящее время в Зарафшанской долине в систему охраняемых территорий входят один государственный заповедник площадью 23,5 км² и два заказника площадью 365 км². Общая площадь охраняемых территорий составляет 388,5 км² или приблизительно 0,7 % всей территории долины.

В соответствии же с международными рекомендациями площадь охраняемых зон, необходимая для обеспечения адекватного сохранения биоразнообразия и поддержки жизненно важных экологических процессов, должна составлять около 10 % всей территории. В Зарафшанской долине многие охраняемые территории являются недостаточными по площади для реального поддержания на стабильном уровне биологического разнообразия экосистем.

Zoocenosis — 2005
Біорізноманіття та роль зооценозу в природних і антропогенних екосистемах: Матеріали ІІІ Міжнародної наукової конференції. – Д.: Вид-во ДНУ, 2005. – 552 с.

УДК 574.3

Я. Ухманский

Центр экологических исследований Польскай Академии Наук, Ломианки, Польша
E-mail: januch@cbe-pan.pl

Ключевые слова: теоретическая экология, индивидуальные модели

INDIVIDUAL-BASED APPROACH IN ECOLOGY

J. Uchmañski

Centre for EcologicalResearchPolishAcademy of Sciences, £omianki, Poland,
E-mail: januch@cbe-pan.pl

Key words: theoretical ecology, individual-based models

The classical theoretical ecology applies state variable models. This approach assumes that the dynamics of ecological systems can adequately be described by developing appropriate differential or difference equations. In this case, state variable is represented by densities of the component populations of a system, and the rate of change in the state variable is a function of the state variable itself. Due to this approach, theoretical ecology could use the most recent achievements of the mathematical theory of dynamic systems, including the theory of deterministic chaos, but this did not lead to an essential turning-point in understanding of the dynamics of ecological systems. We would even say that it caused some crisis in ecological theory. This is reflected in the fact that classical ecological theory cannot explain well documented facts such as population cycles, yielded contradicting hypotheses in community ecology, and finally caused that ecology, as compared with other fields of biology, became little attractive to mathematicians. I believe that individual-based approach may be a remedy for this crisis of theoretical ecology.

Individual-based approach in ecology represents the way of thinking about ecological processes that primarily considers the fates of individuals in ecological systems. Traditional ecology is centered upon the dynamics of ecological systems. It can be described by different variables. The most natural variable is the number of individuals in populations forming an ecological system. Individual-based approach applied to the dynamics of an ecological system analyses the properties of individuals and interactions among individuals, and then uses them as a basis for explanation of changes in sizes of populations in ecological systems.

Individual-based approach as a young discipline and also of a great potential to the future development of theoretical ecology, requires many discussions. For example, various authors define it in different ways. Some consider that each model with a little more information about individuals than in classical models is individual-based model, whereas for others, individual-based models must conform to very restrictive assumptions. As a result of publications and discussions at conferences, a set of problems important to individual-based approach in ecology emerged over the recent ten or so years. In addition to the general question why to apply individual-based approach when describing the dynamics of ecological systems, the basic problems involve growth of individuals, competition and resource partitioning among competing individuals, individual variability, weight distribution in even-aged populations, population dynamics generated by individual-based models. Moreover, the usefulness of the individual-based approach for addressing applied issues has become an important question.

The use of individual-based models, which are more complicated and more difficult to develop and analyse than classical models, can be reasonable only when these two approaches yield differential results for the same ecological system. If this is the case in general is not yet clear. The opinions are divided. Some argue that individual-based approach generate results that differ from those of the classical mathematical ecology. Others are of an opposite opinion. They suggest that such views are premature, or that there is a continuous transition between these two types of modelling, that they are complementary to one another, as each of them offers an adequate description at a different level of the ecological system considered. Closely related to these general problems is the question whether it is possible to construct a classical model corresponding to a given individual-based model.

Description of the growth of individuals is an important component of the majority of individual-based models. Typically, the so-called growth equations are used. The most general form of such an equation is a balance equation which assumes that the growth rate of an individual until maturity can be considered as a difference between the rates of assimilation and respiration. However, individual growth is something more than an increase in body weight and immediate transformation of the assimilated food. Organisms accumulate the assimilated energy, and transform it with some delay. Growth also involves the development of structure. For plants and some animals, this aspect of growth is well described by so called fractal models of growth. This type of modelling is based on the description of growth as a process of the summation of similar structures.

Growth equations do not solve all the problems involved in the description of individuals living together. It is easy to notice that they differ in size, even if they are of the same age. Most often these differences are due to competition among individuals. Competition means partitioning, typically unequal, of resources. There are quite good ways of describing competition in plants. They use the so called zones of influences or Thiesen polygons. The only problem is that the shape of weight distribution in even-aged plant populations (also in sessile animals) depends not only on population density, intensity of competition and the degree of its asymmetry but also on the distribution of individuals in space, which may obliterate the effects of the other factors.

Population dynamics is the oldest field of the application of individual-based approach in ecology. However, the application of individual-based models is most chaotic in this field. Most often a very detailed question is asked. To answer it, very complex models are used, developed just to answer this one specific question, and most often these are models with a mixed structure, a large part of them conforming to the rules used in classical ecology. It is difficult then to evaluate the output of the model and to compare it with the outputs of other models. In spite of a seeming animation in this field of ecological applications of individual-based approach, we still cannot answer many basic questions referring, for example, to the ways of regulation in populations made up of individuals that differ from one another.

For a long time, the individual-based approach was traditionally used to describe forest dynamics. Another kind of the application of the individual-based approach was shown by Baveco in 1998. He used this approach to solve the problems concerned with protection of tree frogs and root voles in heterogeneous agricultural landscape of the Netherlands. The model answers the question concerning factors promoting populations persistence of these species, as well as makes predictions about their future survival in face of different scenarios of habitat transformation.

One of the greatest programs for restoration ecology concerns the Everglades region of South Florida, USA. This programme uses a mathematical model simulating the fates of animal species most important to Florida ecosystems at different hydrological regimes. The model, which is called ATLSS (Across Trophic Level System Simulation), is a complex simulation model set up of many submodels describing biotic and abiotic components of the environment.

The model ATLSS gave rise to discussion about fundamental problems concerning individual-based approach in ecology. The authors of the ATLSS have emphasised that one of the most important arguments for applying individual-based models is the fact that individuals making up a population do not live in a uniform habitat. If so, we cannot use classical models that assume identical environmental conditions for all individuals of a local population. The audience, in turn, asked questions about the possibility of verification of such complex models. This is a very important question, not answered so far. On the one side, attempts are made to construct a unified and relatively easily available program. On the other side, the authors of individual-based models prefer to construct models on their own from the beginning, and to verify them by using their own experience and knowledge of the object of the model.

Intense application of computer simulations and visualization of their outputs creates a danger that individual-based models will turn ecology into «virtual ecology». Instead of continuing traditional methods used in natural sciences, which are based on developing and testing hypotheses, we may construct a computer model of each, even very complex, ecological system.

Zoocenosis — 2005
 Біорізноманіття та роль зооценозу в природних і антропогенних екосистемах: Матеріали ІІІ Міжнародної наукової конференції. – Д.: Вид-во ДНУ, 2005. – С. 162-164.

УДК 502.53:574.21:581

А. И. Титов, П. С. Беломеря, А. И. Сафонов

Донецкий национальный университет, г. Донецк, Украина

Ключевые слова: фитоиндикация, техногенная трансформация, Донбасс

EXPERIENCE OF CREATION
OF SCALES OF ANATOMICO-MORPHOLOGICAL PLASTICITY
OF PHYTOMETERS FOR THE TEHNOGENIC REGION

A. I. Titov, P. S. Belomerya, A. I. Safonov

DonetskNationalUniversity, Donetsk, Ukraine

Key words: phytometry, technogenic transformation, Donbass

Развитие методов фитоиндикации имеет длительную историю, от глубокой древности, когда направленный поиск полезных растений связывался с определенными местообитаниями, до широкого применения в наши дни дистанционных методов изучения биосферы. До сих пор не существует четкой классификации подходов в самой фитоиндикации. Фитоиндикация может осуществляться на разных уровнях организации: клеточном, анатомо-морфологическом, организменном, популяционном, фитоценотическом, синтаксономическом и ландшафтном. С повышением уровня организации фитоиндикаторов повышается сложность их реакций, так как цепочка «причина – следствие» (индикатор – индикат) удлиняется, усложняются их взаимосвязи с факторами среды в экосистеме. Интенсивная разработка теоретических и методических проблем фитоиндикации, включая использование шкал, проводится в Западной Европе.

Наблюдается дальнейшая дифференциация фитоиндикации в зависимости как от специфики индикаторов, так и условий или факторов, которые индицируются. Для оценки экологических факторов (климатических, эдафических и др.) используются фитоиндикационные шкалы. Методика их построения основывается на том принципе, что каждый элемент флоры может произрастать только в определенном диапазоне экологических условий, ограниченном минимальными и максимальными значениями фактора, благодаря чему рассматривается как индикатор условий среды. Фитоиндикационные исследования на современном этапе находятся на таком уровне интенсивного развития, когда новые подходы, разработка новых методов в значительной степени изменяют объем и суть самого понятия, его определения. Существует много шкал, которые дают характеристику или определяют экоморфическую принадлежность объекта с помощью порядкового номера режима в шкале фактора (однозначные определения), или амплитуду толерантности видов, охарактеризованную ее крайними значениями (двузначные определения). В строгом понимании шкала – это правило, по которому каждому эмпирическому объекту присваивается определенный математический объект (обычно число или символ). Существует несколько типов шкал, которые в большей или меньшей степени распространены в биологических науках. Шкалы отношений служат для измерения всех экстенсивных особенностей (длина, площадь, масса, объем, сила, вес и др.). К измерениям, выполненным по этому типу шкал, можно использовать все возможные математические операции и методы статистического анализа. Оценка одного и того же явления или фактора может осуществляться с помощью шкал, принадлежащих к разным типам – от шкал порядков до шкал отношений. Десятибалльная шкала является аддитивной и может подвергаться математической обработке. Методологические подходы, методы фитоиндикации и конкретные примеры их использования раскрывают большие перспективы этого научного направления.

Нами предложена методика создания шкал структурной пластичности растений–индикаторов металлопрессинга техногенно трансформированных экотопов Донбасса в шести аспектах.

1. Индикационные шкалы по степени деформации (или трансформируемости) структурных элементов, например, базовых эпидермальных клеток Cichorium intybus L., Plantago major L.

2. Шкалы по абсолютным размерам отдельного слоя, ткани или специфического образования, например, толщина кутикулярного слоя листовой пластинки C. intybus, P. major, толщина слоя склеренхимы плодов C. intybus, Tripleurospermum perforatum (Merat) M. Laipz, Tanacetum vulgare L., Taraxacum officinale Webb. ex Wigg., Tragopogon major Jacq., Achillea collina Becker ex Reichenb.

3. Шкалы частоты встречаемости неспецифических или специфических образований (появления новообразований) вследствие пайноморфной реакции на поллютостресс, например, частота встречаемости железистых трихом листовой пластинки C. intybus, P. major, частота встречаемости треугольных полярных утолщений пыльцевых зерен C. intybus, тератные проявления в соцветиях видов рода Populus L.

4. Шкалы пластичности по степени специализации или углубленной дифференциации, например, специализация трихом ретортообразного типа листовой пластинки C. intybus.

5. Шкалы по сборным индексам, например, индекс деформированности терминальной флоэмы листа, индекс гетерогенности трахеальных элементов C. intybus, P. major L., степень дефектности пыльцевых зерен Dactylis glomerata L., Bromus arvensis L. и Bromopsis inermis (Leys.) Holub.

6. Шкалы общей вариабельности, например, вариабельность скульптурирования или орнаментации пыльцевых зерен C. intybus, T. perforatum, T. vulgare, Berteroa incana (L.) DC., Echium vulgare L., Reseda lutea L.

Поскольку метод основан на хорошем знании эколого-биологических особенностей видов, то для его развития и усовершенствования необходимо как углубление и уточнение существующих шкал, приспособление балльных оценок к абсолютным показателям, так и разработка новых шкал, в частности, по отношению видов к калию, фосфору в почве, тяжелых металлов и других элементов и их соединений.

Zoocenosis — 2005
 Біорізноманіття та роль зооценозу в природних і антропогенних екосистемах: Матеріали ІІІ Міжнародної наукової конференції. – Д.: Вид-во ДНУ, 2005. – С. 161-162.

УДК 591.5:576

Н. Е. Тарасовская

Павлодарский государственный педагогический институт, г. Павлодар, Казахстан

Ключевые слова: викариат, ниша, конкуренция, ресурсы

VICARIATION AND BIODIVERSITY
OF PARASITIC AND FREE-LIVING ORGANISMS

N. E. Tarasovskaja

PavlodarState Pedagogical Institute, Pavlodar, Kazakhstan

Key words: vicariation, niche, competition, resources

Количество пространственных ниш детерминируется компартментализацией пространства, количеством более или менее ограниченных субпространств, наличием в них субстрата обитания, к которому в ходе эволюции адаптируются организмы. Количество потенциальных трофических ниш предопределяется количеством и качеством органических субстанций, пригодных для извлечения вещества и энергии гетеротрофами.

Сочетанная пространственно-трофическая ниша организма – это свободное субпространство с пригодным субстратом обитания и возобновляемыми энергетическими веществами; временная ниша – определенные временные промежутки наличия такого свободного пространства и трофических ресурсов.

Биоразнообразие животных организмов определяется в конечном счете количеством потенциальных ниш, к которым организмы адаптируются в филогенезе и отчасти – в онтогенезе. Однако число адаптированных видов, как правило, больше числа потенциальных пространственных и трофических ниш, и сосуществование взаимозаменяемых видов возможно благодаря замещению (викариату) – временному и пространственному.

Викариат как источник биоразнообразия возможен благодаря тому, что абсолютного совпадения экологической ниши по всем измерениям не бывает, а значит, викариат также относителен. Численно возможность замещения одного вида другим в биогеоценозе можно попытаться выразить в долях единицы или в процентах, перемножив совпадения по каждому измерению (занимаемое пространство – площадь и ярус, спектр питания, время использования пространства и его ресурсов), поскольку вероятность одновременного события вычисляется как произведение вероятностей. 100 %-ный викариат бывает редко, как редко он будет равен нулю (лишь в тех случаях, если абсолютно, в силу физиологических причин, не совпадает спектр питания, или же имеют место непреодолимые физико-географические препятствия – хотя в последнем варианте нельзя исключать умышленную или непредумышленную акклиматизацию).

Принцип первенства при заселении пространства может поставить одинаково адаптированные виды в неравное положение: вид, освоивший пространство первым, получает преимущество по ряду причин:

1) он изменяет субпространство в зависимости от своих требований;

2) адаптируется на онтогенетическом уровне, а через несколько поколений – и на уровне генотипа;

3) происходит частичное исчерпание пригодных трофических ресурсов;

4) имеет место угнетение конкурентов, особенно близкородственных, продуктами метаболизма.

Викариат потенциальных экологических ниш у паразитов следует рассматривать по числу и последовательности сменяемых сред обитания. Так, для моноксена, имеющего в цикле одного хозяина, замещение будет иметь место в организме и во внешней среде (в первом случае викариантами будут паразиты с одинаковым кругом хозяев, локализацией, потребляемыми субстанциями организма; во втором – свободноживущие почвенные беспозвоночные или инвазионные элементы других видов паразитов). У гетероксенов викариат может быть в дефинитивном, промежуточном хозяине и во внешней среде (или даже в разных средах – водной и наземной).

Викарирующие друг друга виды (и особи) могут быть как антагонистами, конкурентами, так и синергистами – в зависимости от конкретных условий, ресурса, численности викариантов. Если освоение среды и ее ресурсов на первых этапах затруднительно, то особи одного и даже разных видов будут взаимодействовать как синергисты. Когда численность организмов увеличивается, доступ к ресурсу менее затруднителен, а сами трофические ресурсы начитают исчерпываться, возникает конкуренция, а затем и взаимоисключение потенциальных потребителей – то есть действительно викариат: «или – или».

Таким образом, отношения между организмами могут складываться по схемам:

1) синергизм – конкуренция – викариат: организмы изначально заселяют одно и то же пространство, освоение его ресурсов на первых этапах затруднено и требует синергизма – на физиологическом или поведенческом уровне;

2) конкуренция – викариат: при освоении видами или особями с одинаковыми требованиями одного пространства с доступными, но ограниченными ресурсами и при возрастании численности потребителей;

3) викариат – организмы никогда не взаимодействуют друг с другом, занимая сходные ниши в совершенно различных сообществах.

На примере систем паразит–хозяин динамика взаимодействий проявляется в синергизме особей одного или даже разных видов при малой численности и антагонизме – при нарастании показателей инвазии до определенного уровня. Единичные гельминты мелких и средней величины видов, как правило, редки; при увеличении их числа размеры возрастают, а при достижении критических количеств начинают снижаться. По нашим данным, численность многих видов гельминтов (особенно нематод) у грызунов и домашней птицы (при средних уровнях инвазии каждым видом) обычно положительно кореллируют друг с другом. Многие виды нематод чаще встречаются в полиинвазиях по сравнению с моноинвазиями и бинарными
сочетаниями.

В зависимости от уровней организации живых систем и масштабов субпространства могут быть различные уровни викарирования одних организмов другими. В системе паразит–хозяин викарирующие друг друга паразиты могут занимать:

1) различные ткани и органы: на филогенетическом уровне это расселение родственных видов по разным органам, на онтогенетическом – вынужденное расселение в другие органы в присутствии конкурентов;

2) различных особей хозяев – это особенно хорошо проявляется при невысоких уровнях экстенсивности инвазии и соответственно низкой вероятности сочетания паразитов в одной особи хозяина;

3) различные популяции и внутрипопуляционные группы (в том числе половозрастные и биотопические), родственные или с одинаковой локализацией виды имеют разную половозрастную приуроченность (особенно при высоких показателях инвазии);

4) виды хозяев, которые могут быть освоены разными близкородственными видами паразитов, не отличающимися строгой гостальной специфичностью (главным образом по принципу свободности или занятости вида как ниши).

Расхождение экологических ниш и превращение конкурентов в викариантов может происходить в различных направлениях:

1) разобщение по ярусам;

2) распределение по биотопам и микробиотопам;

3) расхождение по субпространствам с самостоятельными границами – в частности, сюда же можно отнести распределение паразитов по особям и органам хозяев;

4) различие в размерах тела, которое приводит к разнице пространственных и трофических потребностей, поведенческих особенностей, радиуса активности и размеров потребляемых пищевых объектов.

Наиболее наглядный случай ярусного распределения хозяев и паразитов мы наблюдали у полевой мыши и лесной сони в Алматинской области: при сходном спектре питания первый вид ведет наземный образ жизни, второй – почти исключительно древесный. В гельминтофауне у каждого из них отмечено по одному виду риктулярий и одному виду цестод–гименолепидид (у полевой мыши соответственно Rictularia baicalensis и Hymenolepis diminuta; у сони – R. amurensis и Rodentolepis straminea).

Распределение двух видов оксиурат у синантропных домовых мышей по микробиотопам нами отмечалось в различных частях города: в одних микрорайонах у мышей паразитировала преимущественно или исключительно Syphacia obvelata, в других – Aspiculuris tetraptera.

Zoocenosis — 2005
 Біорізноманіття та роль зооценозу в природних і антропогенних екосистемах: Матеріали ІІІ Міжнародної наукової конференції. – Д.: Вид-во ДНУ, 2005. – С. 158-161.

УДК 574.21:502.52:581.5

А. И. Сафонов

Донецкий национальный университет, г. Донецк, Украина, E-mail: safonov@dongu.donetsk.ua

Ключевые слова: фитоиндикация, тяжелые металлы, алгоритмизованная модель

POSSIBILITY OF ALGORITHM CONSTRUCTION
OF PHYTOINDICATIVE ESTIMATION
OF HEAVY METALS ENVIRONMENTAL POLLUTION

A. I. Safonov

Donetsk National Unversity, Donetsk, Ukraine, E-mail: safonov@dongu.donetsk.ua

Key words: phytometry, heavy metals, algorithmizational model

В условиях различного недостатка или избытка одного или нескольких химических элементов возникают адаптированные или неадаптированные формы растений; у адаптированных форм растений избыток химических элементов выводится из организма или концентрируется в нем. В последнем случае нарушается нормальный обмен веществ и возникают новые физиологически или анатомо-морфологически устойчивые формы, из которых постепенно обособляются эндемические разновидности (Корчагин, Виноградов, 1967; Дидух, Плюта, 1994; Ильин, 1997).

Основой фитоиндикационной оценки служит, с одной стороны, экологическая специфика видов, которые произрастают только в определенно установленных интервалах изменений какого-нибудь экологического фактора, а с другой – тесная взаимосвязь между биотическими и абиотическими составляющими в системе, что определяет характер функционирования систем. Внутренняя специфика фитосреды или характер почв, асинхронность развития этих компонентов совсем не обозначают отсутствие взаимосвязи между ними, а определяют специфику индикационных признаков, их суть и границы использования. Предмет фитоиндикации металлопрессинга – оценка степени загрязнения тяжелыми металлами среды с помощью признаков растений. Хотя суть, возможности, задания фитоиндикации изменяются с развитием этого научного направления и разработкой новых методик.

Проведение исследований требует четкого представления о сути, целях и способах фитоиндикации, что основывается на глубоких знаниях ее объекта, а также широкого анализа с позиций представлений места в более общей системе.

Процесс фитоиндикации включает следующие процедуры: 1) выбор фактора, 2) выбор способа и масштаба его измерения, 3) поиск индикатора на основе логического доведения его каузальных связей с данным фактором, 4) разработка шкалы изменений индикационных признаков, 5) определение степени корреляции между изменением фактора, индикатора и способа его выражения, 6) создание рабочей блок-схемы и программы для экспресс-диагностики (алгоритмизация).

На современном этапе составлена база данных по ризо-, каули-, фолио-, палино-, анто-, эмбрио- и карпологическим признакам с целью характеристики структурной организации или степени трансформации (атипичного проявления) для фитоиндикаторов (Глухов, Хижняк, Сафонов, 2001, 2003).

Применения алгоритмизованной модели в значительной степени облегчит и ускорит фитоиндикационные исследования локального и повсеместного использования с разными поисковыми, диагностическими или эколого-токсикологическими экспертными целями.

Линейно последовательный тип алгоритма может быть удобен для проведения первичной ознакомительной оценки металлопрессинга или действия фактора стресса, хотя не исключает возможности вычленения отдельных эдафо- и климатохарактеристик.

Алгоритм разветвленного типа (блочно-выборочный) при проведении серии экспериментов наиболее удобен для постоянного экологического мониторинга. Особо удачно и с большой степенью достоверности по шкалам структурной пластичности можно проводить эколого-токсикологический контроль в контрастных геохимических условиях, которые естественно и антропогенно сформированы в Донецком экономическом регионе.

Zoocenosis — 2005
 Біорізноманіття та роль зооценозу в природних і антропогенних екосистемах: Матеріали ІІІ Міжнародної наукової конференції. – Д.: Вид-во ДНУ, 2005. – С. 157-158.

УДК 59 + 576.8 + 502.7:37.03

А. В. Самсонов, Ш. Б. Брагин, С. А. Овчинников,
Л. С. Мехова, Р. В. Комаревская

Донецкий государственный медицинский университет им. М. Горького, г. Донецк, Украина,
E-mail: science@dsmu.edu.ua

Ключевые слова: исследование, преподавание, зооценология, паразитология, паразитоценология

LONG-TERM EXPERIENCE IN general and APPLIED RESEARCH iN ZOOLOGY, ZOOCENOLOGY, PARASITOLOGY, PARASITOCENOLOGY AND its TEACHING
iN MEDICAL Institute of HIGHer education

A. V. Samsonov, Sh. B. Bragin, S. А. Ovchinnikov,
L. S. Mechova, R. V. Komarevskaia

Donetsk State Medical University by M. Gorky, Donetsk, Ukraine, E-mail: science@dsmu.edu.ua

Keywords: research, teaching, zoocenology, parasitology, parasitocenology

Зооценология и паразитоценология возникли десятки лет назад. О смешанных заразных болезнях и микробных ассоциациях уже писали Мечников (1863), Пастер (1863), Лейкарт (1881) и др. Большой вклад в изучение ассоциативных болезней внесли Догель, Скрябин, Беклемишев. Исследования этих и других ученых позволили Павловскому (1937, 1961) создать учение о паразитоценозах. Особенно широко развернулись работы по изучению зооценозов и паразитоценозов в Украине благодаря организаторской и научной деятельности Маркевича.

Сотрудники кафедры биологии (переименованной в 1992 г. в кафедру медицинской биологии, паразитологии и генетики) начали проводить научную работу по рассматриваемым проблемам и включать полученные результаты в педагогический процесс с момента открытия Донецкого медицинского института (1930 г.). К настоящему времени по зоологической тематике сотрудниками кафедры опубликовано более 500 научных работ, в том числе и методические рекомендации по проведению оздоровительных мероприятий против паразитозов в зоо- и антропопаразитоценозах. По этой тематике защищены докторские и кандидатские диссертации.

Основные направления научно-прикладных исследований были посвящены изучению зоологической и паразитологической ситуаций в условиях Украины, России, Беларуси и Молдовы; выявлению основных причин формирования (становления) зооценозов, ассоциативных заразных болезней среди людей, домашних и диких животных. Особое внимание уделялось изменению содержания микроэлементов, свободных аминокислот и активности дыхательных ферментов в органах и тканях экспериментальных животных (белых крыс, мышей и др.) при моно- и полиинвазиях как показателя динамики паразито-хозяинных отношений. Практический интерес представляют собой результаты, полученные при изучении патогенеза, диагностики и профилактики ряда важнейших заразных болезней.

Анализ нашего материала позволяет сделать вывод, что в формировании ассоциативных гельминтозов, протозоозов и паразитоценозов ведущее значение принадлежит эпидемиологическим и эпизоотологическим закономерностям. Частота сочетаний возбудителей различных инвазий и инфекций обусловлена частотой встречаемости каждой из них в отдельности.

Нами (Самсонов, 1988) впервые было высказано мнение, что на первых этапах формирования сочетанных паразитозов, паразитоценозов в основном ведущую роль играют факторы, способствующие заражению хозяина теми или иными возбудителями болезней. Реализация следующего этапа – возникновение паразитоценозов – зависит от многих факторов и условий: генетически обусловленной устойчивости хозяина, межвидовых и внутривидовых отношений между возбудителями в организме хозяина, локализации и плотности заселения паразитами тканей и полостей тела человека и животных, пола и возраста хозяина, миграционных процессов, качественного состава пищи для человека и кормов для животных, в которые часто наряду с витаминами, микроэлементами входят вещества, убивающие или изгоняющие различных паразитов.

Наши исследования показали, что паразитозы и паразитоценозы вызывают патологические изменения в организме человека и животных на различных уровнях организации. Так, установлено, что они подавляют неспецифический иммунитет и приводят к разнообразным формам приобретенного иммунодефицита, связанного с нарушением или отсутствием клеточного иммунного ответа на любые антигены возбудителя и поликлональной активности
В–системы, что способствует частому возникновению различных соматических и заразных болезней, а также создает предпосылку к снижению эффективности вакцинопрофилактики.

Полученные данные свидетельствуют о том, что ассоциативные паразитозы (энтеробиоз и гименолепидоз) оказывают угнетающее действие на иммунную систему детей. Это приводит к значительному снижению антителообразования, не способного обеспечить формирование длительного гуморального иммунитета к кори и паротиту, что, в свою очередь, снижает эффективность вакцинопрофилактики против этих гельминтозов.

Смешанные болезни, вызванные двумя или более систематически близкими видами паразитов (аскариды, трихоцефалюсы и др.) могут иметь сходную схему лечения с использованием одних и тех же препаратов. Затрудненность лечения смешанных инвазий и инфекций в ряде случаев зависит от того, какой из паразитов раньше попадает в организм хозяина (или раньше начинает вызывать у него патологический процесс). В связи с тем, что смешанные паразитозы и паразитоценозы вызывают иммунодефицитное состояние, при лечении таких заразных болезней наряду с этиотропными препаратами необходимо использовать также иммуномодулирующую терапию.

Проведенные биохимические исследования позволяют рекомендовать для терапии как моно-, так особенно полиинвазий и инфекций препараты, содержащие жизненно важные микроэлементы и ряд аминокислот, особенно незаменимых. В борьбе с ассоциациями и паразитоценозами необходим комплексный подход: групповые методы лечения и профилактики (применение препаратов широкого спектра действия, обезвреживание внешней среды одновременно от многих возбудителей и т. п.).

Полученные нами вышеприведенные и другие данные широко используются при проведении учебного процесса со студентами (отечественными и иностранными). Первостепенное значение в совершенствовании учебного процесса имеют подготовленные преподавателями кафедры учебники, учебные пособия, методические указания, опубликованные в издательствах Москвы, Киева и Донецка. Улучшению преподавания биологии, генетики, зоологии, зооценологии, паразитологии, паразитоценологии, симбиоценологии, экологии и гигиены в медицинских вузах Украины способствовали типовые учебные программы, разработанные сотрудниками кафедры. В разработке последней типовой программы, утвержденной МЗ Украины в 2000 г., приняли также участие и преподаватели других профильных кафедр медицинских вузов страны. Реализация целей этих программ в изучении предмета предусматривает преемственность, интеграцию со смежными кафедрами и исключает дублирование отдельных разделов от первого до последнего курса. В то же время обеспечивается исходный уровень знаний для подготовки студентов не только по клиническим дисциплинам, но и по специальным курсам, читаемым на кафедре: «Теоретико-прикладные основы паразитарных инвазий человека» и «Паразитарные инвазии человека в жарких странах». Кроме межпредметной интеграции особое значение имеет внутрипредметная интеграция (использование различных форм построения логико-дидактических структур к каждой теме занятия). На кафедре широко используется система программных целевых обучающих и контролирующих ситуационных задач, метод анализа конкретных ситуаций с их дискуссионным обсуждением, проведение занятий по типу ролевой игры.

В последние годы коррекция учебного процесса обучения на кафедре осуществляется с помощью тестового контроля. Разработаны программно-целевые тесты, включающие задания и эталоны ответов. Тестовые задачи и вопросы подготовлены как для текущего, так и для рубежного контроля знаний и умений студентов от первого до выпускного курсов. На кафедре работает научный кружок, в котором студенты под руководством преподавателей проводят эксперименты по рассматриваемым проблемам, докладывают свои работы и публикуют их. Регулярно проводятся первые этапы Всеукраинских олимпиад студентов. Участие в них позволяет студентам продемонстрировать неординарные знания по медицинской биологии, зооценологии, паразитоценологии и другим актуальным проблемам. Надеемся, что наш опыт работы может быть использован в других вузах.

Zoocenosis — 2005
 Біорізноманіття та роль зооценозу в природних і антропогенних екосистемах: Матеріали ІІІ Міжнародної наукової конференції. – Д.: Вид-во ДНУ, 2005. – С. 155-157.