В разделе «Научные дискуссии» опубликована статья, представляющая сравнительный анализ двух методов статистической оценки соответствия математических моделей фактическим данным на примере многолетней динамики численности зеленой дубовой листовертки. Оценку соответствия дискретной логистической модели имеющемуся временному ряду проводили двумя способами – классическим методом наименьших квадратов и методом экстремальных точек. Обсуждаются преимущества и недостатки применения моделей и статистических оценок их адекватности.

В статье представлены результаты впервые проведенного теоретико-группового анализа псевдосимметрии двумерных изображений гидробионтов классов Conjugatophyceae, Bacillariophyceae, Acantharia, Asteroidea, а также преобразований симметрии в онтогенезе иглокожих с применением оригинальных программных продуктов «BioPsLeaf» и «BioPsFlower».

Статья посвящена одному открытию выдающегося эколога прошлого столетия Меркурия Сергеевича Гилярова. В небольшой статье 1944 г. ученый выявил закономерность, согласно которой величины биомасс почвенных организмов каждой из различных размерных групп примерно равны. Позже наличие подобной закономерности показали другие ученые на населении пелагиали (водной толщи). Автором проведено статистическое подтверждение закономерности на основе представленных в публикации М. С. Гилярова данных. Предложено назвать закономерность в честь первооткрывателя принципом М. С. Гилярова.

Несмотря на обилие разносторонних исследований биоразнообразия, остается неясно, какие механизмы задают структуру сообщества, обеспечивая в каждом конкретном случае то или иное разнообразие биологических объектов. В статье предлагается обзор представлений о силах, поддерживающих разнообразие видов и генотипов в рамках различных концепций. По мнению автора, развитие идей в направлении выяснения причин формирования биоразнообразия тормозит господствующая парадигма преобладания антагонистических отношений в эволюции организмов, в то время как рассмотрение кооперации между биологическими объектами помогает разрешить некоторые описанные ранее парадоксы. Разнообразие условий среды и их колебания во времени являются одними из основных причин появления и поддержания биоразнообразия в рамках концепции общей теории адаптации.

В статье рассмотрены принципы формирования и эволюции биоразнообразия на примере первичной сукцессии островов Кракатау, Сёртси, Гавайи. Автор представляет концепцию, основная идея которой заключается в стремлении (неизбежности) структуризации экосистемы по принципу трех «функциональных царств» организмов — продуцентов, биофагов, детритофагов. Относительно быстрая самосборка экосистем по этому принципу на островах и затем дальнейшая эволюция по пути дробления экологических ниш приводит к возникновению более или менее инвариантного набора гильдий и трофических уровней в разных экологических системах, т. е. явлению функциональной конвергенции экосистем.

Проведено сравнение жизнедеятельности (роста, пульсации и перемещения гидроплазмы) колониального гидроида Dynamena pumila в проточной и стоячей воде. Выращенные в лаборатории простые колонии гидроида попеременно помещали в кюветы с проточной либо со стоячей морской водой. Регистрацию показателей жизнедеятельности производили методом микровидеосъемки. Анализ видеозаписей проводился по первичным показателям – изменение диаметра пульсирующего столона гидроида, длина ростового продольного смещения и скорость движения жидкости в полости колонии. На основе первичных показателей вычисляли производные показатели жизнедеятельности. В целом, не было обнаружено достоверных различий в пульсациях столона, росте и перемещении гидроплазмы в разных условиях эксперимента. Тем не менее в стоячей воде распределительная система колонии гидроида функционирует более интенсивно: с более высокой частотой возникновения мощных течений гидроплазмы, большей их скоростью и большими объемами переносимой гидроплазмы.

Многолетние исследования зоопланктона и паразитов европейской сардины в прибрежной зоне Марокко позволили дифференцировать два стабильных состояния неритического сообщества мезозоопланктона (1994-1998 гг. и 1999-2007 гг.) и два стабильных состояния сообщества паразитов сардины (1994-1999 гг. и 2003-2011 гг.). В 1998 г. в прибрежной зоне Марокко произошли климатические перестройки, сопровождающиеся резкой активизацией прибрежного апвеллинга. За ними последовали относительно быстрые ценотические изменения, которые привели к новому стабильному и продолжительному состоянию неритического сообщества мезозоопланктона и сообщества паразитов сардины. Каковы же возможные механизмы такой сопряженности в динамике совершенно разных компонентов пелагической экосистемы? Можно ли рассматривать описанные ценотические изменения как последствия сдвига в режиме функционирования всей экосистемы прибрежной зоны Марокко? А может и всего Мирового океана?! Это в своей статье обсуждают О.А. Шухгалтер и В.В. Лидванов.

В работе сибирских биоинформатиков проведен анализ текста ДНК хлоропластов и цианобактерий методом, ранее использованным для исследования бактериальной ДНК. Метод основан на выявлении структуры текста генома по матрице часот встречаемости триплетов, составляющих геном. Другими авторами ранее было показано наличие семикластерной структуры геномов бактерий – шесть из них содержат триплеты из кодирующих последовательностей, а седьмой из некодирующей. Вопреки ожиданиям, структура геномов хлоропластов имеет значительные отличия от таковой у бактерий, например, структура генома не семи-, а восьмикластерная, нет зависимости структуры генома от GC-состава. Такие отличия структуры геномов хлоропластов, по-видимому, объясняются значительно большим по отношению к бактериальному геному количеством участков, кодирующих 16S и 23S рРНК (хлоропласты имеют 5 % от длины ДНК, бактерии - 0,5 %). Применяемый метод не выявил структурных кластеров у цианобактерий, что кардинально отличает их геном от такового хлоропластов и бактерий.

Во второй части статьи получена и проанализирована осредненная модель изменений распространения двух доминантных видов вересковых (брусники и черники) в сосняке чернично-бруснично-долгомошном. Для моделирования использовали данные по пяти переходным матрицам, полученные в ходе 25 лет наблюдений. Фиксировали четыре возможных варианта распределения этих видов на площадках: 1) есть только брусника, 2) есть только черника, 3) присутствуют оба вида, 4) оба вида отсутствуют. Геометрическое среднее пяти переходных матриц обеспечивает пространственные и временны́ е характеристики процесса на всем периоде наблюдений. Показано, что в качестве терминального и устойчивого результата динамики видов ожидается распределение площадок по состояниям, где 37% площадок занято только черникой, 11% – только брусникой; на 38% площадок будут присутствовать оба вида, а 14% площадок будет “свободно”. Показано, что черника не вытесняет бруснику в ходе послепожарной сукцессии в заболоченном бореальном лесу.

В существующих моделях воздействия загрязняющих агентов на экосистему принято связывать состояние биоценоза с локальной концентрацией загрязняющего агента или с расстоянием до его источника. В статье предложен новый подход к построению модели. Для оценки восприимчивости растений к воздействию поллютантов предлагается использовать модель фазовых переходов второго рода, широко используемую при анализе качественных в физических системах. Вводятся две фазы, характеризующие состояние растений, и в качестве параметров порядка, описывающего состояние растительных сообществ, используют величину относительного изменения таких показателей как биомассы, доли живых растений и т.п, на разных расстояниях от источника. Для анализа и проверки предложенной модели использовали данные о состоянии лесных экосистем вблизи медеплавильных заводов. Полученная модель позволяет оценить критические расстояния до источника, при которых воздействие загрязнения приводит к деградации биоценоза.