НАУКИ О ЗЕМЛЕ. Общая и региональная геология, петрология и вулканология
Впервые рассчитанные количественные модели магм показали, что в глубинных условиях в них отсутствует флюидная фаза вследствие растворения ее в расплаве под влиянием высокого давления. Это указывает на отсутствие флюидных потоков в областях магмообразования. В таких условиях в магмах резко повышается содержание твердых фаз. Это противоречит предположениям об их формировании путем отделения выплавок и указывает на образование путем фрикционного и декомпрессионного переплавления идентичных им по составу пород. Такие породы возникли путем фракционирования глобального океана магмы на ранней стадии эволюции Земли. Относительно низкотемпературные магмы на малоглубинной стадии подъема затвердевали в результате декомпрессионного выделения в них флюидной фазы. Законсервированное затвердеванием высокое давление этой фазы приводило к дезинтеграции верхних частей магматических колонн и объясняет природу вулканических взрывов. С увеличением давления флюидная фаза появляется на все более поздних стадиях кристаллизации магм, когда в остаточных расплавах накапливаются рудные и выносящие их летучие компоненты. Это объясняет происхождение высокорудоносных гидотерм.
Эрозионный срез кимберлитовых тел и вмещающих пород является одним из прогнозно-поисковых критериев коренных месторождений алмазов Западной Якутии. Глубина размыва и интенсивность процессов выветривания кимберлитов определяют масштабы и качество россыпной алмазоносности и контрастность ореолов минералов-спутников – прямых поисковых признаков месторождений. Материалом для ретроспективного анализа Алакит-Мархинского рудного поля послужила имеющаяся информация по геологии района: стратиграфии, тектонике, палеогеографии, изотопному и палеонтологическому датированию кимберлитов, каротажным исследованиям и др. Рассмотрена методика исследований и анализа специализированных тектонических карт и схем, позволяющих определять величину эрозионного среза погребенных кимберлитовых полей и месторождений. Показано, что палеогеологические реконструкции, реализованные на основе крупномасштабных картографических материалов с использованием данных каротажа, позволяют с точностью от ±5 до ±100 м (до 10–20 % величины денудации) вычислять уровень эрозионного среза кимберлитов и вмещающих пород. Установлено, что эрозионный срез Алакит-Мархинского рудного поля увеличиваются в восточном направлении от 325 до 500 м. Подтверждается существование в среднем палеозое двух эпох кимберлитового магматизма, при этом позднедевонско-раннекаменноугольные кимберлиты отличаются от позднесилурийско-раннедевонских большей величиной денудации, сравнимой с реконструированной мощностью отложений девона.
Установлено, что в средней юре (аален–келловей) палеогеография Земли была представлена двумя суперконтинентами – Пацифидой и Аразией – и четырьмя континентами – Атлантидой, Лемуридой, Гипербореей и Антарктидой, которые были разделены мелководными шельфовыми морскими бассейнами шириной около 2000–3000 км. Бореальный бассейн соединялся с Тетическим – западным и восточным проливами, и c Русским морем. Антарктический морской бассейн имел общие связи с бассейнами, которые окружали Пацифиду. C Тетическим бассейном он сообщался также морским бассейном, который протягивался вдоль восточного склона Африканского континента. На основании анализа пространственно-временного распространения среднеюрских брахиопод выделены Экваториальная, Бореальная и Нотальная надобласти. Экваториальная надобласть представлена Европейско-Меланезийско-Китайской (Тетической), Новозеландско-Новокаледонской и Западно-Южно-Американской областями (Realm), в составе первой выделяются провинции: Европейская, Cеверо-Африканская, Русская, Аравийская, Эфиопская, Кавказско-Крымская, Иранская, Центрально-Среднеазиатская, Памирская, Тибетская, Меланезийско-Китайско-Японская. В составе Бореальной надобласти выделена Сибирско-Северо-Американская область с четырьмя провинциями: Сибирской, Западно-Канадской, Невадской и Гренландской. В составе Нотальной надобласти установлена Антарктическая область.
НАУКИ О ЗЕМЛЕ. Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение
Определены основные физико-химические свойства (содержание химических элементов, минералогический и гранулометрический состав) взвешенных веществ в атмосфере Якутска. На территории города было проведено геохимическое изучение почв, снежного покрова и взвешенных веществ (ВВ) в приземной атмосфере. Поступающие в приземную атмосферу ВВ полидисперсны и представляют собой совокупность твердых частиц разного размера. Около 70 % количества ВВ в атмосфере относится к собственно пыли, аэросуспензии занимают 20 %, среднемелкодисперсные – около 10 %. В полидисперсных ВВ присутствуют токсичные элементы: Mn, Co, Cu, Cd, Pb, Zn. Экологически наиболее опасны средне-мелкодисперсные частицы ВВ с высоким содержанием элементов 1 и 2 классов токсичности Cd, Pb и Cu. Cреднегодовые концентрации ВВ в воздухе города в 1,8 раза выше санитарных норм. Взвешенные вещества (пыль и аэрозоли) пагубно воздействуют на здоровье человека.
ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ. Экология
Впервые изучено фосфатное состояние пяти типов мерзлотных почв Южной Якутии, а именно содержание и внутрипрофильное распределение валового фосфора, а также формы минеральных фосфатов и подвижные фосфаты, определяемые соответственно по методике Чанга–Джексона и Гинзбург–Артамоновой. Средневзвешенное содержание валового фосфора в исследуемых почвах невысокое и изменяется от 290 до 474 мг/кг. По содержанию общего фосфора данные типы почв объединяются в следующий убывающий ряд: палево-бурые (474 мг/кг) > подзолистые альфегумусовые (429 мг/кг) > перегнойно-карбонатные (320 мг/кг) ≈ подзолистые типичные (318 мг/кг) > дерново-карбонатные (290 мг/кг). При этом внутрипрофильное распределение валового фосфора в подзолистых альфегумусовых почвах носит элювиально-иллювиальный, в подзолистых типичных – аккумулятивноэлювиальный, а в палево-бурых, дерново- и перегнойно-карбонатных – аккумулятивный характер.
Показано, что в ландшафтно-климатических условиях Южной Якутии формируются в основном кислые не насыщенные обменными основаниями мерзлотные и длительно-сезонномерзлотные почвы элювиального ряда, которые характеризуются низкой биологической активностью. В данных почвах отмечается очень низкое и низкое количество подвижных фосфатов, которое в среднем составляет 2,5–6,7 мг Р2О5 /100 г почвы и не превышает 1–2 % от их валового содержания.
Также отмечено, что общее количество рыхлосвязанных фосфатов и фосфатов кальция, наиболее доступных для растений, в исследованных почвах, как правило, незначительно и составляет в основном менее 5 % от их валового содержания. При этом в составе минеральных фосфатов почв Южной Якутии преобладают труднодоступные для растений фосфаты алюминия (Al-P) и фосфаты железа (Fe-P), при абсолютном господстве последней фракции. Содержание Al-P и Fe-P в данных почвах изменяется в широких пределах и составляет соответственно максимально около 40 % и 60% от их валового содержания.
Работа посвящена изучению температурной регуляции ритмики зимней спячки у зимоспящих видов сем. Sciuridae. Использованы материалы наблюдений за ходом зимней спячки по температуре тела и температуре в подстилке гнезда 34 особей четырех видов. Впервые у беличьих в состоянии гипотермии получены графические зависимости температуры тела от температуры среды и зависимости продолжительности оцепенений от температуры тела. У всех видов имеется относительно небольшой интервал температуры тела (от 1° до –1 °С), в котором отмечены наиболее продолжительные периоды спячки, зависимость температуры тела от температуры среды выражена отчетливо. Зона температурного оптимума спячки у всех видов близка к температуре почв их коренных местообитаний на протяжении большей части зимовки. У зимоспящих сем. Sciuridae и сем. Erinaceus во время спячки присутствует ряд сходных черт в общей организации ряда процессов спячки и температурной регуляции ее ритмики.
На основе данных маршрутных учетов, проведенных в 2016 г., рассчитаны численность и плотность населения безнадзорных собак (Canis lupus familiaris) на территории г. Магадан, выявлено их пространственное распределение по городским районам. В учет включались все безнадзорные собаки: бесхозяйные (бездомные) и собаки полувольного содержания (имеющие хозяина, но покидающие территорию домохозяйства без сопровождения человека). Общая численность животных по учетным данным составила 500–800 особей, средняя плотность населения – 45 ос./км2 . Установлено, что плотность популяции безнадзорных собак зависит от типа застройки и определяется наличием кормов и укрытий. Наибольшая плотность населения отмечена в зоне малоэтажной жилой застройки (102 ос./км2 ), а наименьшая – в зоне многоэтажной жилой застройки (32 ос./км2 ). Плотность популяции на промышленно-складской территории промежуточная (42 ос/км2 ). Полученные данные могут быть использованы при планировании работ по регулированию численности безнадзорных собак.
ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ. Биологические ресурсы
В связи с экспертизой пастбищной пригодности территории для разведения овцебыка (Ovibos moschatus Zimm.) в летний период 2018 г. была проведена экспресс-оценка продуктивности трех видов доминирующих травянистых растений о. Завьялова, расположенного в Охотском море, недалеко от г. Магадан. Методом модельных растений, разработанным В.Н. Андреевым, был определен запас надземной фитомассы Hierochloe alpina, Aconogonon tripterocarpum, Oxytropis evenorum. Поскольку корневища Oxytropis evenorum используются в питании многих видов растительноядных животных, для этого вида был определен и запас подземной фитомассы на глубине 22–25 см. Установлено, что запас надземной фитомассы модельных растений Hierochloe alpina, у которых на дату учета (30.06.2018 г.) высота генеративных побегов достигала 33–34 см, варьирует в пределах от 9,2 до 12,3 г воздушно-сухого веса (в среднем 10,7 г). На долю ветоши у этого вида приходится около 10 % всей фитомассы. У Aconogonon tripterocarpum средняя высота побегов варьировала от 33 до 48 см. Запас фитомассы отдельного генеративного побега у этого вида колеблется от 0,89, до 1,59 г (в среднем – 1,25 г). Значительная часть фитомассы (от 30 до 66 %, в среднем 45 %) у этого вида расположена на высоте до 20 см над уровнем почвы. Общая фитомасса модельных растений Oxytropis evenorum, включая корневища, варьирует от 68,3 до 162,2 г (в среднем 115,3 г). Средний запас зеленой массы модельных растений O. evenorum составил 23,4 г, живых ветвей каудекса – 57,9, корневищ – 16,2, мортмассы – 17,7 г. Предположительно запас надземной фитомассы исследованных растений к концу вегетации может увеличиться на 15– 20 %. Приведенные нами результаты могут оцениваться как первичная оценка продуктивности наиболее перспективных в кормовом отношении растений этой территории. Эти данные могут служить предварительным показателем продуктивности рассмотренных видов. Для более глубокого и объективного определения кормового потенциала растительности о. Завьялова, его пастбищной емкости для растительноядных животных, необходимы накопление статистических данных, расширение ассортимента наблюдаемых растений, наблюдения за динамикой фитомассы и др. Данное сообщение является частью цикла публикаций, посвященных адаптации овцебыка на о. Завьялова.
Исследована возможность применения методов и подходов биотехнологии высших растений для клонального микроразмножения in vitro рода Hemerocallis (Красоднев) сорта ‘Wine and Roses’. Использование генеративных органов (бутонов) в качестве первичных эксплантов позволило без причинения ущерба материнским растениям-донорам, произрастающим в коллекционном питомнике, ввести красоднев в культуру in vitro. Определены особенности индукции каллусообразования на питательной среде Мурасиге и Скуга в присутствии нафтилуксусной кислоты и/или 6-бензиламинопурина. Апробированы условия для получения растений-регенерентов из эмбриогенных каллусных культур. Использование в качестве регулятора роста биокомпозита, полученного в результате механохимической обработки древесной зелени пихты (100 мг/л), содержащего водорастворимые соли тритерпеноых кислот, выявило его высокую эффективность в процессах морфогенеза и регенерации в каллусной культуре красоднева in vitro. В течение трех пассажей каллуса отмечалось развитие клеток меристематического и эмбрионального типа, из которых в результате многократных делений формировались почки и эмбриоиды. Дальнейшее культивирование приводило к формированию растений-регенерантов красоднева. Проведенное исследование позволило получить стерильную культуру и подобрать состав питательной среды для успешного размножения Hemerocallis в условиях in vitro. Разработан протокол микроклонального размножения in vitro рода Hemerocallis (Красоднев) сорта ‘Wine and Roses’, который может являться эффективным способом для успешного размножения
На территории Якутии лишайники представляют собой существенный компонент растительного покрова как в тундровой, так и в таежной зонах. Они отличаются большой устойчивостью к неблагоприятным условиям среды, что приводит к накоплению лишайниками различных биологически активных веществ, выполняющих адаптационные функции. Климат Центральной Якутии характеризуется резкой континентальностью, которая проявляется в длинной, холодной, малоснежной зиме и коротком, жарком засушливом лете. По климатическим условиям Центральная Якутия занимает второе место в республике по самым низким температурам зимой и первое – по высоким температурам летом. Методом ВЭЖХ проведено исследование годовой динамики накопления лишайниковых кислот в талломах Cetraria laevigata Rass. и Flavocetraria cucullata (Bellardi) Kärnefelt & Thell в условиях Центральной Якутии. Показано, что максимальное содержание фумарпротоцетраровой кислоты в талломах Cetraria laevigata наблюдалось в феврале и марте, а минимальные значения – в мае. Предположено, что фумарпротоцетраровая кислота может проявлять криопротекторные свойства за счет образования гидрофобного слоя в клеточной стенке гиф внутренней части лишайника. Выявлено, что в талломах Flavocetraria cucullata максимальные концентрации усниновой, алло-протолихестериновой и протолихестериновой кислот были в июне и июле, а минимальные – в январе и феврале. Установлено, что Cetraria laevigata и Flavocetraria cucullata проявляют видоспецифическую ответную реакцию при изменении погодных условий, что может быть связано с различными стратегиями адаптации и функциями лишайниковых кислот в талломах лишайника. Исследованные виды лишайников входят в состав кормов северного оленя (ягель). Вид Flavocetraria cucullata относится к хорошо поедаемым лишайникам, особенно в зимний период. Учитывая антимикробную активность усниновой кислоты, входящей в талломы данного лишайника, и высокую долю этого вида в кормовой базе оленей, можно утверждать, что Flavocetraria cucullata имеет особую значимость для оленеводства не только в кормовом, но и в ветеринарно-фармацевтическом отношении.
МЕТАЛЛУРГИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ. Материаловедение
Рассмотрены проблемы эксплуатации резин и изделий из них в холодном климате, изучены особенности поведения эластомерных материалов уплотнительного назначения при их работе в экстремальных климатических условиях и предложены основные пути создания новых морозостойких резин. На основании представленной схемы получены резины на основе смесей пропиленоксидного каучука (СКПО), обладающего уникальной морозостойкостью (Тс = –74 °С), и фторсодержащих полимеров. В соответствии со стандартными методиками, принятыми в технологии резин, исследованы полимерные композиции на основе СКПО и политетрафторэтилена (ПТФЭ) или ультрадисперсного политетрафторэтилена (УПТФЭ), которые отличаются способом получения и степенью дисперсности. Выбранные для модификации резин фторполимеры обладают низким коэффициентом трения, стойкостью в большинстве известных жидкостей, термостойкостью. Методами электронной микроскопии исследованы структура резин и особенности их фазовой морфологии в зависимости от природы использованного в составе композиций фторполимера. Выявлено влияние размеров частиц дисперсной фазы и содержания фторсодержащего компонента на фазовую морфологию и эксплуатационные свойств резин. Показано, что по мере увеличения содержания в смеси ПТФЭ (УПТФЭ) повышается износо-, маслостойкость резин, но снижается морозостойкость. Введение порошка УПТФЭ, обладающего меньшими размерами частиц, предпочтительнее для получения резин с высоким уровнем как низкотемпературных характеристик, так и износо- и маслостойкости. Разработаны морозостойкие резины со сбалансированным комплексом свойств, на их составы получены патенты, они рекомендованы к применению.
В работе приводятся результаты исследования эффективности сорбционной очистки нефтесодержащей сточной воды с использованием в качестве фильтрующей загрузки нетканого сорбирующего материала «Экосорб». Проведенные испытания фильтрующей установки показали, что наибольшая эффективность очистки нефтесодержащей сточной воды в заданном режиме работы достигается при четырех слоях сорбента в фильтре. Наиболее оптимальная плотность укладки сорбента в фильтре соответствовала четырем слоям, или 2,4 см общей толщины. Чрезмерное увеличение количества слоев, а соответственно плотности набивки, приводит к снижению эффективности фильтрации вследствие как перекрытия волокон, так и уменьшения пористости материала. Результаты очистки нефтесодержащей сточной воды при укладке сорбента в четыре слоя показывают, что эффективность очистки составляет 79 и 97 %, а концентрация нефтепродуктов в очищенной воде соответственно 0,17 и 0,25 мг/л.. Испытания показали, что «Экосорб» обладает достаточно высокой сорбционной способностью по отношению к нефти и может применяться в качестве эффективной сорбирующей загрузки для фильтров предварительной очистки нефтесодержащих сточных вод.
ПАМЯТЬ
ISSN 2686-9683 (Online)