НАУЧНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ КАФЕДРЫ

         Современная  тематика  научных исследований и  учебно-методической деятельности кафедры в настоящее время вышла далеко за пределы традиционной предметной области ботаники. Она сочетает в себе основные направления классической ботаники и актуальные междисциплинарные проблемы. Их формирование органически связано с этапами исторического развития кафедры.  Основные направления научно-исследовательской деятельности можно представить в виде следующей схемы:

КОМПЛЕКСНЫЙ АНАЛИЗ БИОРАЗНООБРАЗИЯ ТВЕРСКОЙ ОБЛАСТИ.  РАЗРАБОТКА И РЕАЛИЗАЦИЯ СТРАТЕГИИ СОХРАНЕНИЯ БИОРАЗНООБРАЗИЯ ТВЕРСКОГО РЕГИОНА

         Кафедра ботаники сохраняет и развивает традиции, заложенные ее основателями А.П. Ильинским, М.Л. Невским. Собранные материалы по сосудистым растениям позволили уже в 50-е гг. ХХ века рассматривать Тверской край как одну из наиболее изученных во флористическом отношении территорий Средней России. Инвентаризация регионального биоразнообразия, всегда составлявшая основу научных исследований кафедры, проводится сейчас на качественно ином уровне. Благодаря работам М.Л. Невского полученные данные были проанализированы с точки зрения генезиса флоры. На современном этапе существенно расширен спектр компонентов, по  которым  собраны и проанализированы зна- чительные по объему уникальные гербарные коллекции. Среди изученных компонентов биоразнообразия: сосудистые растения, включая сложные в таксономическом отношении группы, мхи, печеночники, лишайники и систематически близкие к ним нелихенизированные грибы, грибы-макромицеты, миксомицеты. Специальное внимание уделено адвентивным и инвазионным растениям. Качественный рост научного потенциала хорошо отражает тематика диссертаций, которые защищены сотрудниками и аспирантами кафедры:

1. Спирина Ульяна Николаевна. Бриофлора Тверской области: Дис. … канд. биол. наук. М., 2002. 340 с.
2. Маркелова Наталья Романовна. Динамика состава и структуры адвентивной флоры Тверской области: Дис. … канд. биол. наук. М., 2004. 223 с.
3. Мейсурова (Уразбахтина) Александра Федоровна. Эпифитная лихенофлора промышленных районов Тверской области: Дис. … канд. биол. наук. М., 2004. 220 с.
4. Поташкин Сергей Павлович. Структура фитоценозов старинных парков Тверской области и ее антропогенная: Дис. ... канд. биол. наук. Тверь, 2006. 231 с.
5. Пушай Елена Станиславовна. Биология, экология и распространение видов сем. Orchidaceae Juss. в Тверской области в связи с вопросами их охраны: Дис. ... канд. биол. наук. М., 2006. 279 с.
6. Колосова Людмила Викторовна. Флора Валдайской возвышенности: Дис. … канд. биол. наук. М., 2007. 248 с.
7. Волкова Ольга Михайловна. Флора усадебных парков Тверской области: Дис. ... канд. биол. наук: М., 2007. 282 с.
8. Лебедев Александр Николаевич. Миксомицеты Тверской области: Дис. ... канд. биол. наук. М., 2008. 151 с.
9. Павлов Александр Вадимович. Флора лесных и болотных комплексов национального парка «Завидово»: Дис. ... канд. биол. наук. М., 2010. 210 с.
10.  Нотов Валерий Александрович. Флора города Твери: Дис.... канд. биол. наук: М., 2011. 249 с.
11. Нотов Александр Александрович. Сопряженный анализ компонентов флоры Тверской области: Дис. … д-ра биол. наук. М., 2012. 453 с.

        Инвентаризация разных компонентов флоры стала основой для реализации разноплановых исследований по программе «Комплексный анализ биоразнообразия Тверской области». Принципиальная новизна получаемых результатов связана с разработкой оригинальных подходов к анализу генезиса адвентивного компонента и флоры в целом, созданию Черных книг, методических основ сопряженного анализа разных компонентов флоры. Тверская область стала первым в России субъектом федерации, в котором была создана региональная Черная книга. Благодаря значительному объему материалов исторических гербарных коллекций проведен проанализирована динамика регионального адвентивного компонента и флоры города Твери за 200-летний период.

       Проведена  масштабная  работа  по  комплексному анализу  флоры  ООПТ  федерального уровня. Среди них националь- ный парк «Завидово», Центрально-Лесной государственный природный биосферный заповедник (ЦЛГПБЗ), Государственный природный заказник федерального значения «Государственный комплекс «Таруса». С 2011 года на территории Тверской области начато активное изучение индикаторов биологически ценных лесов с использованием подхода, разработанного в рамках шведско-российского проекта на Северо-Западе Европейской России. Полученные в пределах Тверского региона материалы по индикаторным видам, отражены в обзорных публикациях. Начата разработка специального издания, посвященной индикаторным видам Центра Европейской России.

         Реализация  программы  «Комплексный  анализ  биоразнообразия Тверской области»  оказалась  возможной  благодаря поддержке ведущих специалистов из головных ботанических учреждений Российской академии наук, и прежде всего Ботанического института им. В.Л. Комарова РАН, Главного ботанического сада им. Н.В. Цицина РАН, Санкт-Петербургского государственного университета. Особую благодарность мы выражаем Ю.К. Виноградовой, М.С. Игнатову, А.Д. Потемкину,  Д.Е. Гимельбранту, И.С. Степанчиковой, М.П. Журбенко. Основные результаты исследований по программе отражены в итоговых монографиях:

1. Нотов А.А. Материалы к флоре Тверской области. Ч. 1: Высшие растения. 4-я версия, перераб. и доп. Тверь: ГЕРС, 2005. 214 с.
2. Дементьева С.М., Поташкин С.П. Старинные парки Тверской области. Тверь: Твер. гос. ун-т, 2005. 276 с.
3. Пушай Е.С., Дементьева С.М. Биология, экология и распространение видов сем. Orchidaceae Juss. в Тверской области. Тверь: Твер. гос. ун-т, 2008. 206 с.
4. Нотов А.А. Адвентивный компонент флоры Тверской области: Динамика состава и структуры. Тверь: Изд. ТвГУ, 2009. 473 с.
5. Нотов А.А. Национальный парк «Завидово»: Сосудистые растения, мохообразные, лишайники. М.: Деловой мир, 2010. 432 c.
6. Виноградова Ю.К., Майоров С.Р., Нотов А.А. Черная книга флоры Тверской области: чужеродные виды растений в экосистемах Тверского региона. М.: КМК, 2011. 279 с. (Сер. «Чужеродные виды России»).
7. Нотов А.А., Гимельбрант Д.Е., Урбанавичюс Г.П. Аннотированный список лихенофлоры Тверской области. Тверь: Твер. гос. ун-т, 2011. 124 с.
8. Нотов А.А., Нотов В.А. Флора города Твери: динамика состава и структуры за 200 лет. Тверь: Твер. гос. ун-т, 2012. 256 с.
9. Мейсурова А.Ф. Эпифитные лишайники промышленных районов Тверской области. Тверь: Твер. гос. ун-т, 2012. 186 с.
10. Нотов А.А., Андреева Е.А. Аномалии генеративных структур у моноподиально-розеточных розоцветных (Rosaceae: Rosoideae). Тверь: Твер. гос. ун-т, 2013. 198 с.
11. Дементьева С.М., Фертиков В.И., Павлов А.В. Лекарственные растения национального парка «Завидово» / Отв. ред.А.А. Нотов. М.: Кремль-фильм, 2014. 430 с.
12. Нотов А.А., Гимельбрант Д.Е., Степанчикова И.С., Волков В.П. Лишайники Центрально-Лесного государственного природного биосферного заповедника. Тверь: Твер. гос. ун-т, 2016. 332 с.
13. Фертиков В.И., Нотов А.А., Павлов А.В. Сосудистые растения, мохообразные, лишайники Государственного природного заказника федерального значения «Государственный комплекс «Таруса». Тверь: Твер. гос. ун-т, 2017. 240 с.

КОМПЛЕКСНЫЙ БИОМОНИТОРИНГ ЭКОСИСТЕМ ВЕРХНЕВОЛЖЬЯ

       Логическим продолжением программы «Комплексного анализа биоразнообразия Тверской области» стали разработка и реализация модели биомониторинга экосистем Верхневолжья. В рамках этого направления было выполнено две диссертации:

1. Иванова (Дмитриева) Светлана Алексеевна. Мониторинг особо охраняемых природных территорий зоны наблюдения Калининской атомной электростанции: Дис. ... канд. биол. наук. Тверь, 2007. 331 с.
2. Мейсурова Александра Федоровна. Биомониторинг атмосферного загрязнения с использованием ИК спектрального анализа индикаторных видов лишайников : на примере Тверской области: Дис. … д-ра биол. наук. Белгород, 2014. 206 с.

      А.Ф. Мейсурова стала специалистом в области комплексного биомониторинга с использованием физико-химических методов анализа биологических объектов. Она активно развивает оригинальное направление мониторинговых исследований, синтезирующее традиционные подходы биоиндикации и разные варианты физико-химического анализа индикаторных живых организмов. Основные результаты отражены в монографиях и обзорных статьях (см. также список публикаций в разделе «Сотрудники»):

1. Мейсурова А.Ф. Эпифитные лишайники промышленных районов Тверской области. Тверь: Твер. гос. ун-т, 2012. 186 с.
2. Meysurova A.F., Khizhnyak S.D., Pakhomov P.M. Identification of the acidic air pollution by IR spectroscopic study of indicator  lichens // Chemical and Biochemical Technology: Materials, Processing, and Reliability. 2015. Canada: Apple Academic Press. P.80–92.
3. Мейсурова А.Ф., Хижняк С.Д., Пахомов П.М. Фурье-ИК спектральный анализ атмосферного загрязнения с использованием лишайников. Тверь: Твер. гос. ун-т, 2016. 155 с.

     Мейсурова А.Ф. разработала новый подход в лихеноиндикации, который основан на использовании данных Фурье-ИК спектрального анализа лишайников. Ею реализована стратегия применения системного подхода в биомониторинге. Совместно с А.А. Нотовым разработана концепция многоуровневого биомониторинга. А.Ф. Мейсурова провела детальный анализ уровня загрязнения экотоксикантами широкого спектра модельных территорий, расположенных в пределах Верхневолжья. Среди них антропогенно-трансформированные и особо охраняемые природные территории федерального уровня.

     В настоящее время в Тверской области активно осуществляется реализация  оригинальной региональной модели комплексного биомониторинга Верхневолжья. В рамках этой модели органически сочетаются разные направления исследований, включая традиционные и новые подходы в биоиндикации и современные методы физико-химических исследований.

Структура модели комплексного биомониторинга экосистем Верхневолжья 
(по: Мейсурова, Нотов, 2017)

        Функционирующая  модель биомониторинга экосистем Верхневолжья  имеет  комплексный характер благодаря реализа- ции нескольких сопряженных программ, контролирующих разные направления анализа экосистем. В рамках этих программ продолжается инвентаризация биоразнообразия, определяется активность инвазионной фракции флоры, производится оценка состояния индикаторного компонента биологически ценных лесов, осуществляется интегральный анализ уровня загрязнения по результатам физико-химических исследований биологических объектов и компонентов окружающей среды (Фурье-ИК спектроскопия, атомно-эмиссионная спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой). Соотнесение получаемых данных позволяет выявлять основные тенденции динамики состояния биологических систем разного уровня организации. Среди них отдельные организмы, популяции, фитоценозы, флора и растительность природных комплексов и региона в целом. При этом учитываются основные группы факторов, способствующие трансформации биосистем, прежде всего загрязнение окружающей среды, нарушение и фрагментация природных сообществ, биологические инвазии.

        В  рамках флористической части программы мониторинга сделан  акцент на оценку общего состояния биоразнообразия Верхневолжья и его отдельных компонентов. Изучаются природные комплексы и территории разного масштаба. Выясняется уровень видового богатства и специфика разных фракций флоры, выявляются редкие и уязвимые виды. Обобщенные данные о характере распространения инвазионных видов приведены в Черной книге Тверской области. Организован мониторинг инвазионной и адвентивной фракций флоры, проводится специальный анализ индикаторного компонента в старовозрастных коренных лесных сообществах по методике, разработанной в рамках совместного шведско-российского проекта, реализованного на Северо-Западе Европейской России.

        Традиционные флористические и геоботанические исследования сопряжены с деятельностью по оценке состояния компонентов среды промышленных районов, расположенных на территории Верхневолжья. Использован новый подход с применением Фурье-ИК спектрального анализа индикаторных видов лишайников. Для идентификации тяжелых металлов в почве, воде, растительных объектах и лишайниках активно применяется атомно-адсорбционный спектрометр с индуктивно-связанной плазмой. Такой анализ актуален в связи с расположением в пределах региона Калининской атомной электростанции, в окрестностях которой реализуется специальная программа мониторинга наземных и водных экосистем.

        Используемые  в реализуемой нами  модели  биомониторинга  Верхневожья подходы позволяют осуществлять достаточ- но точную оценку состояния биосистем разного уровня. Сочетание разных программ, направленных на интегральную оценку состояния регионального биоразнообразия, с анализом компонентов природной среды с помощью физико-химических методов дают возможность своевременно выявлять динамические тенденции и факторы, способствующие трансформации биосистем.

БИОМОРФОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ, АНАЛИЗ АРХИТЕКТУРНЫХ МОДЕЛЕЙ И ЖИЗНЕННЫХ ФОРМ, ПРОЦЕССОВ СТАНОВЛЕНИЯ ЖИЗНЕННЫХ ФОРМ В ОНТОГЕНЕЗЕ, ТЕРАТОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

        Биоморфологическое  направление  на кафедре стало развиваться благодаря работам Л.В. Петуховой, которая выполня- ла кандидатскую диссертацию под руководством д.б.н. профессора Т.И. Серебряковой. С этого момента изучение жизненных форм и архитектурных моделей становится важным направлением исследований на кафедре ботаники. Морфологическая тематика была продолжена в диссертациях других сотрудников:

1. Петухова Людмила Владимировна. Сравнительно-морфологическое исследование жизненных форм некоторых моноподиально-розеточных растений семейства Rosaceae: Автореф. дис. … канд. биол. наук. М., 1980. 12 с.
2. Нотов Александр Александрович. Структура системы побегов в связи с систематикой подтрибы Alchemillinae Rothm. (Rosaceae-Rosoideae): Дис. …канд. биол. наук. М., 1993. 260 с.
3. Андреева Елена Александровна. Аномалии генеративной сферы некоторых моноподиально-розеточных травянистых розоцветных: Дис. ... канд. биол. наук: М., 2010. 160 с.

      Кафедра регулярно участвовала в подготовке очерков для «Биологической флоры Московской области», для 7 выпуска «Онтогенетического атласа». Специальное внимание к изучению жизненных форм существенно улучшило качество морфологических описаний в «Красной книге Тверской области» (2002), позволило получить много оригинальных данных о биоморфологических особенностях охраняемых растений и видов, представляющих разные ресурсные группы. Изучение аномалий генеративной сферы в настоящее время удалось связать с биоиндикацией и мониторингом. 

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ БИОЛОГИЯ

        Интерес  к  этим  исследованиям  связан  с  развитием структурного  направления и более детальным  анализом модульной организации. А.А. Нотовым проанализирована специфика функционирования, индивидуального развития, репродуктивных процессов и структурной эволюции модульных организмов, представляющих разные царства органического мира (см. список публикаций в разделе «Сотрудники»). Оценена роль гомеозиса и псевдоциклических преобразований в эволюции разных группах модульных живых существ. Разрабатывается концепция модульной организации, выявлены возможные направления междисциплинарного синтеза знаний. Оценена роль популяционно-онтогенетического направления в развитии современной биологии и экологии.