Выполненными исследованиями в рамках региональных комплексных научных программ Республики Саха (Якутия) (КНИ-2) с учетом мирового и отечественного рынка редкометалльного сырья установлено, что к наиболее востребованным, помимо редких металлов и редкоземельных элементов (РМ и РЗЭ), заключенных в Томторском месторождении, относятся литий из гидроминеральных рассолов Западной Якутии и вольфрам Агылыкинского месторождения. Для повышения эффективности проектов и организации в Якутии производства продукции с высокой добавленной стоимостью предлагается модель создания в РС(Я) единого редкометалльного кластера, включающего три проекта, предусматривающих: 1) извлечение лития из гидроминерального сырья (рассолы трубки «Удачная»); 2) получение РЗМ – ниобия, скандия (и, возможно, марганца) из руд Томторского месторождения; 3) получение вольфрамового концентрата из руд Агылкинского месторождения. Первые два проекта, включающих выпуск химических реагентов (каустическая сода, хлор или соляная кислота) из местных ресурсов, предполагается создать на территории Мирнинского и Оленекского районов РС(Я). Для извлечения лития предложено применение селективных сорбентов отечественного (аксионит) или китайского производства, конечной товарной продукцией является карбонат лития, который может поставляться для использования в РФ (например, ХМЗ в Красноярске) или на экспорт (в Китай). Первичная химическая обработка томторских руд с получением товарных промпродуктов: пирохлорового концентрата и обогащенного по РЗМ и скандию раствора, возможна при щелочном вскрытии с использованием производимых на месте реагентов и последующим использованием селективных сорбентов для выделения соединений редких земель. Важным объектом для комплексного развития редкометалльного производства Якутии может стать планируемый металлургический кластер на юге республики, где реализация пирометаллургических мощностей позволит наладить выпуск ферросплавной продукции (ферровольфрам, феррониобий, ферромарганец), которая может использоваться для выпуска высококачественной стали, в том числе на территории РС(Я).
В работе приведены результаты сравнительных исследований физико-механических свойств сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) и модифицированных полимерных композиционных материалов (ПКМ) после стендовых натурных испытаний на климатическом полигоне в г. Якутск, проведенных в марте и в октябре. Исследования физико-механических показателей экспонированных образцов проводились через 30, 105, 135, 180, 270 и 365 дней. Выявлено, что старение образцов СВМПЭ приходятся на летние месяцы, независимо от сезона выставления. Рассмотрены изменения физико-химической структуры методом ИК-спектроскопии. Установлена интенсификация процессов фотохимической деструкции СВМПЭ в присутствии углеродных волокон. Проведены расчеты температур поверхности образцов при облучении солнечной радиацией в условиях натурной экспозиции в г. Якутск, используя линейную регрессионную модель для оценки температуры поверхности материалов с покрытиями разного цвета.
Получены новые данные о влиянии климатических факторов Якутии на изменение деформационно-прочностных свойств СВМПЭ. Установлены механизмы воздействия факторов окружающей среды: температуры, солнечной радиации, сезона экспонирования на процессы старения СВМПЭ и его композитов. Результаты получат развитие в полимерном материаловедении для решения вопросов по снижению старения полимеров. На основании проведенных работ композиционные материалы на основе СВМПЭ, предназначенные для работы под открытым воздухом в условиях Якутии, например футеровки, рекомендуется дополнительно модифицировать эффективными стабилизаторами с целью предотвращения процессов светового старения.
В условиях растущих требований к надежности и долговечности полимерных материалов, используемых в узлах трения и уплотнительных системах, актуальной задачей является разработка композитов с улучшенными триботехническими и механическими свойствами. Политетрафторэтилен (ПТФЭ) широко применяется благодаря своим уникальным антифрикционным характеристикам, однако его низкая износостойкость ограничивает использование в экстремальных условиях. Модификация ПТФЭ наполнителями, такими как диоксид церия (CeO2), позволяет улучшить его эксплуатационные свойства. Цель исследования: изучение влияния механохимической активации оксида церия на свойства и структуру ПТФЭ для улучшения механических и триботехнических характеристик. В работе использовались методы переработки полимерных композиционных материалов (ПКМ) на основе ПТФЭ. Механохимическая активация CeO2 проводилась в планетарной мельнице. Для анализа структуры и свойств применялись рентгеноструктурный анализ, дифференциальная сканирующая калориметрия, ИК-спектроскопия, а также механические и триботехнические испытания. Установлено, что введение 2 мас.% CeO2 в ПТФЭ повышает степень кристалличности и энтальпию плавления ПКМ при использовании механоактивированного наполнителя. Триботехническими испытаниями установлено повышение износостойкости ПКМ с механоактивированным CeO2 в 254 раза при сохранении коэффициента трения на уровне исходного полимера. Исследование поверхностей трения ПКМ методом ИК-спектроскопии выявило образование перфторкарбоксилатных солей в процессе изнашивания, что свидетельствует о протекании трибохимических процессов. Разработанные ПКМ на основе ПТФЭ с механоактивированным CeO2 демонстрируют улучшенные механические и триботехнические свойства, что делает их перспективными материалами для применения в узлах трения и уплотнительных системах.
В работе показано, что большой ресурс для развития биоэкономики имеет Северо-Восток Евразии. В результате действия экстремальных природно-климатических факторов на биоту в тканях северных организмов синтезируется уникальный комплекс биоактивных веществ. Их интактное выделение с помощью современных физико-химических биотехнологий, во-первых, позволяет создавать биопрепараты регуляторного и защитного действия по отношению к организму человека, которые находят широкое применение в медицине, пищевой промышленности и косметологии. Во-вторых, их производство из вторичного сырья и отходов традиционных отраслей хозяйствования на Севере (северное оленеводство, коневодство холодоадаптированной якутской лошади, охотничий и рыбный промыслы, выращивание в природных условиях и собирательство дикоросов) позволяет на 25–40 % повысить их рентабельность, в итоге – качество, уровень жизни и состояние здоровья северян. В Республике Саха (Якутия) имеются все условия и составляющие, необходимые для развития биотехнологической промышленности: уникальное по составу биоактивных веществ, самовозобновляемое, экологически чистое, северное растительное и животное биосырье; квалифицированные кадры биотехнологов и медицинских работников, проводящих доклинические и клинические испытания разрабатываемых биопрепаратов; материально-техническая база – экспериментальный биоцех в Институте биологических проблем криолитозоны (ИБПК) СО РАН, в котором используются современные физико-химические биотехнологии для интактного выделения комплексов биоактивных веществ из тканей холодоадаптированных дикоросов и аборигенных видов животных; большой задел в виде созданных биопрепаратов, имеющих сертификаты Роспотребнадзора (ЕВРАЗЭС). В статье приводится обзор авторских биопрепаратов, их физико-химических свойств, результатов доклинических и клинических испытаний, области применения в профилактической, лечебной и реабилитационной медицине, а также в производстве функциональных продуктов питания, в организациях и на предприятиях соответствующих квалифицированных пользователей (медицинские учреждения, предприятия пищевой промышленности и др.). Намечены задачи следующего этапа развития биоэкономики в регионе.
Приведен обзор результатов исследований Якутского НИИСХ за последние два десятилетия по разработке высокоэффективных инактивированных вакцин, изучению микробиоты домашних, диких и ископаемых палеоживотных, созданию биопрепаратов, способствующих получению экологически чистой органической продукции животноводства. Впервые в России разработаны высокоэффективные инактивированные вакцины против мыта и сальмонеллезного аборта лошадей, утвержденные Россельхознадзором МСХ РФ. Разработан на основе штаммов B. subtilis пробиотик «Сахабактисубтил» для профилактики и лечения дисбактериозов, повышения иммунобиологической реактивности сельскохозяйственных животных. Научная новизна разработок подтверждена 53 патентами РФ. Для дальнейшего развития микробиотехнологий, создания и организации производства новых лекарственных средств и биопрепаратов с использованием микробиологического, животного и растительного сырья предлагается организация Арктического центра биотехнологий с микробиологической и вирусологической лабораториями на базе лабораторий по разработке микробных препаратов и ветеринарной биотехнологии ЯНИИСХ. Создание Арктического центра биотехнологий будет способствовать обеспечению биологической безопасности России, особенно на Северо-Востоке Евразии. В связи с интенсивным промышленным освоением Арктики, потеплением климата в высоких широтах, изменениями видового разнообразия фауны, путей миграции диких животных и перелетных птиц, угрозой зоонозных эпидемий нарастает необходимость не только широкомасштабного мониторинга инфекционных, особенно вирусных заболеваний животных и человека, но и разработки ветеринарных вакцин и биопрепаратов, повышающих надежность иммунологической защиты.
Указ Президента РФ от 07.05.2024 №309 «О национальных целях развития Российской Федерации на период до 2030 года и на перспективу до 2036 года», Федеральный закон от 30.11.2024 № 428-ФЗ «О биоресурсных центрах и биологических (биоресурсных) коллекциях и о внесении изменений в статью 29 Федерального закона «О животном мире», Федеральный закон от 13.07.2020 № 193-ФЗ «О государственной поддержке предпринимательской деятельности в Арктической зоне Российской Федерации», Указ Президента РФ от 26.10.2020 N 645 (ред. от 27.02.2023) «О Стратегии развития Арктической зоны Российской Федерации и обеспечения национальной безопасности на период до 2035 года» и планируемый к реализации с апреля 2025 года Национальный проект «Биоэкономика» имеют сопряженные цели и задачи применительно к Арктической зоне РФ (АЗРФ). В статье обсуждаются возможности их достижения с учетом наличия организационно-правовых и научных заделов, с опорой на которые представляется реализуемым соответствующий комплекс мер. В АЗРФ, где жесткий климат ограничивает возможности сельскохозяйственного производства, развитие биоэкономики возможно с использованием дикоросов и животных, обитающих в вольном или полувольном состоянии. Биопродуктивность арктической и субарктической биоты невелика, в связи с чем эффективное хозяйствование возможно при организации глубокой переработки сырья, расширении линейки производимой продукции и рынков ее реализации. Доступные к использованию запасы биомассы достаточны для хозяйственного использования в рамках малого и среднего бизнеса местного населения на основе использования современных физико-химических биотехнологий.
В статье рассмотрены результаты исследований плейстоценовых энтомофаун и дождевых червей в четвертичных отложениях Северо-Востока России. Ископаемые представители мезофауны четвертичного периода обнаружены в погребенных горизонтах и едомных отложениях Батагайской термоэрозионной котловины, а также в заиленных песках обнажения Улахан Сууллар Янского плоскогорья. По данным палеорастительных реконструкций, Батагайский участок, расположенный на Янском плоскогории Якутии, на протяжении большей части позднего плейстоцена был покрыт луговыми степями и лиственничными лесами. Проведенные исследования в погребенных почвах исследуемых участков выявили, что в целом соотношение тайги и лугово-степной растительности в общем растительном покрове в течение всего времени варьировало в соответствии с меняющимися климатическими условиями, а также со степенью воздействия периодически возникающих лесных пожаров. Приведены некоторые доминантные виды плейстоценовых сообществ (Hypera, Morychus viridis, Pterostichus (Cryobius) и др.), описаны особенности их экологии и распространения, а также обсуждены возможности проведения палеореконструкций природных условий прошлых эпох. Исследования показали, что палеоэнтомологические остатки, обнаруженные в многолетнемерзлых толщах изученных нами объектов Янского плоскогорья (Батагайская котловина и обнажение Улахан Сууллар), свидетельствуют о том, что на этой территории обитали насекомые, населяющие как лесные растительные комплексы, так и тундростепные фитоценозы.
Для оценки качества среды по состоянию живых существ наряду с рекомендованной Betula pendula Roth. можно использовать другие широко распространенные в городах древесные растения. Материал был собран в 2018–2024 гг. в г. Иркутск. В качестве объектов научных исследований были выбраны 12 массовых видов древесных растений. В качестве фактора влияния учитывался автомобильный транспорт. Было заложено 202 пробные площадки в трех зонах: транспортной, селитебной и рекреационной. Средние показатели флуктуирующей асимметрии между транспортной зоной с интенсивным движением и рекреационной у Ulmus parvifolia увеличиваются в 1,41, Pyrus ussuriensis – в 1,36, Padus maackii – в 1,34, Padus avium, Acer negundo и Betula pendula – в 1,33, Acer ginnala – в 1,29 раза, что указывает на высокую их чувствительность к исследуемому фактору. У Populus alba и Malus baccata напряженность воздействия присутствует, но изменения менее выражены (разница в 1,17, и 1,23 раза соответственно). У Syringa vulgaris и Syringa josikaea значительных колебаний в показателях стабильности развития между всеми исследованными зонами не наблюдается. У Populus balsamifera различия в показателях флуктуирующей асимметрии в зависимости от интенсивности транспортного потока не выявлены. Полученные показатели флуктуирующей асимметрии позволили разработать шкалы для восьми видов фанерофитов, которые можно применять в мониторинге состояния природной среды урбанизированных территорий. Применение флуктуирующей асимметрии позволяет осуществлять достоверную оценку показателей стабильности развития самих древесных растений и тем самым грамотно и целенаправленно осуществлять подбор видов с определенными параметрами восприятия негативного воздействия для озеленения городов. Для его проведения можно использовать «коэффициент различия стабильности развития», который учитывает видовые отличия изучаемых признаков, используя в качестве базового значение с рекреационных территорий.
В работе представлено хемотаксономическое исследование трех видов лиственниц: лиственница Каяндера (Larix cajanderi), лиственница сибирская (Larix sibirica) и лиственница Гмелина (Larix gmelinii). Изучены метаболомные профили, полученные методом газовой хроматографии с масс-спектрометрическим детектором, различных органов (хвоя, кора и шишки) для выявления видовых особенностей на биохимическом уровне, а также их связи с экологическими условиями произрастания. Исследуемые образцы растений были собраны в однотипных условиях на территории Ботанического сада Института биологических проблем криолитозоны СО РАН. Анализ собранных образцов проводился методом метаболомного профайлинга с использованием газового хромато-масс-спектрометра (ГХ-МС). Результаты исследований показали, что L. gmelinii и L. cajanderi имеют близкие метаболические профили, рассчитанные методом главных компонент (PCA), что указывает на их близость на биохимическом уровне и может быть связано с аналогичными экологическими адаптациями в условиях Центральной Якутии. Напротив, L. sibirica формировала отдельный кластер, подтверждая свою идентичность и отличия в метаболическом профиле. Анализ метаболомов показал, что экологические факторы, такие как влажность, температура и условия почвы, оказывают более значительное влияние на химический состав хвои и коры указанных видов по сравнению с их таксономическими различиями. Полученные результаты подчеркивают важность учета экологических факторов при изучении систематики и дифференциации видов рода Larix, а также открывают новые пути для дальнейших исследований в области экологической биохимии хвойных древесных растений. Представленная работа может послужить основой для будущих исследований метаболомики и хемотаксономии в контексте адаптации растений к меняющимся экологическим условиям.
Проведена оценка стратегий жизни плотнодерновинных злаков Festuca lenensis и Koeleria cristata в степных сообществах Центральной Якутии. В рамках наиболее распространенной на данное время концепции экологофитоценотических стратегий Л. Г. Раменского и Дж. Грайма выделяют три основных типа стратегий: конкуренты – competitors; стресс-толеранты – stress-tolerants; рудералы – ruderals (CSR-стратегии). Для каждого типа стратегии характерен свой комплекс адаптивных онтогенетических и популяционных признаков. Учитывался комплекс адаптивных популяционных показателей: плотность, индексы восстановления (IВ), старения (IС), базовый спектр, типы регенеративной стратегии, виталитетная структура. Всего исследованы 21 ценопопуляция Festuca lenensis и 12 ценопопуляций Koeleria cristata. Проведена оценка экологических условий сообществ с использованием экологических шкал, учитывалось влияние следующих экологических факторов – увлажнение (У), богатство – засоленность почвы (БЗ) и пастбищная дигрессия (ПД). В долине среднего течения р. Лена Festuca lenensis произрастает при увлажнении 56,0–59,0 ступени, богатстве – засоленности почв 10,4–11,4 ступени и при пастбищной дигрессии от 3,8 до 4,5 ступени. Сообщества с участием с Koeleria cristata приурочены к участкам с увлажнением 54,5–59,0 ступени, богатством – засоленностью почв 10,4– 12,2 ступени и пастбищной дигрессией 4,2–4,5 ступени. Для Festuca lenensis и Koeleria cristata установлены различные типы жизненных стратегий. Эколого-фитоценотическая стратегия Festuca lenensis является типичной для мелких дерновинных злаков непродуктивных сообществ CSR стратегией. Для Koeleria cristata установлена S стратегия. Стратегии жизни Festuca lenensis и Koeleria cristata, обусловленные различными адаптивными реакциями популяционных показателей на одни и те же эколого-фитоценотические условия, обеспечивают их успешное совместное существование в трансформирующихся условиях реликтовых степных сообществ Центральной Якутии.
Приведены результаты экспериментальных исследований по установлению влияния знакопеременного температурного воздействия на энергоемкость разрушения образцов доломита трубки «Интернациональная» и известняков карьера «Мохсоголлох» в нивальных условиях, при насыщении их растворами солей (NaCl) различных концентраций. Концентрация соли в растворе составляла от 0–20 %. Исследования выявили, что после пяти циклов замораживания-оттаивания в нивальной среде без содержания в растворе соли (0 %), энергозатраты на разрушение доломита трубки «Интернациональная» снижаются на 6 %. С увеличением концентрации соли в растворе энергоемкость разрушения образцов доломита повышается вплоть до первоначальных значений, соответствующих исходным показателям разрушения (без воздействия циклов). Энергоемкость разрушения образцов известняка карьера «Мохсоголлох» под действием пяти циклов замораживания-оттаивания в нивальных условиях максимально снижается на 15 %, при любом содержании соли в растворе. В отличие от доломита трубки «Интернациональная» влияние концентрации соли в растворе на энергоемкость разрушения образцов известняка карьера «Мохсоголлох» не выявлено. Установлено, что нивальные условия выветривания в меньшей степени воздействуют на образцы исследованных пород, чем аквальные.
Изучение влияния воды на механические свойства горных пород необходимо для практики их разработки, в частности, при добыче полезных ископаемых, сооружении плотин, прокладывании туннелей, захоронении отходов. Присутствие воды в поровом пространстве материала наряду с наличием самих пор, трещин, каверн оказывает существенное влияние на механические свойства материала. Представлены результаты экспериментального исследования влияния условий водонасыщения на прочность при сжатии образцов доломита и известняка, представляющих вмещающие породы на месторождениях алмазов трубки «Ботуобинская» и трубки «Дальняя». В соответствии с разработанной методикой исследования осуществлен выбор режимов водонасыщения и проведены механические испытания образцов, насыщенных до определенного уровня и затем выдержанных в течение различного времени. По результатам трех серий испытаний построены зависимости прочности доломита при сжатии от времени выдержки и установлено существенное влияние времени выдержки на прочность материала, которое может приводить как к снижению, так и к увеличению прочности. Высказана гипотеза о том, что такое поведение материала связано с неравномерным распределением влаги и образованием «сухого» ядра в образце. Показано, что в рамках модели «сухого» ядра в материале могут быть реализованы различные сценарии разрушения, и это отразится на характере зависимости прочности образца от времени выдержки во влажном состоянии, включая ее немонотонное поведение. Полученные результаты имеют не только фундаментальное значение для понимания и соответствующего описания механизмов воздействия воды на породу, но также и практическое значение для оценки устойчивости и длительной прочности обводненных горных выработок.