Разнообразие, структура и функционирование морских и прибрежных экосистемНИР

Biodiversity, structure and functioning of marine and coastal ecosystems

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. Разнообразие, структура и функционирование морских и прибрежных экосистем
Результаты этапа: Изучение разнообразия, таксономии, физиологии и роли грибов в прибрежных морских экосистемах северных регионов Результаты исследования физиологических свойств 18 культур рода Geomyces (конкретно – вида Pseudogymnoascus pannorum) с литорали Новой Земли включены в рукопись статьи по микобиоте Новой Земли. Материал подготовлен к публикации. Показана психротолерантность и солеустойчивость большинства исследованных культур. Изучена углеводородразрушающая активность 10 изолятов микроскопических грибов из грунтов литорали Белого и Баренцева морей. Наибольшая активность показана для Penicillium chrysogenum. В исследованных культуральными методами образцах грунтов литорали Белого моря вблизи дер. Черная речка было обнаружено и выделено со 179 чашек Петри в чистые культуры 2542 колоний грибов, которые были отнесены к 226 морфотипам, 131 из которых были отнесены к 101 виду грибов по морфолого-культуральным признакам, а остальные 95 стерильных морфотипов в настоящее время в процессе идентификации молекулярными методами. Кроме того, 96 спорулирующих культур, не идентифицированных до вида по морфолого-культуральны методам, также в процессе идентификации молекулярными методами. По результатам идентификации по морфологии среди выделенных культуральными методами грибов преобладают виды, относящиеся к отд. Ascomycota (86 видов), остальные 15 видов относятся к отд. Zygomycota. Среди аскомицетов доминируют виды родов Penicillium, Cladosporium, Trichoderma, Acremonium, среди зигомицетов – Mortierella и Umbelopsis. Дальнейший анализ полученных результатов будет проведён после окончания идентификации молекулярными методами. В результате метабаркодинга образцов по региону 28S было получено относительно небольшое число ридов OTE грибов (18571 OTE, из них 4113 – из образцов грунта, а 14458 – из образцов интерстициальной жидкости), которые были распределены по 1194 OTE грибов (417 – из образцов грунта, 777 – из образцов интерстициальной жидкости). В целом можно отметить, что с затенением увеличилось количество грибов по сравнению с контролем, и затенение сильнее повлияло на количество грибов в интерстициальной жидкости, чем в грунте, причём максимальное влияние оказало полное затенение. Сравнивая число таксонов, полученных культуральными и молекулярными методами из образцов грунта, можно отметить, что их выделилось примерно одинаковое количество – чуть более 400 таксонов. В дальнейшем будет проведено сравнение видового состава грибов, полученных данными методами. В исследованных из 45 образцах из 5 торфяников Кольского п-ова было обнаружено 1616 колоний грибов и 24478 колоний бактерий. Для грибов не было выявлено сильной зависимости в численности колоний от температуры инкубирования посевов, тогда как для бактерий данная разница выражена сильнее – численность колоний, инкубируемых при 22°С, была выше на 1 – 6 тыс. шт, чем при 4°С. Максимальное количество грибов наблюдалось в образцах очёса сфагновых мхов (672 колонии), минимальное – в образцах живой части сфагновых мхов (442 колонии), тогда как бактерий максимальное количество было выделено из образцов глубинного торфа (13123 колонии), а минимальное – из образцов очёса (4716). Из всех предполагаемых для описания культур Acremonium spp. из оз. Кисло-Сладкое выделена ДНК, отсеквенированы последовательности трёх генов: ITS, LSU Beta-tube. Сделано морфологическое описание одной спороносящей культуры и с помощью сканирующего электронного микроскопа были получены снимки плодовых тел трёх штаммов Acremonium spp. Однако, сумки в плодовых телах оказались недозревшими, поэтому описание по морфологическим признакам пока что затруднено. С 10 особей беломорской губки Halisarca dujardinii выросло около 160 культур грибов + 31 культура с морской воды; через месяц было выделено около 170 культур + около 90 культур методом растирания + 38 культур с морской воды. При подсчете колоний бактерий и грибов на губках в период размножения и после него оказалось, что колоний бактерий на порядок больше, чем грибов. Сканирующая микроскопия показала наличие спиралевидных бактерий как личинках, так и во взрослых губках. Обнаружить мицелий не удалось. С помощью конфокальной микроскопии ассоциативных организмов найти не удалось. На данный момент идет молекулярная работа по выделению ДНК 102 грибных культур. В это число входят выше морфологически индентифицированные культуры + те, которые были внешне различны и пересеяны со второго этапа работы. Всего выделено 76 ДНК, отсеквинировано 26 образцов и произведено 56 сиквенсов. На данный момент идёт также работа на трансмиссионном электронном микроскопе. Проведена предварительная идентификация с трёх видов беломорских губок и начато определение с помощью молекулярных методов 75 культур грибов. Работа с коллекцией микромицетов: 191 культура грибов, выделенных с литорали Белого моря (Чернореченская губа) подготовлены и перемещены на хранение при -80°С. С целью поддержания жизнедеятельности пересеяно на новые чашки Петри с питательными средами около 300 культур грибов, выделенных из прибеломорских заболачивающихся водоёмов. Биоразнообразие и филогения морских многоклеточных животных Опубликована статья с описанием нового вида пелагических полихет семейства Lopadorrhynchidae Pelagobia rubromaculata Kolbasova and Neretina, 2021. Продолжается работа над следующей публикацией по пелагическим полихетам. По популяционной генетике P. caudatus сделан доклад на конференции MARESEDU, результаты будут опубликованы в сборнике тезисов конференции. Поскольку за прошедший полевой сезон нами опять был собран большой и важный материал, продолжается обработка данных по исследованию популяционной генетики C. capillata, C. tzetlinii, P. caudatus. Опубликована статья по биоразнообразию обрастателей Моря Лаптевых, продолжается работа над фаунистическим обзором фауны литоральных полихет Магаданского заповедника и полихет Чаунской губы Восточно-Сибирского моря. Исследование ультраструктуры Caobangia billetti продвигается в рамках студенческого бакалаврского диплома, образцы порезаны на серии полутонких срезов, идет работа над сборкой трёхмерных реконструкций и над ультраструктурными исследованиями кровеносной системы (ТЭМ). Описание нового вида пелагических полихет семейства Lopadorrhynchidae P. rubromaculata является этапом нашей работы по ревизии Pelagobia longicirrata Greeff 1879, и Typhloscolex muelleri Busch, 1771, которые, хоть и до сих пор считаются космополитами, на самом деле представляют собой комплексы видов. Карта гаплотипов по СО1 для C. capillata и C. tzetlinii показывает эволюционную молодость второго вида по сравнению с первым, а также интересную, с популяционной точки зрения, изолированность беломорских медуз. Карта гаплотипов по СО1 для P. caudatus, построенная с использованием наших сиквенсов и сиквенсов из Генбанка, показывает 5 групп, имеющих между собой различия межвидового уровня (до 44 синонимичных замен между группами для участка длиной 486 п.н.), однако, разделение на эти пять групп не поддерживается ядерными генами и какими-либо морфологическими различиями. Поэтому мы предполагаем необычно высокую, по сравнению с другими изученными беспозвоночными, вариабельность по СО1 у P. caudatus, и интерпретируем эти пять групп как отдельные популяции одного вида, длительное время находившиеся в изоляции друг от друга в силу геологических условий в Арктике в Плейстоцене. Необходима дальнейшая работа по исследованию биоразнообразия голопелагических полихет. Результаты наших исследований показали, что даже самая примитивная молекулярная ревизия материала из таких хорошо изученных регионов, как Севарный ледовитый океан и Северная Атлантика приводит к описанию новых видов и переописанию старых (восстановлению валидности видов, описанных великими немецкими планктонологами XIX века, а затем сведённых в середине ХХ века в синонимы учёными примитивно-дарвинистского мировоззрения, и не очень хорошими морфологами). Результаты долголетнего исследования генетики приапулид показали, что наиболее обычными оказались гаплотипы из Чаунской губы Восточно-Сибирского моря. На втором месте по распространённости оказались беломорские гаплотипы. Причина этого может заключаться в том, что Чаунская губа и Белое море представляют собой своеобразные «ловушки», где накапливаются приапулюсы со всей Арктики. При чрезвычайно вариабельной митохондриальной ДНК, P. caudatus обладает достаточно консервативными ядерными генами. Так, по 28S и 18S наши P. caudatus разделяются на две расы, литоральную и сублиторальную, различающиеся между собой на 1 и 2 замены, соответственно. Эти две расы достаточно отчётливо расходятся по гаплогруппам. Вероятно, литоральная раса возникает в период межледниковий. Priapulus caudatus – бентосное роющее животное и бентосной же личинкой, таким образом, он ограничен в расселении. На литорали эти черви живут более-менее изолированными популяциями, поскольку участки заиленной литорали, пригодные для жизни приапулюса, вдоль всего арктического побережья перемежаются каменистыми, скалистыми, болотистыми и т.д. Однако, обмен генетическим материалом между литоральными популяциями возможен, например, при смыве личинок с литорали в сублитораль, что хорошо видно по результатам анализа ядерных генов (28S и 18S). В исследованном нами материале обнаружено несколько гибридов «литоральной» и «сублиторальной» рас приапулюсов, и все эти гибриды были встречены в сублиторали, в то время как на литорали ни одного гибрида нами встречено не было. Это может означать, что основной поток генов идёт сверху вниз. В сублиторали илистые грунты могут занимать обширные площади, таким образом, сублитораль является местом для накопления и перемешивания генетического материала, а литораль, наоборот, для изоляции. Таким образом, огромные различия между пятью основным гаплогруппами, являются следствием оледенений, когда пригодные для жизни приапулюсов районы оставались только в котловинной части Северного Ледовитого океана, а литоральные популяции полностью исчезали, и вновь поднимались на шельф и на литораль лишь в периоды межледниковий, где и образовывали новые популяции, репродуктивно изолированные от друг от друга и от общей сублиторальной популяции. Исследованы глубоководные полихеты сем. Orbiniidae, собранные в ходе рейса ИС «Investigator» на востоке Австралии от Тасмании до Южного Квинслэнда на батиальных и абиссальных глубинах. Все виды описаны и проиллюстрированы. На основе ранее опубликованных данных произведена ревизия рано отделившихся ветвей группы Orbiniida sensu Struck et al., 2015: Orbiniidae и Parergodrilidae. Дан обзор филогении, морфологии, биогеографии и экологии этих семейств. В 2021 году мною исследовались морфология, таксономия, филогения и паразито-хозяинные отношения ракообразных класса Thecostraca. По материалам исследований опубликованы 5 статей (см. список статей ниже). Опубликована статья по изучению морфологии, родственных связей и взаимоотношений с хозяином экзопаразитов морских лилий – примитивных Ascothoracida рода Waginella (Kolbasov et al., 2021 - Frontiers in Marine Science, Q1, IF 3.828). Основные результаты этого исследования были получены в 2020-2021 гг. Впервые, с использованием электронной микроскопии (СЭМ), нами была детально исследована тонкая морфология всех видов (4) этого рода. Нами был описан новый вид из Тасманова моря – Waginella ebonita Kolbasov et Newman, 2021, обитающий на глубине 520 метров на морской лилии Metacrinus sp. Интересные результаты были получены нами при изучении метаморфоза усоногих-симбионтов склерактинивых кораллов (род Berndtia, н/отр. Acrothoracica и Darwiniella angularis, н/отр. Thoracica), обитающих в живой части колонии среди зооидов. Показано, что у личинок этих отдалённо родственных усоногих имеются сходные копьевидные антеннулы, представляющие результат адаптивной эволюции и эволюционировавшие независимо от разных предков, обладающих различной морфологией антеннул. По полученным данным нами подготовлена и опубликована статья (Dreyer N. et al., 2021. Evolution, Q1, IF 3.983). В 2021 году нами исследован оригинальный материал по Facetotecta, собранный из района Азорских островов. По этим исследованиям мы опубликовали статью (Kolbasov et al., 2021 - Arthropoda Selecta, Q3, IF 0.42). Циприсовидная стадия нового вида фасетотект Hansenocaris spiridonovi Kolbasov, Savchenko et Høeg sp.n. nov была обнаружена в планктоне у Азорских островов. Мы впервые использовали сканирующую электронную микроскопию при описании нового вида Facetotecta. Нами проведён сравнительно-морфологический анализ нового вида с уже описанными 7 видами фасетотект. В 2021 году нами была опубликована статья, в которой полностью исследовано личиночное развитие паразитических Facetotecta, в частности описана детальная морфология всех науплиальных стадий этих ракообразных (Kolbasov et al., 2021 - Organisms Diversity & Evolution, Q1, IF 2.242). Эти исследования проведены впервые для Facetotecta. Личиночный материал исследовался на электронных микроскопах. Нами впервые описаны 7 науплиальных стадий фасетотект. Итогом наших многолетних исследований, включая и последние данные по молекулярной филогении и морфологии Ascothoracida и Facetotecta, полученные в 2020-2021 годах, стала публикация большой статьи по систематике и филогении всех таксонов ракообразных класса Thecostraca, выполненная большим коллективом ведущих мировых специалистов (Chan et al., 2021 - Zoological Journal of the Linnean Society, Q1, IF 2.920). В статье представлен всесторонний пересмотр и синтез высокоуровневой классификации ракообразных класса Thecostraca и предложена кардинально новая систематика этой группы с выделением ряда новых отрядов, семейств и родов. Новая систематика разработана до уровня родов, включая как существующие, так и ископаемые формы. Мониторинг орнитофауны Онежского залива Белого моря В 2021 году обследовано 120 островов и луд Соловецкого архипелага, острова (луды), и луды Сеннухи (к югу от Соловков). Получены следующие данные по видам мониторам (обыкновенная гага Somateria molissima (L.), камнешарка Arenaria interpres (L.), кулик-сорока Haematopus ostralegus L., серебристая чайка Larus argentatus Pontopp., клуша Larus fuscus L., сизая чайка Larus canis L., полярная крачка Sterna paradisaea Pontopp., атлантический чистик Cepphus grylle (L.). Оперделены сроки прилета, гнездовая численность, величина кладки (рекордно крупные кладки отмечены у гаги и серебристой чайки), параметры яиц. 4. Проведены наблюдения за весенним и осенним пролётом птиц. Отмечена рекордная численность белощекой казарки на осеннем пролете (учтено 35393 особи). По программе SEATRACK в 2021 г. Поймано 100 гаг. Снято логгеров - 4. Данные логгеров снятых в 2020 г. обработаны. Получены данные по гнездовой биологии наземных птиц Соловков (найдено около 130 гнезд , в основном, воробьиных птиц). Вновь отмечена низкая численность вполне обычных в предыдущие годы серой мухоловки, чечевицы, садовой камышевки и ряда более малочисленных «южных видов» - камышевки барсучка, лугового чекана. Прослежен весенний и осенний пролёт. Список видов птиц Онежского залива пополнен новым видом – садовой овсянкой (держалась в окр пос. Соловецкий 1-10.09.2021). Строение пищедобывательного комплекса и питание голожаберных моллюсков Съемка процесса питания голожаберных моллюсков вида Cuthonella hiemalis показала, что моллюски этого вида, найдя подходящее место для начала процесса питания — междоузлие колонии или ножку гидранта — обхватывают его буккальными губами и проделывают отверстие в перисарке с помощью буккального вооружения. Затем моллюск всасывает гидранта (в случае питания на ножке) или ценосарк (в случае питания на междоузлии) через проделанное отверстие. Плавающие личинки — велигеры — голожаберных моллюсков видов Dendronotus frondosus, Adalaria proxima и Onchidoris muricata, были зафиксированы для исследования с помощью конфокальной микроскопии. Для изучения было собрано по 20 велигеров каждого вида моллюсков, велигеры были выведены из кладок, собранных из сублиторали с применением легководолазного снаряжения. Окраска флуоресцентным красителем Calcofluor white на неполимеризованный хитин не выявила твердых буккальных структур (радулы и челюстей) у велигеров. При этом буккальная мускулатура у личинок была хорошо развита и хорошо выявлялась при окраске фаллоидином. Ювенильные особи голожаберных моллюсков Adalaria proxima, Onchidoris muricata, Palio dubia были собраны из сублиторали с применением легководолазного снаряжения. Особи были зафиксированы для изучения твердых буккальных структур (радулы и челюстей) с помощью сканирующей электронной микроскопии. В результате исследований было выявлено, что строение радулы и челюстей ювенильных особей принципиально не отличается от строения таковых у взрослых моллюсков. Отличия касаются лишь линейных размеров зубов и челюстных пластинок, если таковые имеются. Для видовой идентификации интерстициальных брюхоногих моллюсков рода Asperspina было собрано 8 особей. Общая морфология мышечной и нервной систем, а также расположение кутикулярных структур были исследованы с помощью конфокальной микроскопии. Для детального изучения анатомии (необходимого для видовой идентификации интерстициальных гастропод) была получена серия поперечных полутонких срезов одной особи. Несколько особей были зафиксированы для проведения молекулярно-генетических исследований, а также изучения тонкой морфологии переднего отдела тела. В ходе бентосной съемки на глубине 80-100 м в Белом море возле острова Костьян были обнаружены моллюски класса Solenogastres, предположительно, относящиеся к роду Macellomenia. Для арктических вод такая находка является первой. Материал был собран и зафиксирован для молекулярно-генетических и морфолого-анатомических исследований. В результате исследований фауны голожаберных моллюсков северной части Японского моря был обнаружен и описан новый вид рода Eubranchus — Eubranchus malakhovi Ekimova, Mikhlina, Vorobyeva, Antokhina, Tambovtseva & Shepetov, 2021. Восстановительные процессы у известковых губок: референсный транскриптом Контиги, имеющие сходство выше 95% - результаты полиморфизма, машинных ошибок секвенирования, частично – химерные транскрипты, были кластеризованы и объединены с помощью программы CD-HIT-EST. Затем они были транслированы in silico с помощью TransDecoder, и в транскриптоме оставлены только контиги, имеющие открытую рамку считывания длиной не менее 240 нуклеотидов. По результатам анализа была идентифицирована 58141 белковая последовательность. Аннотация проводилась путем сравнения с нуклеотидной базой данных (NCBI nt; BLASTn при e-value = 1e-3), белковыми базами (SwissProt, NCBI nr; BLASTx при e-value = 1e-3), а также с базой консервативных белковых доменов PfamA (с помощью HMMscan). Аминокислотные последовательности были также сравнены с данными по молекулярным путям – KEGG – в части наличия консервативных компонентов описанных у человека молекулярных путей. Сравнение проводилось с помощью онлайн-ресурса KAAS (KEGG Automatic Annotation Server). На Рис. 2-7 приведена схема молекулярных взаимодействий у L. variabilis, участвующих в формировании межклеточных контактов, по данным KEGG. Определение GO, онтологии генов (приуроченности к каким-либо биологическим процессам и молекулярным функциям) проводили с помощью программ HMMER2GO и скрипта goatools для Python, а также онлайн-ресурса PANNZER2. Первая программа присваивает каждому белку набор терминов GO, основываясь на наборе Pfam-доменов в нем. Вторая программа иерархически группирует белки по их GO, и ранжирует их, но основании точного теста Фишера. Количество последовательностей, успешно аннотированных по разным критериям, представлено в Табл. 2-3. Диаграмма на Рис. 2-8 показывает распределение по группам – биологическим процессам и молекулярным функциям – для 20 наиболее широко представленных категорий белков. С целью оценить филогенетические отношения с другими губками и Metazoa в целом на уровне генов-ортологов, мы использовали инструмент OrthoFinder. Комбинируя перекрестный BLAST и филогенетический анализ. OrthoFinder анализирует протеомы нескольких видов и объединяет ортологичные гены в группы, ортогруппы. В результате строится укорененная кладограмма для всего набора проанализированных видов, а также описывается набор ортогрупп – какие гены-ортологи от какого вида входят в ту или иную ортогруппу. Визуализация результатов приведена на Рис. 2-9 и 2-10. Оценивается именно набор ортогрупп у каждого вида, а не число входящих в них генов, т.к. за счет множественных дупликаций от одного вида в ортогруппу может входить гораздо больше ортологов, чем от другого. Наибольшее число общих ортогрупп, 3221, наблюдается у представителей класса Calcarea – известковых губок, Sycon и Leucosolenia, тогда как у представителей другого класса, Demospongiae, таковых лишь 699. Это говорит о существенной экспансии Calcarea-специфичных генов внутри типа Porifera. Судя по распределению на диаграмме, большинство ортогрупп являются специфичными для проанализированных видов (показаны под диаграммой черными кружками), либо общими для большинства (для Metazoa, или даже для Metazoa и хоанофлагеллят). Число ортогрупп, специфичных для губок, невелико – 99. Любопытно, что на таком же уровне находится количество ортогрупп, общих для всех многоклеточных, за исключением обыкновенной губки Ephydatia muelleri. Ее геном, опубликованный в 2020 г. с высоким качеством сборки, не позволяет усомниться в полноте представленных данных по виду. Из этого следует, что среди губок генетическим аутсайдером теперь является не первая модель из этого типа, Amphimedon queenslandica, чей набор сигнальных молекул сильно редуцирован по сравнению с другими губками. Кроме того, обращает на себя внимание набор ортогрупп, общий у хоанофлагеллят и всех Metazoa, за исключением гребневиков. Следовательно, существует 238 групп ортологичных генов, присутствующих и у жгутиконосцев, и у многоклеточных, но вторично утраченных у ктенофор. В анализе наряду с протеомом L. variabilis, использованы следующие протеомы: Monosiga brevicolis (Uniprot, UP000001357), Mnemiopsis leidyi (EnsemblMetazoa 49, Aug2011), Trichoplax adhaerens (EnsemblMetazoa 49, ASM15027v1), Cionaintestinalis (Uniprot, UP000008144), Mus musculus (Uniprot, UP000000589_10090), Nematostella vectensis (Uniprot, UP000001593), Clytia hemisphaerica (EnsemblMetazoa 49, GCA902728285v1), Ephydatia muelleri (EphyBase, v1), Capitella teleta (EnsemblMetazoa 49, v1), Amphimedon queenslandica (EnsemblMetazoa 49, v1), Strongylocentrotus purpuratus (EnsemblMetazoa 49, v5), Sycon ciliatum (Compagen, SCIL_T-PEP_130802). Изучение экологической структуры прибрежных стратифицированных водоемов, частично изолированных от моря В 2021 году продолжено изучение экологической структуры прибрежных стратифицированных водоемов, частично изолированных от моря. Мониторинг пяти модельных водоемов продолжается уже более 10 лет. Он включает наблюдения за температурой, соленостью, концентрацией кислорода, освещенностью, pH, Eh, распределением микроорганизмов в разные сезоны. В ходе зимних исследований впервые удалось выполнить гидрологические измерения и отобрать пробы для гидрохимических анализов в оз. Еловое. Получены шокирующие результаты: в ледовый период на глубине 4 м температура воды оказалась около +10°С, что указывает на возможное поступление подземных вод. Если это подтвердится, то коренным образом изменит бытующее представление о природе меромиксии в беломорских отделяющихся водоемах. В этом озере, а также в бухте Биофильтров на зимний и весенний период установлены логгеры – регистраторы температуры на разных горизонтах, любезно предоставленные сотрудником Института океанологии А. Осадчиевым. Впервые проведено изучение микробного сообщества в хемоклине бухты Биофильтров с применением метабаркодинга, а также измерение интенсивности аноксигенного фотосинтеза и суммарно автотрофных процессов с использованием и изотопов. Два водоема в окрестностях ББС МГУ стали в 2021 году модельными для наблюдения за сукцессией фитопланктона: озера Кисло-Сладкое и Еловое; наблюдения охватили период с мая по октябрь. В озере Кисло-Сладком по данным неметрического многомерного шкалирования в весенний период состав и структура фитопланктона зависят, в перую очередь, от длины светового дня, летом большее значение приобретает вертикальная стратификация, которая проявляется в кислородном режиме и сдвиге кислотно-щелочного баланса в разных слояъх воды, а осенью доминирование гетеротрофного фитопланктона определяется сезонным уменьшением температуры воды, ухудшением световых условий и ростом солености воды. Благодаря волонтеру водолазной станции ББС МГУ Д.Озерову выполнена подводная съемка дна в бухте Биофильтров и губе Лобаниха, которая иллюстрирует особенности микробного покрова в аэробной и анаэробной части бухты Биофильтров, а в губе Лобаниха – различия между участками дна, охваченными аноксии и не подвергавшегося ей. Построены батиметрические карты этих двух ковшовых губ. В сотрудничестве с кафедрой общей физики физического факультета МГУ и университетом Овьеда (Испания) собран материал для сопоставления метагеномных профилей и спектрально-оптических характеристик разных слоев в прибрежных стратифицированных водоемах, подготовлена и сдана в печать статья с этими результатами. Совместно с Институтом клеточного и внутриклеточного симбиоза УрО РАН (г. Оренбург) проведены метагеномные исследования сообщества протистов в пяти водоемах. Обнаружено большое количество таксонов, прежде в Белом море не обнаруженных. В том числе анаэробные протисты в симбиозе с серными бактериями. По договору о сотрудничестве с Кандалакшским государственным заповедником проведено подробное исследование трех водоемов на Кандалакшском берегу в Восточной Порьей губе, в котором участвовали представители ФИЦКИА РАН (Архангельск) и каф. гидрологии суши географического факультета МГУ. Проведено исследование вертикального распределения зоопланктона. Собран материал для метагеномного анализа микробных сообществ. Выполнены гидрохимические анализы, которые подтвердили, что стратификация вод в «дальней яме» носит устойчивый характер и возможно уже не нарушается в межсезонье. Таким образом, дальний ковш лагун «Озерки» можно считать меромиктическим. Сравнение гидрохимических характеристик водоема в современном состоянии с данными 1930-х годов указывает на усиление изоляции вследствие которого в дальнем ковше появилась анаэробная зона и на порядок возросла концентрация фосфора. К западу от Порьей губы обнаружено новое для науки меромиктическое озеро Йоканское с аноксийной зоной ниже глубины 4,5 м. В губе Лобаниха (о. Великий, Кандалакшский заповедник) совместно с учебной группой каф. зоологии беспозвоночных начат мониторинг восстановления бентоса после замора летом 2020 г., происшедшего в результате вспышки сероводородного заражения. С мая по октябрь 2021 ежемесячно проводили зондирование для определения гидрологических и гидрохимических характеристик на разной глубине, а также наблюдения за фитопланктоном и распределением и составом зоопланктона. Летом 2021 года, так же как и в 2020-м году в губе Лобаниха не наблюдалось не только цветение, но и массовое развитие фитопланктона, которое могло бы стать источником органического вещества, провоцирующего вспышку сульфатредукции. В отличие от предыдущего 2020 года в 2021-м сульфидная зона не появилась. После прошлогоднего замора началось постепенное восстановление макрозообентоса, главным образом за счет подвижных организмов. Реколонизация заморной зоны в основном идет за счет Crustacea, в меньшей степени Polychaeta. На более поздней стадии заселяются Bivalvia. Наблюдения за процессом восстановления донных сообществ предполагается продолжить. Продолжены исследования зоопланктона беломорских прибрежных меромиктических водоемов. В четырех исследованных ковшовых губах (бухта Биофильтров, губа Лобаниха, лагуна за Тихими островами и губа Педуниха в Порьей губе) зоопланктон был представлен в основном копеподами и их личинками-науплиями. Науплии, как правило, концентрировались вблизи поверхности, а максимум численности копеподитных стадий находился между летним термоклином и хемоклином, то есть в слое, защищенном от приливных движений, где присутствует кислород. В лагунах со слабым водообменом (лагуна на Зеленом мысе, озеро Кисло-Сладкое, лагуны «Озерки» в Восточной Порьей губе, Савино-Канозеро) науплии более равномерно распределены между поверхностью и хемоклином, а численность копеподитных стадий возрастает в нижней части аэробной зоны. Эффект хемоклина проявляется в этих водоемах в: 1) скоплении разновозрастных личинок многощетинковых червей Polydora cf. ciliata (сборный таксон из отр. Spionidae) при концентрации кислорода менее 2 мг/л; 2) концентрации личинок других многощетинковых червей; 3) плотных популяциях Synchaeta balthica с численностью до 0,9-3,7 тыс. экз./л. В меромиктических озерах с пресным миксолимнионом (оз. Еловое, Трехцветное и Большие Хрусломены) преобладали коловратки, выявлено 36 видов, из которых 12 доминировали в разных пробах. Возле хемоклина встречались скопления 8 видов. Кроме трех видов Synchaeta, это Keratella quadrata с широким диапазоном толерантности к солености, пресноводная Polyarthra remata, солоноватоводный Brachionus plicatilis, хищник Asplanchana priodonta (их, вероятно, привлекали концентрирующиеся там другие зоопланктеры), а также Filinia longiseta (возможно, зависшие на градиенте плотности благодаря длинным щетинкам). Таким образом, в беломорских прибрежных стратифицированных водоемах хемоклин служит фактором вертикальной неоднородности зоопланктона, а высокопродуктивный слой с аноксигенными фототрофами – мощным аттрактантом. Выполнен комплекс биофизических исследований совместно с каф. физиологии растений и каф. биоинженерии: определение параметров фотосинтеза фитопланктона на разной глубине в разных водоемах. Особое внимание уделено бухте Биофильтров, где над хемоклином в течение всего года существует слой с цветением гетеротрофных динофитовых водорослей Gymnodinium. В их клетках замечены флуоресцирующие включения, которые предположительно квалифицировали как клептопластиды. В результате измерений параметров фотосинтеза, фотосинтетическая активность в этом слое не была обнаружена, следовательно, это не клептопластиды, а захваченные динофлагеллятами недопереваренные водоросли. Анализ пигментного состава разных слоев воды с применением спектрофотометрии и тонкослойной хроматографии показал сильную неоднородность состава пигментов, которая указывает на сложную многослойную структуру фотосинтетиков хемоклина. Совместно с сотрудниками каф. геоморфологии географического факультета МГУ по данным батиметрии, аэрофотосъемки, анализа осадков и диатомового анализа подводного грунта построена реконструкция изменений береговой линии за последнюю тысячу лет, в результате которых возникло озеро Кисло-Сладкое. Отслежено и датировано несколько этапов изменения берега: от ровной береговой линии с маленькими островами на некотором отдалении от нее более тысячи лет назад, к которой позже присоединился один из островов и образовал мыс, через стадию морского пролива с песчаным дном, хорошо вентилируемого течениями. К 1860-1880 гг. прогрессирующий подъем дна привел к превращению пролива в полузамкнутую лагуну с двумя порогами на выходе, и в 1950-х годах один из проливов закрылся, и в водоеме сложилась устойчивая вертикальная стратификация. По этим данным подготовлена и сдана в печать статья. В озере Кисло-Сладком собраны образцы морской травы руппии для изучения особенностей морфологии ее пыльцы на кафедре Высших растений МГУ, связанных с вариациями солености в водоемах ее обитания. По данным подготовлена и сдана в печать статья. Мы хотим показать это экспериментально, но для этого должны знать пределы, в которых она может варьировать
2 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. Разнообразие, структура и функционирование морских и прибрежных экосистем
Результаты этапа: На основании морфологического и филогенетического анализа образцов рабочей коллекции и коллекции БИН РАН (LE) описан новый для науки вид Scleroderma furfuraceum Rebriev & Zvyagina (Rebriev, Zvyagina, 2022), впервые в России доказана находка вида S. venenatum (Rebriev et al., 2022). Произведена ревизия образцов родов Suillus и Chroogomphus собственных сборов и коллекций БИН РАН (LE) и ЮГУ (YSU-F). В базу данных на базе Specify внесено 257 образцов рода Suillus и 84 образца Chroogomphus, для 40 образцов получены последовательности ДНК регионов ITS и TEF1a. Произведено визуальное определение образцов, оценка качества и перспективности использования краудсорсинговых данных о встречах макромицетов, результаты опубликованы (Filippova et al., 2022). В рамках монографического исследования рода Suillus впервые для России были сделаны находки североамериканского вида Suillus glandulosus. Приведено морфологическое описание, фотографии базидиом, спор и цистид. Обсуждается значительная разобщенность северной части ареала вида и приуроченность его к возможным берингийским рефугиумам растительности во время четвертичного оледенения. Плодовые тела Suillus glandulosus были обнаружены в сростках с Gomphidius borealis. Впервые в Азии сообщается о случае тройной ассоциации Suillus glandulosus, Gomphidius borealis и Larix cajanderi (Zvyagina, Sazanova, 2022). Впервые для Северной Азии показано распространение и филогеография двух видов комплекса Suillus paluster. Большую часть азиатских образцов, идентифицированных ранее как S. paluster, можно отнести к азиатской популяции S. ochraceoroseus. Приводятся описания морфологии коллекционных образцов S. ochraceoroseus и S. paluster из Северной Азии, дано сравнение морфологии Сверо-Азиатских и Северо-Американских образцов и типовых коллекций. Обсуждается Азиатско-Североамериканская дизъюнкция ареалов S. ochraceoroseus и S. paluster (Zvyagina, Sazanova, Bulyonkova, 2022). В ходе полевого сезона 2022 года в окрестностях Беломорской Биологический Станции на полуострове Киндо было собрано 59 образцов микологической коллекции из 26 родов. Образцы снабжены фотографиями живых плодовых тел, хранятся в рабочей коллекции Звягиной Елены Анатольевны, база данных находок доступна через запрос на портале GBIF. В результате идентификации по морфолого-культуральным признакам из образцов литорали Белого моря (Чернореченская губа) было получено 103 вида грибов, из которых преобладали представители отдела Ascomycota, также были представлены виды отдела Zygomycota и стерильные мицелии. С помощью метабаркодинга было выявлено больше видов, относящихся к другим отделам грибов (Chytridiomycota, Saccharomycota, Basidiomycota, Glomeromycota). Результаты метабаркодинга показали, что количество OTE грибов зависело от степени затенения и качества образца (грунт или интерстициальная жидкость): в образцах грунта количество OTE грибов увеличивалось с увеличением затенения и было максимально при полном затенении; во всех образцах интерстициальной жидкости с площадок с затенением OTE грибов было больше, чем в образцах с контрольных площадках (Рис. 1). Также наблюдались различия в видовом составе грибов в зависимости от степени затенения и качества грунта. В результате изучения грибов и бактерий, ассоциированных с Беломорской губкой Halisarca dujardinii на двух стадиях жизненого цикла нам удалось получить около 500 грибных культур, из которых выделили 101 морфотип. Идентифицировать около 100 чистых грибных культур, и одну бактериальную. Выделенные культуры грибов по морфолого-культуральным признакам, полученные из посевов тканей Halisarca dujardinii, были отнесены к 14 родам, 6 видам, одному неидентифицированному морфотипу, который отнесли к стерильному мицелию. Также был идентифицирован морфотип, принадлежащий одному типу бактерий. Выделенные культуры грибов по морфолого-культуральным признакам, полученные из морской воды, были отнесены к 3 видам, 6 родам, а также 3 неидентифицированным морфотипам, которые отнесли к стерильным мицелиям. Преобладали виды родов Penicillium, Aspergillus, Cladosporium, Alternaria, Cadophora, Plestosphaerella. Завершено выделение ДНК и секвенирование ITS участка чистых культур грибов с трёх видов Беломорских губок (Polymastia arctica, Amphoriscus kuekenthali, Guansha arnesenae). Продолжается анализирование полученных результатов. Проведен метабаркодинг образцов из пяти болот по трансекте от таёжной до тундровой зоны Кольского п-ова, десять почвенных образцов с о-ва Малый Таймыр, десять образцов мицелированного сфагнового мха с вечномерзлотного сибирского болота. Полученные результаты анализируются. Из отобранных образцов ламинариевых водорослей и контрольных образцов морской воды было выделено 206 изолятов мицелиальных и дрожжевых грибов на питательные среды. Число колониеобразующих единиц (КОЕ) для мицелиальных грибов на талломах водорослей составило 212, подсчёт КОЕ для дрожжевых грибов не проводился. Из выделенных изолятов сформированы коллекции микобиоты Laminaria digitataи Saccharina latissima. С помощью морфолого-культуральных и молекулярно-генетических методов выделенные изоляты были идентифицированы: 174 – до вида, 32 – до более высоких таксонов. Был составлен общий таксономический список выделенной микобиоты. Наибольшее видовое разнообразие характерно для родов Cladosporium и Penicillium, наиболее распространённый вид по числу КОЕ – Penicillium chrysogenum. Для микобиоты L. digitataхарактерно преобладание грибов-эпифитов над грибами-эндофитами. Наиболее заселённой эпифитами частью таллома является апекс. В рамках сезонной динамики заселённость L. digitataморскими грибами увеличивается к концу лета: число КОЕ на образцах, отобранных в августе, почти в 6 раз превышает число КОЕ на июльских образцах. Различий в численности микобиоты L. digitata в двух разных локациях Белого моря обнаружено не было. В результате сравнения микобиоты L. digitataи S. latissimaбыли выявлены таксоны, встречающиеся только на одном из вышеуказанных видов водорослей, а также общие для двух ламинариевых водорослей виды грибов, среди которых два являются облигатно морскими – Acremonium fuci и Paradendryphiella salina. Все изоляты эврибионтного вида Sarocladium kilienseпродемонстрировали антибактериальные свойства по отношению к E. coli, что соответствует проведённым до нас исследованиям. Также антибактериальные свойства против E. coli проявил один из изолятов облигатно морского вида Acremonium fuci, подобный результат не был ранее описан в научной литературе. Для оценки возможности использования Acremonium fuci в качестве источника веществ с антибактериальной активностью и перспективы их применения в медицине и фармацевтике требуется более внимательное изучение связи между способностью к подавлению роста условно-патогенных бактерий и характеристиками внутривидовой изменчивости данного облигатно морского гриба. Предлагается протестировать большее количество организмов вида Acremonium fuci, увеличив также выборку условно-патогенных штаммов, и сравнить минимальную подавляющую концентрацию экстрактов грибов с существующими на данный момент антибиотическими препаратами. С поверхности талломов красных водорослей было выделено 57 мицелиальных и 70 дрожжевых колоний, а также 25 колоний лабиринтуломицетов. Мицелиальные грибы первично идентифицированы, сейчас проводится генотипирование всех выделенных изолятов. По лаиринтуломицетам в настоящее время – наращивание биомассы. По лабиринтуломицетам с талломов ламинариевых водорослей к настоящему времени – наращивание биомассы. Выявлены существенные различия в таксономическом составе и вертикальном распределении фитопланктона в водоеме с неустойчивой стратификацией (оз. Кисло-Сладкое). В сезон без предшествующей промывки озера морской водой и в год после промывки различалась динамика биомассы летнего фитопланктона, интегрированной на столб воды, и структура летнего фитопланктона, при этом наибольшие различия отмечены в июне-июле. Измерены коэффициенты экстинкции бактериохлорофиллов (Бхл) зеленых серных бактерий (ЗСБ) некоторых органических растворителях. Определено распределение хлоросомных Бхл ЗСБ по глубине в нескольких отделяющихся озерах Кандалакшского залива. Оно имеет четко выраженный максимум в верхней зоне хемоклина. Измеренная концентрация Бхл меняется в разные годы и зависит от концентрации ЗСБ. В оз. Трехцветном максимальная концентрация Бхл зарегистрирована в 2020 г. в конце летнего сезона (около 19000 мг/м3), меньшие концентрации наблюдались в 2019 и 2021 гг. (около 15000 мг/м3) в 2018 и 2022 гг. (около 10000 мг/м3). В конце зимнего сезона (в марте) в эти же годы максимальная концентрация Бхл уменьшалась в несколько раз. Работа выполнена совместно с научной группой с каф. общей физики физического факультета МГУ, включая аспирантов и студентов. При исследовании пигментного состава сообществ фототрофов на разных горизонтах трех водоемов выявлена закономерная смена доминирующих таксонов. В миксолимнионе обычно доминируют организмы, в пигментном составе которых преобладает хлорофилл а - Chlorophyta и Cyanobacteria, среди которых могут быть обладающие в антеннах хлорофиллом d вместо а. Ниже пикноклина временами могут появляться пигменты аноксигенных фототрофов, причем не только в анаэробной зоне, но и выше нее, что может быть связано с включением их в пищевые сети или со всплыванием клеток за счет газовых вакуолей. В хемоклине сообщество фототрофов обычно отличается от таковых в граничащих с ним слоях, здесь доминируют миксотрофные эукариотические микроорганизмы и достигают очень высокой численности благодаря восходящей диффузии биогенных веществ из анаэробной зоны. Применение тонкослойной хроматографии с последующей спектрофотометрией позволило идентифицировать в пробах воды из оз. Кисло-Сладкое отдельные каротиноиды, не выявляемые на спектрах поглощения: крококсантин и аллоксантин, характерные для криптофитовых водорослей. Спектры поглощения ацетоновых экстрактов проб во всех исследуемых водоемах демонстрируют сдвиг максимума в красной области спектра от 663-664 нм в более коротковолновую область по мере приближения к зоне хемоклина. Эта работы выполнена совместно с учебной группой каф. физиологии растений Биофака МГУ во время летней полевой практики. В ходе полевых экспериментов, выполненных совместно со студентами каф. физиологии растений, обнаружены различия в чувствительности криптофитовых водорослей Rhodomonas sp. к разным частям светового спектра. Клетки Rhodomonas sp. обладают отрицательным фототаксисом к синему свету и положительным ‒ к желтому. Поскольку синий свет эффективно поглощается растворенными в воде гуминовыми веществами и не доходит до хемоклина, в естественных условиях большую часть года клетки Rhodomonas с ним не взаимодействуют. Можно предположить, что в природных условиях синий свет может проникать к слою с Rhodomonas sp. в сезон с высоким стоянием солнца и в это время служит одним из сигналов, позволяющих клеткам Rhodomonas sp. определять положение в вертикальной структуре водоема. Организована комплексная экспедиция в Восточную Порью губу (Терский берег, Кандалакшский заповедник) с участием магистрантки каф. гидробиологии Д.Ивановой и гидрохимиков из ФИЦКИА РАН (Архангельск) для изучения реликтовой лагуны «Озерки». Измерения концентрации сероводорода в анаэробной зоне показали, что больше всего сероводорода накопилось в наиболее удаленной от моря части лагуны (до 16,4 мг/л). В двух других ковшах, расположенных ближе к морю, оно существенно ниже (0,03 мг/л). Совместно со специалистами из Института клеточного и внутриклеточного симбиоза УрО РАН (включая аспирантку ИКВС УрО РАН Ю. Миндолину) исследован таксономический состав протистов с применением метода метагеномики в нескольких водоемах на разных стадиях изоляции от Белого моря. Обнаружено более 45 видов и форм протистов. Найденные и идентифицированные виды протистов принадлежат к 8 макротаксономическим группам: SAR, Excavates, Opisthokonta, Obazoa, Cryptista, Amoebozoa, Haptista, Ancyromonadida и Hemimastigophora. Большая часть найденных и идентифицированных протистов из оз. Кисло-Сладкое и Трехцветное обнаруживаются как в морских, так и пресноводных местообитаниях. Однако, в оз. Кисло-Сладкое было выявлено преобладание морских видов, что связано с поступлением большого объема морской воды во время сизигийного прилива. Выполнена оценка таксономического богатства и состава микробиомов инфузорий Coleps sp. и Paramecium sp. в меромиктическом озере Трехцветное. Установлено присутствие бактерий относящихся к 39 родам и неидентифицированным до рода представителям таксонов более крупного ранга. У Paramecium sp. с разных горизонтов в микробиомах доминировали разные бактерии, тогда как у Coleps sp. микробиомы близки по составу к сообществам природной воды. В микробиомах обоих видов инфузорий выявлены роды бактерий, содержащих в своем составе патогенных и условно-патогенных для человека и животных представителей. Подводные измерения спектров света, выполненные совместно с В.А. Лобышевым (каф. биофизики физического факультета МГУ) и Е.А. Лабунской (каф. физиологии растений Биофака МГУ), показали, что по мере усиления изоляции водоеме возрастает концентрация гуминовых веществ, которые все в большей степени ослабляют свет, фотическая зона сужается, хемоклин оказывается все ближе к поверхности, а также происходит закономерный сдвиг спектрального состава проходящего света в направлении более длинных волн. «Желтое вещество» модифицирует световой спектр и тем самым влияет на таксономический состав фотосинтезирующих микроорганизмов в разных слоях воды. Запланированное на 2022 год изучение стратиграфии донных осадков для реконструкции экологической истории водоемов совместно с учеными из Университета Нотумбрии (Великобритания) и аспиранткой Leeza Pickering не было выполнено по причинам, от нас не зависящим. Нами была проведена серия различных экспериментов на известковой губке Leucosolenia variabilis для изучения динамики восстановительных процессов, а также прижизненного, гистологического и ультраструктурного описания поведения клеток и морфогенезов при регенерации оскулюмов, восстановлении интактной губки из небольших фрагментов тела, реагрегации клеток после диссоциации тканей, а также при пересадках оскулярных колец в различные участки тела губки. Эти эксперименты преследовали три основных цели: 1) описать регенеративные способности новой модели после различных операционных вмешательств; 2) выявить морфогенезы, клеточные источники, особенности поведения клеток и особенности восстановления полярности тела; 3) создать экспериментально-морфологическую базу для дальнейших исследований восстановительных морфогенезов и становления плана строения методами молекулярной биологии. 1. Ампутация различных фрагментов тела запускает регенеративные процессы, ход которых зависит от места, на котором была произведена ампутация. При разрезании губки надвое, ампутации дивертикула, оскулярной трубки в ее разных участках, вырезании фрагмента кормуса регенеративные процессы приводят к формированию новой стенки тела, перпендикулярной интактной в местах проведения операции как у оперируемой губки, так и у отрезанных ее частей. Прижизненные наблюдения показывают, что процессы регенерации в этих случаях идентичны регенерации стенки тела после удаления ее небольшого фрагмента (Lavrov et al. 2018). Новая стенка тела, формирующаяся на месте ампутации, полностью закрывает раневое отверстие. Таким образом, после всех этих операций, удаленные фрагменты не восстанавливают свои исходные функции, а превращается в слепозамкнутые выросты кормуса губки. Исключением является ампутация оскулярной трубки в ее дистальной части (оскулярного кольца - ОК). Этот эксперимент привлек наше особое внимание в связи с особыми регулятивными свойствами этого участка губки. 2. Для исследования процессов регенерации оскулюма у губок производили ампутацию оскулярных трубок на четырех уровнях: 1) в основании трубки, 2) в средней части трубки, 3) в апикальной части трубки немного ниже оскулярного кольца (проксимальнее границы хоанодермы и эндопинакодермы), 4) в апикальной части оскулярной трубки дистальнее границы хоанодермы и эндопинакодермы. При ампутации оскулярной трубки в ее базальной или средней части регенеративные процессы приводят к формированию новой стенки тела, перпендикулярной интактным стенкам оскулярной трубки. То есть, она не восстанавливает свои исходные функции, а превращается в слепозамкнутый вырост кормуса губки. Процесс регенерации в этом случае идентичен регенерации стенки тела после удаления ее небольшого фрагмента (Lavrov et al. 2018). При ампутации оскулярной трубки в апикальной части регенеративные процессы приводят к восстановлению функционирующего оскулюма. Через 12 чпо начинается рост регенеративной мембраны (РМ) от краев раневого отверстия к его центру. К 24 чпо РМ закрывает большую часть раневого отверстия, но в дальнейшем её полного закрытия не происходит. Через 48 чпо начинается уменьшение площади РМ, которая отступает от центра к краям раны. К 60 чпо РМ полностью исчезает. Одновременно начинается процесс восстановления оскулярного кольца, за счет формирование пояса эндопинакодермы на внутренней стороне оскулярной трубки под местом ранения. Это происходит благодаря трансдифференцировке хоаноцитов. В дальнейшем происходит постепенное увеличение пояса эндопинакоцитов пока восстановление оскулярного кольца не завершается. На этом процесс регенерации завершается. Восстановившийся оскулюм имеет строение, не отличимое от интактного. 3. Восстановление губки из небольшого фрагмента тела имеет свои особенности, связанные, в первую очередь, с изменением полярности нового индивида относительно полярности исходной губки. Чипсы представляют собой квадратный фрагмент стенки тела губки размером около 2х2 мм. Его внутренняя поверхность выстлана хоаноцитами, наружная поверхность выстлана Т-образными экзопинакоцитами. Процесс регенерации новой губки мы разделили на пять стадий (см. отчет за 2019 и 2020 гг.). На 1-й стадии фрагмент начинает выгибаться, подворачивая свои края на сторону поверхности, выстланной хоанодермой. На 2-й стадии на краях раневых поверхностей начинает формироваться полупрозрачная регенерационная мембрана. на 3-й стадии РМ замыкается, в результате чего регенерат приобретает сферообразную форму. На 4-й стадии в участках РМ, ближайших к бывшим краям вырезанного фрагмента, происходит обратная трансдифференцировка эндопинакоцитов в хоаноциты в центростремительном направлении, а также появления первых спикул. На 6 дпо практически вся РМ становится выстлана хоаноцитами изнутри, а количество спикул увеличивается. Следует отметить, что вплоть до этой стадии размеры регенерата остаются приблизительно неизменными. На 5-й стадии осуществляется переход от сферической формы регенерата к удлиненной, и далее, к трубчатой, что сопровождается постепенным увеличением его в размерах. Поверхности, соответствующие бывшему вырезанному фрагменту губки и бывшей РМ, хорошо различимы по своей наружной выстилке. На 16 дпо регенерат становится похож на функционирующую губку. Таким образом: 1) Т-образные экзопинакоциты являются клеточным источником для формирования экзопинакодермы регенерационной мембраны и, впоследствии, стенки тела новой губки и они участвуют в процессе вытягивания сферического регенерата трубчатую форму; 2) Процессы трансдифференцировки хоаноцитов в эндопинакоциты и их обратной трансдифференцировки, а также уплощение и распространение Т-образных экзопинакоцитов являются базовым механизмом эпителиальных морфогенезов, приводящих к восстановлению целой функционирующей губки из небольшого фрагмента стенки её тела. 4. Восстановительные процессы при реагрегации диссоциированнных клеток. У L. variabilis процесс реагрегации клеток происходит довольно медленно – первичные агрегаты появлялись в культурах лишь к 24 часам после диссоциации (чпд). Диссоциация клеток приводит к их массовой дедифференциации: эпителиальные клетки – хоаноциты и пинакоциты – принимают амебоидный фенотип. В составе первичных многоклеточных агрегатов морфологически отличимы два типа клеток: хоаноциты и амебоциты. Идентифицировать другие типы клеток морфологическими методами оказалось невозможно. В ходе своего развития первичные агрегаты преобразовываются в ранние примморфы к 5-7 суткам после диссоциации (спд). Они имеют больший размер и более ровные очертания. В некоторых культурах ранние примморфы способны к дальнейшему развитию. Их поверхность покрывалась экзопинакодермой. После эпителизации внутри примморфов появляются полости, которые являются первым признаком начала восстановления водоносной системы. На 10 спд начинается процесс восстановления скелета. Настоящие примморфы с первыми полостями водоносной системы и новообразованными триактинами были последней стадией реагрегации клеток L. variabilis. Дальнейшего их развития в культурах не происходило, но они могли сохранять жизнеспособность вплоть до 25 спд. Таким образом, несмотря на высокое многообразие способов регенерации Leucosolenia, разнообразие морфогенетических механизмов, которые их сопровождают, весьма ограничено. Репаративная регенерация идет по типу морфаллаксиса. В основе этих механизмов, кроме случая восстановления губки из диссоциированных клеток, находятся перегруппировки неповрежденных тканей. Они сопровождаются многочисленными трансдифференцировками хоаноцитов. Основной вклад в образование РМ вносят клетки экзопинакодермы и хоанодермы. Роль клеток мезохила в регенерации остается неуточненной. Морфологические преобразования, происходящие при регенерации, укладываются в рамки понятия эпителиальных морфогенезов, в первую очередь, уплощение и растягивание эпителиев. Клеточными основами этого морфогенеза является изменение конфигурации элементов цитоскелета: актиновых филаментов и системы микротрубочек при распластывании Т-образных и кубических эпителиальных клеток в плоские, а также обратный процесс колумнаризации. Исследованные особи пещерных полихет принадлежат к новому для науки виду - Laubierpholoe massiliana sp. nov. Это первая находка рода Laubierpholoe в Средиземном море. Новый вид отличается от других видов рода тем, что обитает на мягких грунтах и не ведет интерстициальный образ жизни, и несколькими морфологическими признаками: брюшные щупальцевидные усики немного короче или имеют ту же длину, что и спинные; наличием двузубых неврохет, длиной тела и количеством сегментов. Описание нового вида вынудила нас пересмотреть диагноз рода Laubierpholoe и подсемейства Pholoinae. Молекулярно-филогенетический анализ подтвердил принадлежность нового вида к роду Laubierpholoe, а также монофилию рода. Приведены сравнительные таблицы с эколошическими и морфологическими характеристиками для всех видов Laubierpholoe и для всех родов подсемейства Pholoinae. Обсуждается экология нового вида и его адаптация к пещерному образу жизни. Разработан определительный ключ для всех видов Laubierpholoe. Собран и обработан материал по пелагическим полихетам Южного и Атлантического океанов. Часть образцов отсеквенирована для таксономических исследований. Начата работа по секвенировнию Halicryptus spinulosus из Восточно-Сибирского и Чукотского морей. Продолжается работа над созданием трёхмерных реконструкций каобангид. Молекулярно-генетическое исследование P. caudatus из разных локаций Арктики показало чрезвычайно высокую вариабельность митохондриальных генов 16S и COI, небольшую вариабельность 28S, 18S и FoxQ2, и неконгруэнтность одногенных филогенетических деревьев, построенных по каждому из этих генов в отдельности, что может свидетельствовать либо о неполном видообразовании, либо о митохондриальной интрогрессии. Опубликована статья по исследованию популяционной генетики Priapulus caudatus в Арктике. Подготовлена и подана в журнал статья по разнообразию пелагических полихет атлантического сектора Южного океана, и начата работа над следующей публикацией по разнообразию пелагических полихет Южной и Центральной Атлантики. Описание новых видов пелагических полихет Lopadorrhynchidae и Typhloscolecidae является важным этапом нашей работы по ревизии этих семейств. Продолжается обработка данных по исследованию популяционной генетики C. capillata, C. tzetlinii. Карта гаплотипов по СО1 для C. capillata и C. tzetlinii показывает эволюционную молодость второго вида по сравнению с первым, а также интересную, с популяционной точки зрения, изолированность беломорских медуз. Продолжается работа над фаунистическим обзором фауны литоральных полихет Магаданского заповедника и полихет Чаунской губы Восточно-Сибирского моря. Исследование ультраструктуры Caobangia billetti продвигается в рамках студенческого магистерского диплома, продолжается работа над сборкой трёхмерных реконструкций и над ультраструктурными исследованиями кровеносной и половой системы (ТЭМ), начата работа над написанием статьи. Результаты исследования ультраструктуры Caobangia billetti показало, что кровеносная система этих животных представляет собой очень сложную разветвлённую систему лакун, что несвойственно мелким аннелидам. Реконструкция этой системы и её топология относительно остальных систем органов пока находится в процессе. По внешнему строению обитающие в Белом море моллюски рода Asperspina более всего напоминают Asperspina murmanica из Баренцева моря и Asperspina rhopalothecta из Средиземного моря. Однако, в отличие от этих двух видов, беломорские моллюски обитают в сублиторали на глубине 15-20 м. Два вида Asperspina были описаны из сублиторальных местообитаний: Asperspina brambelii и Asperspina loricata. Однако, они отличаются от беломорских представителей по внешней морфологии и строению радулы. Согласно данным молекулярно-филогенетического анализа, в сублиторали Белого моря встречаются два вида рода Asperspina. Они формируют единую кладу с представителями сублиторального вида Asperspina brambelii. Один вид беломорских Asperspina встречается в Кандалакшском и Онежском заливах, второй вид — только в Онежском заливе. При этом второй вид Asperspina из Онежского залива реконструируется базально по отношению к остальным видам клады. В анализе отсутствуют последовательности для баренцевоморского вида Asperspina murmanica, что говорит о необходимости сбора материала на Баренцевом море с целью дальнейших исследований. Реконструкция анцестрального состояния строения буккального вооружения голожаберных моллюсков подотряда Doridina Были выявлены ключевые эволюционные события и анцестральные признаки строения буккального вооружения: 1. Буккальное вооружение в эволюционной истории было потеряно один раз у представителей надсемейства Phyllidioidea. 2. Анцестральное состояние буккального вооружения у всех Doridina: радула широкая (более 50 зубов в поперечном ряду), количество рядов – не определено, симметричная (левый и правый полуряды не смещены друг относительно друга), наличие рахидального зуба – не определено, форма латеральных зубов – серповидные, наличие зубчиков на латеральных зубах – не определено, маргинальные зубы отсутствуют, лабиальная кутикула есть, скульптура лабиальной кутикулы – не определено. 3. Наиболее близкое к анцестральному состоянию строение буккального вооружения выявлено у представителей групп Bathydoridoidea, Cadlinidae и Cadlinellidae. 4. В эволюционной истории Doridina один раз произошёл переход от всеядности к питанию губками (подкласс Demospongiae), одна группа (сем. Aegiridae) затем перешла к питанию известковыми губками, также два раза произошёл независимо переход к питанию мшанками и асцидиями (в надсемействах Onchidoridoidea и Polyceroidea). 5. В связи с переходом к питанию объектами, не относящимися к губкам, у представителей Onchidoridoidea и Polyceroidea буккальное вооружение имеет строение, резко отличное от анцестрального состояния: радула в целом уже (меньше 50 зубов в поперечном ряду), появляются маргинальные зубы, характерна физическая асимметрия радулы (правый и левый полуряды смещены друг относительно друга). 6. Физическая асимметрия радулы также проявляется функционально. Вероятно, в процессе питания мшанками или асцидиями лучше, когда левая и правая половины радулы работают независимо друг от друга. В пользу функционального значения асимметрии также говорит то, что у представителей Polyceroidea и Onchidoridoidea, перешедших от мшанок и асцидий к питанию другими объектами (например, иглокожими, моллюсками или многощетинковыми червями), физическая асимметрия радулы выражена слабее или вовсе отсутствует. Был подготовлен черновой текст публикации по данным результатам. Также основные результаты были доложены на международном малакологическом конгрессе (World Congress on Malacology-2022). В 2022 году исследовались морфология, таксономия, филогения и паразито-хозяинные отношения ракообразных класса Thecostraca. По материалам исследований опубликован а 1 статья и ещё 3 сданы в печать. Проведён полноценный полевой сезон, в ходе которого исследовались различные морские прибрежные сообщества, расположенные вдоль восточного побережья Малайзии. Полевые работы включали исследования коралловых сообществ и ассоциированных с ними паразитических ракообразных Ascothoracida, а также сбор личиночных стадий ракообразных Facetotecta и паразитических усоногих ракообразных Rhizocephala. Из Ascothoracida нам удалось собрать представителей трёх родов (Sessilogoga, Baccalaureus и Zibrowia), являющихся эндопаразитами трёх различных групп кораллов: антипатарий, зоантарий и склерактиний соответственно. Анализ стабильных изотопов δ13C и δ15N свидетельствует о прямом паразитическом питании этих аскоторацид тканями их хозяев. Интересно, что особи Baccalaureus, обитающие в зоантариях в Малайзии, могут питаться их тканями. Хотя, ранее нами установлено, что особи Baccalaureus из Тайваня не питаются хозяином и могут являться оппортунистами. Маловероятно, что такая разница изотопных показателей между паразитами может быть связана с межвидовыми различиями в питании, так как нет существенных различий в строении ротового аппарата и локализации в коралле аскоторацид рода Baccalaurues из Тайваня и Малайзии. Полученные столь различные изотопные данные не могут дать однозначного ответа о питании Baccalaureus, и требуют дальнейших иследований для разгадки этого вопроса. Нами исследованы морфология, филогения и жизненные циклы уникальных паразитических ракообразных Facetotecta, известных только по личиночным стадиям. Впервые установлено, что кроме самого рода Hansenocaris s.s., включающего 5 валидных видов и несколько неописанных форм из Мирового океана, в пределах Facetotecta имеются ещё 3 монофилетических таксона рангом не ниже родового. Реконструирован общий план строения циприсовидных личинок Facetotecta и выявлены плезиоморфные и апоморфные состояния признаков для всех известных Y-циприсов, которые отличают их от циприсовидных личинок остальных Thecostraca. Впервые составлен обзор систематики Facetotecta, детально изучены структурные особенности каждой известной функциональной стадии их жизненного цикла. Сам жизненный цикл Facetotecta исследован с точки зрения филогенетического и экологического контекста ракообразных класса Thecostraca. В рамках программы «изучения морских и прибрежных экосистем Белого моря» на базе Соловецкого филиала ББС МГУ им. Перцова в 2022 г. продолжены мониторинговые наблюдения птиц Соловецкого архипелага и сопредельных территорий Онежского залива. Данные исследования включены в международные программы: «Изучение морских птиц Баренцрегиона» 1992-2022 гг. Проект «Кадастр колоний морских птиц Баренцева и Белого морей», программа «Colony». С 2012 г. начата программа «Seatrack» (Норвегия, Исландия, Великобритания, Россия). Программа продолжена до 2022 г. Получены данные по датам прилета и первых кладок, гнездовой численности, величине кладок и параметрах яиц для видов мониторов (обыкновенная гага Somateria molissima (L.), камнешарка Arenaria interpres (L.), кулик-сорока Haematopus ostralegus L., серебристая чайка Larus argentatus Pontopp., клуша Larus fuscus L., сизая чайка Larus canis L., полярная крачка Sterna paradisaea Pontopp., атлантический чистик Cepphus grylle (L.). Проведены наблюдения за весенним и осенним пролётом птиц. Белощекой казарки (самый массовый вид) на весеннем пролете учтено – 500 ос. на осеннем пролете учтено - 17000 птиц). По программе SEATRACK в 2022 г. поймано 141 гага. Снято логгеров - 12. Повторно повешено – 4. Данные логгеров снятых в 2021 г. обработаны. Получены данные по гнездовой биологии наземных птиц Соловков = на контрольных площадках найдено более 160 гнезд, в основном, воробьиных птиц. Данные обрабатываются. Отмечена низкая численность вполне обычных в предыдущие годы серой мухоловки, чечевицы, садовой камышевки, садовой славки, барсучка. Не отмечены вовсе - пеночка трещетка, таловка. Список видов птиц Онежского залива дополнен новым видом – большая белая цапля отмечена в пос. Соловецкий 11-15.07.2022. Отмечен залет удода 29.09.2022 (вторая встреча на Соловках).
3 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. Разнообразие, структура и функционирование морских и прибрежных экосистем
Результаты этапа: 1) Изучение макромицетов Севера России. Проанализированы результаты 9 лет наблюдений за плодоношением макромицетов на постоянных пробных площадях, заложенных на верховых болотах в среднетаежной подзоне Западной Сибири. Обработана коллекция из более 500 образцов, произведено секвенирование последовательностей ДНК региона ITS1-5.8S-ITS2. Выявлено 95 видов из 33 родов и трех классов. При изучении морфологически определенных таксонов с помощью молекулярно-генетических методов, было выявлено скрытое разнообразие внутри сложно диагностируемых таксонов в родах Cortinarius, Galerina, Gymnopus и Russula, а также присутствие в сообществах предположительно новых для науки видов Arrhenia sp., Cortinarius spp. (5), Galerina spp. (3), Gymnopus sp., Gymnopilus sp., Mycena sp., Omphaliaster sp., Xeromphalina sp. Описана фенология плодоношения сообществ грибов верховых болот, произведено сравнение полученного таксономического списка с литературной базой данных, созданной на основе 120 работ, посвященных сообществам макромицетов верховых болот в мире. Получено представление о таксономической и количественной структуре сообществ макромицетов верховых болот Западной Сибири. В ходе работы над коллекцией макромицетов лесных сообществ Западной Сибири из гербария Югорского государственного университета (YSU) выявлены первые находки для Сибири видов Lentinellus sublineolatus R. H. Petersen и Microglossum viride (Schrad. ex J. F. Gmel.) Gillet, а также первая для Западной Сибири находка Hypsizygus marmoreus (Peck) H. E. Bigelow. Находки подтверждены гербарными образцами, которые хранятся в гербарии Югорского государственного университета (YSU). Даны аннотации, содержащие сведения о местонахождении, местообитании и распространении, приведены данные коллекторов и авторов определения, гербарные номера и номера последовательностей Genbank. Произведен морфологический и филогенетический анализ ассоциированных с лиственницей образцов рода Suillus, собранных на территории Сибири и Дальнего Востока и имеющих необычные морфологические признаки: ярко-желтые базидиомы, с кирпично-красными точками на поверхности шляпки, белым, сереющим на вмятинах гименофором и толстым клейко-перепончатым двойным частным покрывалом. Изучение морфологических особенностей и филогенетический анализ по трем локусам (ITS+ TEF 1α +LSU) подтвердили принадлежность указанной североазиатской коллекции к новому для науки виду. Предложен новый таксон Suillus kovalenkoi. Представлены полные морфологические описания, цветные фотографии, сравнение со схожими видами и филогенетическое древо. В ходе полевого сезона 2023 года в окрестностях Беломорской Биологический Станции на полуострове Киндо было собрано 70 образцов микологической коллекции из 15 родов. Образцы снабжены фотографиями живых плодовых тел, хранятся в рабочей коллекции Звягиной Елены Анатольевны, база данных находок доступна через запрос на портале GBIF. 2) Изучение грибов, ассоциированных с полухордовым кишечнодышащим Saccoglossus mereschkowskii из Белого моря. Из образцов, включающих особи S. mereschkowskii, ил из их местообитания, морскую воду из их местообитания и норки данных животных, было выделено 72 изолята грибов (ил – 46 изолятов, морская вода – 10 изолятов, поверхность животного – 7 изолятов, кишечник животного – 3 изолята, норки животного – 6 изоялтов), из которых до вида было определено 50 изолятов. Они относятся к 23 видам из 14 родов, 10 семейств, 9 порядков, 8 классов и 3 отделов. 22 изолята удалось определить лишь до более высоких таксонов: до рода – 20 изолятов, до отдела – 2 изолята. Молекулярно-генетическими методами было идентифицировано 50 изолятов, 22 изолята были определены по морфолого-культуральным признакам. На теле отобранных из естественной среды особей S. mereschkowskii поражений грибами обнаружено не было. Также грибы не были обнаружены в осевом комплексе и на жаберных перегородках изучаемых животных. Из образцов ила, морской воды, смывов с поверхности S. mereschkowskii и внутренних органов (кишечника) были выделены как мицелиальные, так и дрожжевые грибы, а из норок – только мицелиальные грибы. Из смывов с поверхности тела S. mereschkowskii, из их кишечника и норок были выделены мицелиальные грибы Aspergillus versicolor, Cladosporium allicinum, Penicillium bialowiezense, P. corylophilum, P. verrucosum, Plectosphaerella plurivora, Sarocladium kiliense, Umbelopsis ramanniana. Вид дрожжевого гриба Rhodotorula diobovata встретился только в морской воде, а дрожжи R. mucilaginosa ещё в иле и кишечнике. Вид мицелиального гриба Penicillium roseopurpureum был выделен как из морской воды, так и со смывов с поверхности. Только в иле были отмечены мицелиальные грибы Acremonium fuci, Botrytis cinerea, Penicillium montanense, P. rubens, P. thomii, Pseudeurotium bakeri, Scytinostroma galactinum, Tolypocladium cylindrosporum, Trichoderma harzianum. Видами, встречающимися как в морской воде, так и в иле, оказались дрожжи Cutaneotrichosporon dermatis и мицелиальные грибы Penicillium brevicompactum, P. chrysogenum. Мицелиальные грибы родов Aspergillus и Penicillium встречаются в образцах ила, морской воды и смывов с поверхности S. mereschkowskii. Из полученных изолятов была создана рабочая коллекция грибов, которые в дальнейшем использовались для проверки возможности их роста на питательной среде на основе S. mereschkowskii, воздействия слизи S. mereschkowskii на них, тестирования способности роста на теле S. mereschkowskii при искусственном заражении. В процессе осмотра поверхностей 3-х особей S. mereschkowskii на СЭМ нами не был обнаружен мицелий, однако были отмечены структуры, морфологически напоминающие бактерии и споры грибов 3) Изучение грибов и лабиринтуломицетов с талломов красных водорослей Phycodrys rubens и Odonthalia dentata С талломов красных водорослей было выделено 6 культур лабиринтуломицетов. С талломов ламинариевых водорослей – 4 культуры. Для всех из них наработана биомасса для генетических исследований. При исследовании грибов, обитающих на талломах красных водорослей Odonthalia dentata и Phycodrys rubens, обнаружено следующее. Дрожжевые грибы были более многочисленны, чем мицелиальные. При этом разнообразие было выше у мицелиальных. Дрожжи относились к 1 морфотипу аскомицетного и 10 – базидиомицетного аффинитета. Мицелиальных было обнаружено 28 морфотипов, из которых 21 был идентифицирован до уровня вида, а 7 – до уровня рода. Все мицелиальные морфотипы относились к отделу Ascomycota. Чаще других встречались Penicillium chrysogenum и Pseudogymnoascus pannorum, остальные виды были представлены единичными колониями. Всего было обнаружено 4 вида мицелиальных грибов, присутствующих на талломах обоих видов водорослей: Paradendryphiella salina, Penicillium chrysogenum, Pseudogymnoascus pannorum, Trichoderma polysporum. Видовые составы мицелиальных грибов разных локаций и видов водорослей заметно различались между собой. Основным фактором, влияющим на численность и разнообразие микобиоты, по-видимому, является интенсивность приливно-отливных течений. По результатам изучения грибов, ассоциированных с талломами красных водорослей Odonthalia dentata и Phycodrys rubens, сделаны два доклада на двух конференциях. 4) Изучение закономерностей эволюции прибрежных водоемов в ходе прогрессирующей изоляции от моря. Проведено наблюдение за годовой динамикой фитопланктона в прибрежной меромиктической лагуне на Зеленом мысе, которая находится на ранней стадии отделения от моря и еще связана с ним во время полной воды. Изучен состав, численность и биомасса фитопланктона в различных слоях воды с января по ноябрь, проведено сравнение с динамикой фитопланктона в море, а также выделены абиотические факторы, определяющие динамику структуры фитопланктона. В исследованиях участвовали сотрудники кафедры гидробиологии Биологического факультета МГУ. По договору о научном сотрудничестве совместно со специалистами из Института клеточного и внутриклеточного симбиоза УрО РАН определен таксономический состав гетеротрофных и миксотрофных протистов в водоеме с неустойчивой стратификацией (оз. Кисло-Сладкое). Выявлено 97 морфотипов протистов, включая 43 вида из «скрытого биоразнообразия», определенные молекулярно-генетическими методами. Обнаружены существенные различия в структуре сообщества протистов в условиях устойчивой стратификации водоема и восстановившейся после эпизода ее нарушения. Методом ДНК метабаркодинга по гену 16S рРНК впервые определены таксономический состав и вертикальная структура сообществ прокариот. В другом водоеме, лагуне на Зеленом мысе, с помощью световой и сканирующей электронной микроскопии изучено разнообразие и вертикальная структура сообществ протистов; выявлено 68 видов и неидентифицированных до вида морфотипов. Наибольшее количество обнаруженных видов являются представителями Alveolata, Stramenopiles, Holozoa и Discoba. Эта тема выполняется в рамках диссертационной работы аспирантки ИКВС УрО РАН Ю.В. Миндолиной при научном консультировании Е.Д.Красновой. Исследованы состав и структура сообщества аноксигенных фототрофных бактерий в оз. Большие Хрусломены на о. Олений (окрестности пос. Лесозаводский) в зимнее время в сотрудничестве с Институтом микробиологии РАН. Вместе с учебной группой кафедры биофизики физического факультета МГУ в ходе летней беломорской практики сделана оценка сырой биомассы нитчатых водорослей в озере Кисло-Сладкое. Суммарная биомасса водорослевых матов, лежащих на дне, плавающих в толще воды и всплывших на поверхность водоема в августе 2023 г. составила около 8 тонн. Совместно со старшим научным сотрудником Атлантического отделения Института океанологии РАН проанализированы особенности состава, структуры и количественных показателей зоопланктона в четырех стратифицированных водоемах, расположенных на побережье Белого моря. В зависимости от степени изоляции от моря и вариаций солености водоемов изменялось число видов, их вертикальное распределение и численность всего зоопланктона. Отмечен рост общей численности зоопланктона при усилении изоляции водоема от моря. Впервые в зимнее время выполнены подводные измерения спектров проходящего света в прибрежной зоне моря, в водоемах на разных стадиях изоляции и в нескольких пресных озерах. Летом проведены повторные измерения и расширен круг исследованных объектов. Это совместное исследование с профессором каф. биофизики физического факультета МГУ В.А. Лобышевым. По мере усиления изоляции водоема происходит закономерный сдвиг спектра проходящего света в направлении более длинных волн, связанный с увеличением концентрации гуминовых веществ и уменьшением глубины фотической зоны, что накладывает ограничения на эффективный пигментный состав микроорганизмов в хемоклине и определяет их таксономический состав. В результате совместных исследований с отделом спектрально-оптических методов кафедры общей физики физического факультета МГУ подтверждена гипотеза о возрастании концентрации гуминовых веществ в поверхностном слое стратифицированных водоемов по мере усиления изоляции водоеме; выявлена высокая отрицательная корреляция между коэффициентом поглощения света в ультрафиолетовом диапазоне и соленостью воды. Обнаружено единообразие некоторых спектрально-оптических показателей для водоемов района исследований. Выявлены оптические признаки эвксинных условий в стратифицированных водоемах, основанные на корреляции поглощения света в ультрафиолетовом диапазоне, свойственного окрашенной форме растворенного органического вещества (CDOM) с соленостью воды, различиях квантового выхода флуоресценции CDOM в разных слоях воды. Еще один признак – высокая концентрация бактериохлорофиллов зеленых серных бактерий. Для разработки методов количественного определения хлоросомных бактериохлорофиллов в клетках бактерий или в пробах природной воды изучены спектральные характеристики бактериохлорофиллов d и e в разных органических растворителях и их смесях. Методом низкотемпературной флуоресценции совместно с лабораторией молекулярной фотобиологии кафедры биохимии биофака МГУ оценены различия пигментного состава в популяциях микрофототрофов из водных слоев озера Кисло-Сладкое, которые свидетельствуют о филогенетической адаптации фитопланктонных сообществ на разных глубинах. С участием студентов каф. физиологии растений Биофака МГУ во время летней полевой практики выполнено несколько задач, нацеленных на изучение взаимодействия фототрофных организмов со средой в водоемах с сильной вертикальной неоднородностью. Оценка межгодовой вариабельности пигментного состава фототрофов в хемоклине пяти водоемов показала, что в типологическом ряду по мере усиления изоляции пигментный состав становится более стабильным. С применением спектрофотометрии было определено происхождение клептопластид динофлагеллят Dinophysis в лагуне на Зеленом мысе от жгутиконосцев с синей пигментацией, которые обитают в том же слое воды. Измерения фотосинтетической активности разных источников первичной продукции указывают на высокую активность альго-бактериальных и водорослевых матов и покрытосеменного водного растения Ruppia maritima L. Большой комплекс методов, включающих гидрологические наблюдения, аэрофотосъемку с дрона, эхолотирование дна с лодки, геоморфологический и литологический анализ, гранулометрию донных осадков и определение содержания органического углерода и азота, диатомовый, радиоуглеродный и изотопный анализы, а также гидробиологические исследования, был использован для реконструкции истории изоляции от моря озера Кисло-Сладкое. Результат – цифровая модель динамики берега. До середины 1500-годов н.э. береговая линия была ровной, в конце XIX века из-за поднятия дна возник остров и хорошо промываемый пролив, к середине XX в. остров разросся и пролив стал лагуной с двумя протоками, один из которых закрылся во 2 половине 20-го века, после чего лагуна приобрела облик озера. По договору о научном содружестве с Кандалакшским заповедником проведены гидрологические и гидробиологические наблюдения за формированием придонной аноксии в губе Лобаниха на острове Великий. Наблюдения последних четырех лет указывают на регулярный сезонный характер аноксии. Установлено, что ее появлению предшествует цветение диатомовых водорослей в планктоне. В бентосе, зоопланктоне и фитопланктоне выявлены виды-индикаторы аноксии, которые поселяются на границе аэробной и анаэробной зон. Исследовано современное гидрологическое состояние водоемов губы Канда, искусственно отделенной от моря губы в начале XX века. Работа проходит в сотрудничестве с Институтом океанологии РАН. В сотрудничестве с Лабораторией физико-геологических исследований им. А.П. Лисицына Института океанологии РАН выполнен анализ содержания тяжелых металлов в донных осадках нескольких водоемов. Mn и Cr оказались наиболее показательными индикаторами литогенного вещества. Значимые различия между разными стадиями отделения водоемов от моря установлены для содержания в осадках органического углерода, серы, а также валового содержания Cu, Mo, Cd и U. 5) Изучение представителей семейства Orbiniidae, относимых к виду Leodamas chevalieri из типового местообитания (Сенегал) и из Персидского залива Как молекулярные методы (дерево по COI и ITS2 и методы разделения видов PTP и ASAP), так и морфологические данные выявили наличие как минимум двух (и, возможно, больше) видов в Арабском регионе. Оба они отличались от экземпляров L. chevalieri из типового местонахождения (Сенегал). Один из этих видов, найденный как в Персидском заливе, так и в Омане, был определен как Leodamas gracilis, а другой (обнаружен только в Персидском заливе) является новым видом для науки. Leodamas chevalieri (Fauvel, 1902) был описан с побережья Сенегала (Западная Африка). Этот вид не имеет уникальных черт, позволяющих сразу отличить его от других видов рода; единственным таким признаком считалось отсутствие вильчатых щетинок в абдоминальных нотоподиях (Blake, 2017). Мы впервые с момента первого описания вида (1902 г.) исследовали типовые материалы L. chevalieri, которые хранятся в Парижском музее естественной истории, с помощью световой и сканирующей электронной микроскопии. Помимо этого, мы изучили нетиповые экземпляры, собранные у берегов Сенегала. Это позволило нам сделать подробное переописание этого вида, выявить мелкие делали в строении параподий и щетинок и уточнить видовой диагноз. Оказалось, что вильчатые щетинки в абдоминальных нотоподиях имеются у типовых экземпляров, а значит, единственный отличительный признак вида был указан ошибочно. Для того, чтобы различать похожие виды, необходимо рассматривать расположение, форму и размер торакальных неврохет и форму абдоминальных невроподиальных ацикул. Было показано, что торакальные неврохеты у типовых и нетиповых экземпляров расположены в пять рядов, первый ряд развит только в дорсальной части, последний ряд – только в вентральной и загибается вперед под предыдущие ряды. Торакальные неврохеты у взрослых червей в основном все гладкие, небольшая зазубренность появляется в задних рядах. Ювенильные особи имеют зазубренные неврохеты. Абдоминальные ацикулы от почти прямых до слегка изогнутых. Новый вид Leodamas, найденный повсеместно на побережье Кувейта, морфологически очень похож на L. chevalieri, но отличается от последнего рядом признаков. Он имеет меньшее число торакальных сегментов (17-21 вместо 21-23); в торакальных невроподиях первый ряд почти такой же длины, как последующие, бывает укорочен третий или четвертый ряд. Абдоминальные ацикулы от почти прямых до крючковидных, согнутых под углом 180 градусов. Наша работа первая, в которой исследованы митохондриальные и ядерные молекулярные маркеры для L. chevalieri и нового вида из Кувейта. Генетические дистанции, разделяющие Leodamas sp.nov. от ближайших родственных видов составляли 6%, как для COI, так и для ITS2. Leodamas gracilis (Pillai, 1961) описан из Цейлона (ныне Шри-Ланка). Он легко отличается от всех остальных видов рода по торакальным брюшным щетинкам – их передний ряд образован мощными коническими шипами, гораздо более толстыми и гладкими, чем остальные неврохеты. Впоследствии этот вид был найден и переописан из Вьетнама (Gallardo, 1968) и Таиланда (Eibye-Jacobsen, 2002). Эти черви немного отличались от первоописания в незначительных деталях, однако, без сомнения, принадлежали к тому же виду. Часть особей, собранных нами в Персидском заливе и Омане, имеют такие же шипы в торакальных невроподиях, а кроме того, соответствуют описаниям L. gracilis по размеру, числу торакальных сегментов, форме параподий, мощным ацикулам в абдоминальных невроподиях. Наши находки этого вида в Арабском регионе расширяет ареал L. gracilis к западу и северу. Интересно, что в Кувейте этот вид был найден исключительно на островах – в основном на о. Файлака, и один экземпляр на о. Ауха, тогда как вдоль всего побережья страны доминировал новый вид, ранее определяемый как L. сhevalieri. В то же время в Омане L. gracilis был доминирующим видом, а новый кувейтский вид не был найден вовсе. В нашем исследовании впервые получены сиквенсы для митохондриальных и ядерных молекулярных маркеры L. gracilis. Генетические дистанции, разделяющие L. gracilis от ближайших родственных видов, были более 14% как для COI, так и для ITS2. Таким образом, наша работа позволяет понять границы морфологической и генетической изменчивости нескольких видов рода Leodamas, уточнить ареалы этих видов, изменить фаунистические списки для Арабского региона. Эти результаты были представлены на 14 международной конференции по полихетам в Стелленбоше (ЮАР). 6) Изучение генетического разнообразия приапулид на примере Halicryptus spinulosus, популяционной структуры двух видов Cyanea и разнообразия пелагических полихет. Молекулярно-генетическое исследование H. halicryptus из разных локаций Арктики, так же, как и для P. caudatus показало чрезвычайно высокую вариабельность митохондриальных генов COI, что может свидетельствовать о неполном видообразовании. Карта гаплотипов по СО1 для C. capillata и C. tzetlinii показывает эволюционную молодость второго вида по сравнению с первым, а также интересную, с популяционной точки зрения, изолированность беломорских медуз. В изученном материале из пролива Брансфилда, моря Уэдделла и Южных Оркнейских о-вов выявлено 17 видов голопелагических полихет, в том числе Alciopini (2), Lopadorrhynchidae (4), Iospilidae (1), Typhloscolecidae (6), Tomopteridae (4). Описано три новых вида Typhloscolex keldyshi sp. nov., Pelagobia albertych sp. nov. и Pelagobia torquata sp. nov.; также на основе молекулярных данных мы предлагаем восстановить Pelagobia viguieri Gravier, 1911. 7) Изучение брюхоногих моллюсков рода Asperspina из Баренцева и Белого морей. Согласно результатам филогенетического анализа один из беломорских видов Asperspina, встречающийся как в Кандалакшском, так и в Онежском заливах, по-видимому, является конспецифичным A. murmanica. Видовая идентичность второго вида, обитающего только в Онежском заливе в районе Кемских шхер, остается пока под вопросом. 8) Изучение паразитических ракообразных класса Thecostraca. В 2023 году исследовались морфология, таксономия, филогения и паразито-хозяинные отношения ракообразных класса Thecostraca. По материалам исследований опубликованы 3 статьи и ещё 3 сданы в печать. В частности, нами опубликована статья, в которой впервые исследованы трофические связи аскоторацид и их хозяев. Было исследовано питание эндопаразитических аскоторацид из родов Petrarca (4 вида) и Baccalaureus (4 вида), обитающих на Тайване в галлах склерактиний рода Turbinaria и в гастральной полости зоантарий рода Palythoa соответственно (Kolbasov GA, Zalota AK, Chan BKK. 2023. Trophic ecology of crustacean endoparasites Petrarca and Baccalaureus (Ascothoracida, Thecostraca) in scleractinian and zoantharian corals. Marine Ecology Progress Series, 715:69-78. https://doi.org/10.3354/meps14358). Анализ стабильных изотопов δ13C и δ15N Petrarca и хозяина - склерактиниевого коралла Turbinaria выявил сходные изотопные сигнатуры паразита и хозяина (δ13C -11.77-12.69 ‰; δ15N 3.66-5.52 ‰). Это говорит о том, что Petrarca получает углерод и азот от своего хозяина-коралла (питается им). Petrarca обладает развитыми мандибулами с рядом острых и частых зубов, служащих для отрезания коралловой ткани, максиллулы со сложными зубами и массивные максиллы принимают участие в дальнейшем пережевывании пищи. Напротив, анализ стабильных изотопов δ13C и δ15N у аскоторацид рода Baccaulaures и его хозяина-зоантарии рода Palythoa выявил, что значения этих изотопов у паразита и хозяина разошлись на два основных кластера с разницей более 12 ‰. Совершенно очевидно, что Baccalaureus не питается своим хозяином. Ротовой аппарат Baccalaureus имеет редуцированные ротовые конечности со слабым вооружением. Очевидно, что Baccalaureus является оппортунистом, который подворовывает пищу непосредственно из гастральной полости хозяина, что приводит к большим вариациям значений δ13C и δ15N. Проведён полноценный полевой сезон, в ходе которого исследовались различные морские прибрежные сообщества Тайваня (биостанция на Green Island). Полевые работы включали исследования коралловых сообществ и ассоциированных с ними паразитических ракообразных Ascothoracida, а также сбор личиночных стадий ракообразных Facetotecta. Из Ascothoracida на Тайване нам удалось собрать представителей четырёх родов (Synagoga, Baccalaureus, Petrarca и Zibrowia), являющихся паразитами трёх различных групп кораллов: антипатарий, зоантарий и склерактиний. Сейчас с помощью метода стабильных изотопов оценивается их трофическая экология. Нами проведён анализ трофических связей аскоторацид родов (Sessilogoga, Baccalaureus и Zibrowia), собранных в 2022 году в Малайзии (Zalota A.K., Savchenko A.S., Miroliubov A.A., Waiho K., Fazhan H., Chan B.K.K., Kolbasov G.A. Parasitism in coral reefs: Trophic ecology of crustacean ascothoracidan parasites and their coral hosts from Malaysia. Zoology, in press). Sessilogoga и Zibrowia имеют схожие δ13C со своими хозяевами (в среднем разница не более 1‰), и δ15N чуть ниже (в среднем разница 2‰) что близко к среднему трофическому шагу. Таким образом, полученные данные указывают на прямое паразитическое питание симбионтов тканями их хозяина. Очень близкие показатели δ13C и δ15N у хозяина Antipatharia и симбионта (паразита) Sessilogoga указывает на то, что симбионт может питаться как тканями коралла, так и изымать из гастроваскулярной системы пищу у хозяина. Как и для тайваньского материала, наиболее интересен полученный результат для пары: хозяин -зоантария Palythoa, симбионт - Baccalaureus. Наши результаты показали очень большую изотопную нишу для Palythoa sp., где значения δ13C колеблются от -16 до -11.5‰ и для δ15N от 2.9 до 4.2‰. Тогда как для паразита Baccalaureus эти значения колеблются от -15.8 до -11.3 ‰ для δ13C и от 3.9 до 8‰ для δ15N. Такие различия исключают возможность питания паразита тканями хозяина и отражают достаточно широкий спектр пищевых источников для паразита. Эти результаты схожи с теми, что мы получили для Baccalaureus sp. из Тайваня (Kolbasov et al. 2023). Поэтому мы делаем вывод, что Baccalaureus является пищевым оппортунистом и «подворовывает» пищу из гастральной полости хозяев. Palythoa характеризуется наибольшим разбросом значений изотопов среди кораллов-хозяев (от -16 до -11.5 ‰ и от 2.9 до 4.2‰ δ13C и δ15N соответсвенно). Palythoa, в отличие от предыдущих кораллов-хозяев, содержит симбиотические зооксантеллы и получать питание непосредственно от них, а также от фитопланктона (диатомовых водорослей), тогда как «прилов» не нужный для питания зоантарии, может быть использован для питания паразита. 9) Изучение морских птиц и птиц прибрежных зон Белого моря. В 2023 году обследовано 116 островов и луд Соловецкого архипелага, острова (луды), и луды Сеннухи (к югу от Соловков). Получены следующие данные по видам мониторам (обыкновенная гага Somateria molissima (L.), камнешарка Arenaria interpres (L.), кулик-сорока Haematopus ostralegus L., серебристая чайка Larus argentatus Pontopp., клуша Larus fuscus L., сизая чайка Larus canis L., полярная крачка Sterna paradisaea Pontopp., атлантический чистик Cepphus grylle (L.). Даты первых встреч (прилёта) и даты начала кладки видов мониторов в 2023 г. Вид; Прилёт; Начало кладки: Ранняя ; Средняя; n; m серебристая чайка; 6 апр; 2 мая; 8 мая; 82; 0,44 клуша; 24 апр; 21 мая; 27 мая; 35; 0,95 сизая чайка; 18 апр; 15 мая; 21 мая; 47; 0,9 полярная крачка; 24 мая*; 25 мая; 2 июня; 64; 0,66 обыкновенная гага; зимует; 11 мая; 20 мая; 147; 0,37 кулик-сорока; 2 мая; 17 мая; 24 мая; 50; 0,9 камнешарка; Не отм; 18 мая; 3 июня; 4; 6,1 чистик; Не отм; 30 мая; 9 июня; 43; Гнездовая численность (пар): серебристая чайка – 388; клуша – 1478; сизая чайка – 1277; полярная крачка – 10661; обыкновенная гага – 2370; кулик-сорока – 278; камнешарка – 65; чистик – 476; короткохвостый поморник – 24 (без Б.Муксалмы); морская чайка – 48. Средняя величина кладки в 2023 г: серебристая чайка-2,76 (n = 104) Клуша-2,69 (n = 478) сизая чайка-2,66 (n = 130) полярная крачка-1,95 (n = 970) обыкновенная гага-4,41 (n = 2370) кулик-сорока-2,90 (n = 83) Параметры яиц (L – длина яйца, D – диаметр яйца, Vя – объем яйца) Вид-n-L-D-Vя серебристая чайка-128-73,32-50,17-94383 клуша-100-65,65-46,08-71243 сизая чайка-102-58,99-41,55-52018 полярная крачка-123-39,52-29,74-16667 обыкновенная гага-630-78,57-51,47-106260 кулик-сорока-121-55,67-39,55-44453 камнешарка-11-41,73-29,26-18220 чистик-76-56,75-38,63-43288 По программе SEATRACK в 2023 г. поймана 121 самка обыкновенной гаги. Снято логгеров - 5. Повторно повешено – 4. Данные логгеров снятых в 2022-2023 гг. обработаны. Получены данные по гнездовой биологии наземных птиц Соловков. На контрольных площадках найдено 140 гнезд воробьиных птиц. Данные обрабатываются. Отмечена рекордно высокая численность пестрого дятла. Список видов птиц Соловецког архипелага дополнен новым гнездящимся видом – черноголовым чеканом (Saxicola torquata). 10) Изучение особенностей строения кровеносной системе червей из семейства Caobangidae. Трёхмерная реконструкция Caobangia billetti показала наличие центральной и периферической кровеносных систем, кроветворных телец. 11) Реконструкции анцестрального состояния буккального вооружения Doridina. Было реконструировано анцестральное состояние пищедобывательного аппарата Cladobranchia и выявлены ключевые события в эволюционной истории группы: • Анцестральное состояние буккального вооружения у всех Cladobranchia: радула средней длины, симметричная, с хорошо развитым рахидальным зубом, с латеральными зубами, маргинальные зубы отсутствуют, челюсти представлены парными дорсо-латеральными пластинками овально-трапециевидной формы с жевательными отростками, несущими зубчики). • Для групп, расположенных базально на филогенетическом дереве Cladobranchia, характерна радула с 5 и более зубами в поперечном ряду. Латеральные зубы или представлены узкими лезвиями с зубчиками и без (представители клады Dendronotida), или серповидные гладкие (Tritonioidea, Arminoidea, Proctonotoidea). • Для представителей надсемейства Proctonotoidea также характерен рудиментарный рахидальный зуб и отсутствие скульптуры на жевательном крае. • Анцестральное состояние радулы для клады Aeolidida следующее: радула узкая (3 зуба в поперечном ряду), средней длины, симметричная. Рахидальный зуб хорошо развит, имеет подковообразную форму. Латеральные зубы треугольные, с зубчиками. В зависимости от объекта питания, а также механизма пищедобывания может изменяться и морфология буккального вооружения. Согласно нашим данным, в первую очередь это касается формы рахидального зуба и наличия на нём зубчиков, а также степени развития и формы латеральных зубов. Основной характерной тенденцией у голожаберных моллюсков подотряда Cladobranchia является усиление роли рахидального зуба в процессе питания и, соответственно, его преимущественное развитие. При этом латеральные зубы могут редуцироваться полностью. Это в корне отличает представителей Cladobranchia от голожаберных моллюсков другого подотряда — Doridina — у которых латеральные зубы имеют большее значение в процессе питания, чем рахидальный, и развиты гораздо лучше. Статья по реконструкции анцестрального состояния буккального вооружения голожаберных моллюсков подотряда Doridina была подготовлена к публикации и подана в журнал Zoology (IF WoS: 2; Q1). В настоящий момент статья находится на рецензии. 12) Изучение пролиферацию клеток и программируемую клеточную гибель в интактных тканях морских губок Ткани обоих видов содержат значительное количество пролиферирующих клеток. Так, общая доля EdU-положительных клеток у H. dujardinii составляет 8,18±1,57% в участках эндосомы на расстоянии от оскулярной трубки. Синтезирующие ДНК клетки присутствуют как среди хоаноцитов, так и в мезохиле. Доля меченых EdU хоаноцитов составила 7,52±1,45% от всех клеток и 13,34±1,31% от всех хоаноцитов. Содержащие EdU ядра клеток мезохила составили 0,67±0,51% от общего числа клеток. Таким образом, синтез ДНК происходит преимущественно в хоаноцитах: от общего числа меченых клеток они составляют 92,08±6,11%. Общая доля меченых антителами к pH3 клеток составила 0,12±0,08%. Большая их часть (90,83±9,75% от всех pH3-положительных клеток) располагается в хоанодерме. Аналогичные параметры, полученные для участка эндосомы рядом с оскулярной трубкой, не демонстрируют статистически значимых отличий. Общий процент EdU-положительных клеток составил 8,26±2,91%. Синтезирующие ДНК хоаноциты составляют 7,69±2,94% от всех клеток и 13,05±4,01% от всех хоаноцитов. Доля EdU-положительных клеток в мезохиле составила 0,57±0,46%. Меченые нуклеотиды преимущественно включались в ядра хоаноцитов: доля меченых хоаноцитов от всех EdU-положительных клеток достигает 91,44±8,48%. Общая доля меченых антителами к pH3 клеток составила 0,11±0,07%, из них 94,64±9,83% хоаноцитов. Оскулярная трубка отличается отсутствием хоаноцитов и низким уровнем пролиферации. Общая доля EdU-положительных клеток в этой части тела составила 0,64±0,67%. Ни одной рН3-положительной клетки в этой части тела зарегистрировано не было. Значительное количество пролиферирующих клеток также содержат ткани L. variabilis. Участки тела, содержащие развитую хоанодерму, демонстрируют высокую скорость пролиферации. В большинстве этих участков (трубках кормуса, проксимальной части дивертикул, различных участках оскулярных трубок) наблюдается одинаковое количество пролиферирующих клеток: около 10% EdU-положительных и 0,6% рН3-положительные клеток. В дистальных отделах дивертикул доля pH3-положительных клеток остается прежней (0,50 ± 0,20%), в то время как доля EdU-положительных клеток снижается (6,53 ± 2,08%). Уменьшение количества EdU-положительных клеток статистически значимо по сравнению с дистальной и средней частями оскулярных трубок. В других попарных сравнениях различия не были значимыми, но p-значения слабо превышали 0,05. Наименьшая активность пролиферации наблюдается в оскулярном кольце, где непрерывный слой хоаноцитов, характерный для остальных участков тела, замещается эндопинакоцитами. Окулярное кольцо содержит только 0,40 ± 0,96% EdU-положительных и 0,17 ± 0,20% pH3-положительных клеток. Большинство EdU- и pH3-положительных клеток L. variabilis являются хоаноцитам. Однако некоторые из EdU-положительных и pH3-положительных клеток принадлежат к слою мезохила/пинакодермы. Доля хоаноцитов в общем количестве EdU-положительных клеток остается почти одинаковой (в среднем 95%) в разных частях оскулярной трубки, трубках кормуса и дивертикулах. Что касается pH3-положительных клеток, хоаноциты составляют примерно 75% всех клеток в G2/M фазах. В дистальных частях дивертикул их доля уменьшается (40,64 ± 22,29%). Это различие значимо по сравнению с трубками кормуса, средней и проксимальной частями оскулярной трубки (p= 0,0023, 0,0003 и 0,0002 соответственно).
4 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. Разнообразие, структура и функционирование морских и прибрежных экосистем
Результаты этапа:
5 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. Разнообразие, структура и функционирование морских и прибрежных экосистем
Результаты этапа:
6 1 января 2026 г.-31 декабря 2026 г. Разнообразие, структура и функционирование морских и прибрежных экосистем
Результаты этапа:
7 1 января 2027 г.-31 декабря 2027 г. Разнообразие, структура и функционирование морских и прибрежных экосистем
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".