Изучение структурно-функциональной, популяционной и генетической организации биологических сообществ как фундаментальной основы подготовки специалистов высшего уровня для разработки мероприятий в области рационального устойчивого использования и охраны биологических ресурсов 2НИР

Источник финансирования НИР

ФЦП: Федеральная целевая программа, «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России»

Этапы НИР

# Сроки Название
1 2 сентября 2010 г.-25 ноября 2010 г. Комплексное исследование растительных и животных сообществ: механизмы эволюции и поддержания их целостности
Результаты этапа: В результате выполнения исследований, выполненных по 1 этапу Государственного контракта № 16.740.11.0174 от 02 сентября 2010 г. «Изучение структурно-функциональной, популяционной и генетической организации биологических сообществ как фундаментальной основы подготовки специалистов высшего уровня для разработки мероприятий в области рационального устойчивого использования и охраны биологических ресурсов», были получены следующие результаты: 4. Выявлена значительная пространственная неоднородность равнинной флоры. 5. На исследованных территориях отмечены процессы деградации луговых сообществ и установлена необходимость мероприятий по улучшению лугов. 6. Получены новые данные о генетическом разнообразии р. Salamandrella и наличии криптического вида S. tridactyla / S. schrenckii, в свете которых целесообразно рассмотреть природоохранный статус приморского углозуба. Предлагается внести Приморского углозуба S. tridactyla / S. schrenckii в Красную Книгу РФ в категории 2 (сокращающийся в численности узкоареальный вид). 7. Изучены механизмы акустической памяти и сложной организации процессов высшей нервной деятельности у певчих птиц. 8. Впервые показана наследуемость уровня базального метаболизма (BMR) свободноживущих воробьиных птиц на примере мухоловок-пеструшек. 9. Впервые описан репертуар стерха Grus leucogeranus, внесенного в Красную книгу Российской Федерации и МСОП. Обнаружены половые вокальные различия, позволяющие проводить бесконтакную половую идентификацию особи. 10. В рамках рекогносцировочной экспедиции на оз. Кроноцкое проведено первичное описание экосистемы озера, собран комплекс материалов по биологии различных форм гольцов и кокани. Проведенные исследования и полученные результаты являются перспективными для нужд охраны природы и рационального использования экосистем и организмов.
2 1 января 2011 г.-2 августа 2011 г. Изучение закономерностей распространения и расселения, экологии, морфологии и поведения растительных и животных видов в зависимости от биотических и абиотических факторов.
Результаты этапа: В результате проведения исследований, выполненных по 2 этапу Государственного контракта № 16.740.11.0174 от 02 сентября 2010 г. «Изучение структурно-функциональной, популяционной и генетической организации биологических сообществ как фундаментальной основы подготовки специалистов высшего уровня для разработки мероприятий в области рационального устойчивого использования и охраны биологических ресурсов», были получены следующие результаты: 1. Показано, что метод сеточного картирования с мелкими квадратами (т.е. с высоким разрешением карт) позволяет легко переходить к терминологии т.н. «сравнительной флористики», прежде всего основанной на методе конкретных флор. 2. Показано значительное многообразие характера всхожести семян альпийских растений при различных режимах перезимовки. По отношению к всхожести семян выявлено 7 групп растений. Характер прорастания семян 13 видов (из 28 исследованных) соответствует признакам, типичным для высокогорных растений. 3. Время зацветания ранневесенних и большинства поздневесенних растений связано со временем раскрывания их почек весной. Напротив, время перехода к цветению подавляющего большинства раннелетних и позднелетних видов не связано с началом их активной вегетации или эта связь отрицательная. 4. Подтверждено отличие амурских пищух (форма scorodumovi) от O. alpina и O. hoffmanni. Согласно полученным данным, на Большом Хингане и в междуречье Шилки и Аргуни обитает только один вид O. mantchurica, с двумя подвидами: O. m. mantchurica и O. m. scorodumovi соответственно. 5. Выявлено, что результаты мультилокусного фрагментного анализа ядерной ДНК кавказской бурозубки свидетельствуют в пользу гипотезы заимствования «северных» гаплотипов. Положение «южных» гаплотипов на митохондриальном дереве отражает исходную филогению кавказской бурозубки. 6. Показано, что выявленная факультативная полигиния у пеночки-веснички может быть связана с неравным соотношением численности полов. Описанный случай полигинии можно объяснить специфическими качествами самца, структурой его песен и высокой песенной активностью. 7. Разработанные и использованные в ходе выполнения исследований методы позволяют заключить, что вариабельность микросателлитных локусов микижи на Камчатке несколько выше, чем было указано другими исследователями в предыдущих работах. Проанализировав совокупность из 26 различных микросателлитных локусов, можно утверждать, что большинство из них позволяет дифференцировать камчатские популяции микижи по их локализации к речным бассейнам, при этом можно выделить северо-западный, юго-западный и восточный камчатские кластеры. 8. Впервые показано, что клариевые сомы способны генерировать специализированные электрические разряды при охоте за подвижными жертвами. Генерация разряда происходит в момент тактильного контакта хищника с жертвой. Проведенные исследования и полученные результаты являются перспективными для нужд охраны природы и рационального использования экосистем и организмов.
3 3 августа 2011 г.-25 ноября 2011 г. Изучение динамики и структуры ареалов растений и животных и энергетических аспектов их освоения
Результаты этапа: В результате проведения исследований, выполненных по 3 этапу Государственного контракта № 16.740.11.0174 от 02 сентября 2010 г. «Изучение структурно-функциональной, популяционной и генетической организации биологических сообществ как фундаментальной основы подготовки специалистов высшего уровня для разработки мероприятий в области рационального устойчивого использования и охраны биологических ресурсов», были получены следующие результаты: 1. Создана база данных по интенсивности микоризной инфекции на основе Приложения к диссертации И.А. Селиванова (1976), дополненная нашими собственными материалами по интенсивности микоризной инфекции растений холодных биомов (Россия, Швеция). Созданная база данных заполняет значительный пробел в Центральной и Северо-Восточной Азии. Более того, она представляет данные в формате готовом для широкого использования и в сопровождении ключевых экологических данных. 2. Создана база данных геоботанических описаний травяной растительности Средней полосы Европейской части России. Включенные в базу описания охватывают значительную часть фитоценотического разнообразия луговой растительности исследованного региона, представлены пойменные и материковые луга, существующие в различных условиях увлажнения. 3. Выделено 5 этапов в изменении видового состава растительности вырубок: а) первые 2 года после рубки — «открытые» сообщества; б) 3–6 лет — закрытые травяные фитоценозы; в) 7–11 лет — формирование сомкнутого яруса подроста деревьев; г) 12–17 лет — сомкнутые молодые лесные фитоценозы; д) с 18 лет — лесные фитоценозы. 4. Обобщены данные о характере пребывания, особенностях вокализации и морфологической изменчивости садовой камышевки на всем пространстве ареала. Особое внимание уделено южному Казахстану и Средней Азии, где проходят пути миграций садовых камышевок, предполагается их гнездование, и где возможно также обитание большеклювой камышевки – вида-двойника, открытого лишь недавно. Наблюдения в Центральном Таджикистане и генетическая идентификация пойманных особей свидетельствуют о том, что здесь держатся только мигрирующие садовые камышевки. На остановках они интенсивно поют, причем их пение здесь отличается рядом специфических особенностей: учащенной эмиссией нот, их меньшей продолжительностью, большим разнообразием и несколько пониженной пиковой частотой («южный» стиль). На местах гнездования песни более высокочастотны, образованы более длительными нотами, которые исполняются с большими промежутками и с меньшим разнообразием («северный» стиль). 5. У мухоловки-пеструшки зависимость силы гуморального иммунного ответа от типа окраски обусловлена линькой. В период выкармливания птенцов не приступившие к линьке самцы разных типов окраски не различались по силе иммунного ответа. В то же время среди линяющих птиц сила иммунного ответа у самцов бурой криптической окраски (морфы 4-7 по шкале Дроста) была значимо выше, чем у ярких самцов, обладающих насыщенной меланиновой окраской (морфы 2-3). Выявленная асимметрия в иммунокомпетентности на начальных этапах линьки, возможно, находит отражение в расхождении жизненных стратегий самцов – яркие птицы реже, чем бледноокрашенные особи, совмещают размножение с линькой. 6. Возросшая базальная мощность дает ее обладателю возможность еще больше повышать поступление энергии для обеспечения новых энергетических запросов. Увеличение основной мощности приводит к повышению максимального метаболизма существования и потенциальной продуктивной энергии воробьиных, но сдвигает область оптимальных размеров в сторону их уменьшения. Аллометрический анализ показал, что энергетическое превосходство воробьиных существенно в диапазоне размеров от минимальных до массы тела около 200г. Эволюционное повышение базального метаболизма у воробьиных птиц связано с их преимущественным обитанием в лесных биоценозах и с необходимостью совершать дальние миграции, что потребовало перейти на более энергоемкий тип. 7. Разработаны программы следующих новых учебных курсов: 1. Лекционный курс для студентов 5 курса кафедры геоботаники Биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова "Лесоведение с основами лесоводства"; 2. Лекционный курс для студентов 3 курса кафедры геоботаники Биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова "Биоморфология растений"; 3. Лекционный курс для студентов 1 курса факультета естественно-научных и инженерных наук ГОУ "Международный университет природы, общества и человека "Дубна" "Учение о биосфере". 8. В бассейнах рек Кроноцкая и Богачёвка обнаружены виды, принадлежащие к разным категориям и имеющие большое значение при разработке системы мониторинга: - виды, которые обладают сложной внутривидовой структурой (мальма, кета, нерка); - виды, у которых внутривидовая структура отражает сложные биофизические процессы в речных экосистемах (мальма и кунджа); - виды, обладающие высокой численностью и играющие определяющую роль при внесении морской органики в реки (горбуша, кета, кижуч). Проведенные исследования и полученные результаты являются перспективными для нужд охраны природы и рационального использования экосистем и организмов.
4 1 января 2012 г.-2 августа 2012 г. Комплексные исследования функциональной организации и эволюции биологических систем разных уровней интеграции
Результаты этапа: В результате проведения исследований, выполненных по 3 этапу Государственного контракта № 16.740.11.0174 от 02 сентября 2010 г. «Изучение структурно-функциональной, популяционной и генетической организации биологических сообществ как фундаментальной основы подготовки специалистов высшего уровня для разработки мероприятий в области рационального устойчивого использования и охраны биологических ресурсов», были получены следующие результаты: 1. Trifolium repens, Achillea millefolium и Urtica dioica являются наиболее активными компонентами флоры умеренных регионов Европы (равнинные территории). Все виды, являющиеся наиболее активными в сводном европейском списке, являются травянистыми многолетниками (включая факультативно однолетние Poa annua и Cirsium vulgare) и в данных регионах являются компонентами природной флоры. В растительном покрове Европы заносные виды играют мизерную роль по сравнению с видами местной флоры. При глубочайшей антропогенной трансформации территории, характерной для многих стран Европы и их отдельных частей, не создаются подходящие условия для полного процветания адвентивных видов, которые возникли и эволюционировали в других условиях – многие виды природной флоры всегда оказываются более распространенными, чем наиболее широко натурализовавшиеся заносные виды. 2. По времени раскрывания почек возобновления все модельные виды таежных травянистых растений можно объединить в три группы (растения «раннего развития», «среднего развития» и «позднего развития»), которые более или менее отличаются спектром жизненных форм, феноритмотипом и выраженностью глубокого покоя. Анализ погодичной изменчивости средней даты раскрывания почек возобновления позволяет предполагать, что уровень фенологической реакции на изменения погоды в весенний период года уменьшается в ряду растений: «раннего», «среднего» и «позднего» развития. Изменения начала активной вегетации лесных растений таежной зоны в результате потепления зимы (раннего схода снегового покрова) зависит от выраженности у них глубокого зимнего покоя. 3. Выполнен синтаксономический анализ травяной растительности окрестностей биостанции «Чистый лес». За период восстановления в режиме залежи (около 20 лет) на исследованной территории сформировалась луговая растительность, в целом укладывающаяся в существующие классификационные схемы. С использованием ординационного подхода показаны различия в экологической приуроченности установленных синтаксонов. В отсутствии хозяйственной деятельности отмечено восстановление древесных пород: березы, ольхи и ели в фитоценозах на суглинистых почвах; сосны в сообществах на сухих песчаных почвах. Во влажных высокотравных фитоценозах не отмечено внедрения видов следующих сукцессионных стадий, что позволяет сделать вывод об устойчивости этих сообществ. 4. На примере рода Ochotona (сем. Ochotonidae, Lagomorpha) предложен новый метод филогенетического анализа, основанный на построении кладограмм по последовательностям Numt. 5. Морфологические и генетические показатели представителей надвидового комплекса Cricetulus barabensis s. l. демонстрируют уровень различий, характерный для подвидов, это же подтверждается успешной гибридизацией форм в лаборатории и фертильностью гибридов. При этом, с точки зрения биологической концепции, отсутствие в природе явного генного потока и следов интенсивной гибридизации в прошлом свидетельствует о более высоком уровне дивергенции, при котором тем или иным способом обеспечивается целостность генофондов популяций. В таком случае, эти формы представляют собой отдельные эволюционные линии, развивающиеся независимо. Для более определенного суждения о эволюционных взаимоотношениях форм барабинских хомячков необходимы дальнейшие исследования, в том числе продолжение поиска новых контактных зон, а также увеличение числа генетических маркеров для подробного анализа. 6. Появление цветковых или покрытосеменных растений, изначально энтомофильных – привлекающих насекомых с целью опыления, вызвало эволюционные изменения у насекомых и формирование современной энтомофауны. Этот процесс захватил все прочие компоненты континентальных экосистем и обусловил стремительное распространение птиц, териевых млекопитающих, и в пресных водоемах – костистых рыб. Разнообразие цветковых стимулировало эволюцию насекомых – их опылителей. Насекомые (особенно летающие) обладают значительно более высокой активностью, чем существовавшие вместе с ними рептилии. Отсюда – необходимость повысить активность, что на основе аэробного метаболизма сделали птицы и млекопитающие. Гомойотермия у тех и других развивалась параллельно среди различных групп рептильных предков. Степень гомойотермии оказалась одинаковой соответствующая условиям среды на Земле. 7. Существенно расширены знания о биологическом разнообразии рыб и водных беспозвоночных территории Кроноцкого заповедника. Из озер кальдеры вулк. Узон описаны изолированные группировки гольцов. Впервые дана детальная характеристика гидролого-гидрохимического состояния бассейна оз. Кроноцкое. Выявлены закономерные сезонные изменения содержания биогенных элементов, связанные с развитием фитопланктона. Проведенное обследование зоопланктонного сообщества показало, что на некоторых станциях концентрации зоопланктонных ракообразных значительно изменились. Подобные подвижки нельзя объяснить только межгодовыми колебаниями численности зоопланктона и, вероятно, связаны с «фертилицационным эффектом» индуцированным пеплопадом вулкана Кизимен. Проведенные исследования и полученные результаты являются перспективными для нужд охраны природы и рационального использования экосистем и организмов.
5 3 августа 2012 г.-15 ноября 2012 г. Изучение механизмов функционирования, изменчивости и эволюции сообщест растений и животных разной степени сложности.
Результаты этапа: В результате проведения исследований, выполненных по 5 этапу Государственного контракта № 16.740.11.0174 от 02 сентября 2010 г. «Изучение механизмов функционирования, изменчивости и эволюции сообщест растений и животных разной степени сложности», были получены следующие результаты: 1. Для современной динамики растительности высокогорий характерно повышение верхней границы распространения видов над уровнем моря и увеличение их участия в составе сообществ выше расположенных поясов. В альпийском поясе Тебердинского заповедника этот процесс сильнее выражен в сообществах долгоснежных местообитаний, что связано с климатическими факторами, например, с повышением средних и средних минимальных температур августа и осенних месяцев, следствием которого может быть увеличение длительности вегетационного периода. Кроме того, динамика некоторых видов обусловлена дигрессионно-демутационными процессами.. 2. Анализ погодичной изменчивости средней даты раскрывания почек возобновления позволяет предполагать, что уровень фенологической реакции на изменения погоды в весенний период года уменьшается в ряду растений: «раннего», «среднего» и «позднего» развития. Фенологическая реакция растений на погодичные изменения макроклимата одинакова в разных местообитаниях. Различия условий местообитаний определяют размах отклонений. Экотопическая изменчивость времени зацветания связана с изменчивостью времени раскрывания почек. У видов с большим числом листьев до первого цветка различия в зацветании в разных фитоценозах обусловлены не только различиями во времени раскрывания почек, но и температурными условиями во время фенологического интервала в каждом местообитании. 3. Результаты разнопланового анализа классификационных построений позволяют утверждать, что во всех исходных лесных ассоциациях при незначительном нарушении травяно-кустарничкового и почвенного покрова в процессе рубки сохраняется лесная растительность. Она трансформируется в ассоциации вырубок, которые правомерно трактовать как варианты исходных лесных ассоциаций. Ход сукцессии и время возврата к коренному типу леса зависят от степени начального нарушения экосистемы. Чем масштабнее нарушения лесного биогеоценоза, тем сильнее отличается образующийся фитоценоз от исходного. Динамические процессы, происходящие после удаление древесного яруса в южнотаежных ельниках, можно отнести к вторичным сукцессиям, так как происходит смена фитоценозов при уничтожении существующих лесных. 4. Базовой вокальной конструкцией рекламной вокализации восточного соловья является отдельная песня, принадлежащая к строго определенному типу. В составе индивидуальных репертуаров восточных соловьев многие типы песен исполняются по строгой очередности в соответствии с программой, зафиксированной в памяти. Все разнообразие типов песен восточного соловья и вся совокупность синтаксических связей между ними образуют обобщенную модель популяционного уровня, на основе которой формируют свои репертуары отдельные самцы. Существование таких моделей обеспечено значительным сходством индивидуальных репертуаров (наборов типов песен) в пределах всей изученной популяции. 5. В результате интегративного таксономического подхода оценена применимость и согласованность молекулярно-генетических и морфологических методов анализа генетической структуры широкоареального видового комплекса на примере комплекса Phrynocephalus helioscopus. Показана высокая степень согласованности филогенетических сигналов исследованных генетических маркеров мтДНК (анализ последовательностей фрагмента гена COI) и яДНК (фингерпринтный анализ). 6. Применение новых методов, в т.ч. гидроакустических, позволяет существенно расширить возможности полевых исследований рыб для решения теоретических и прикладных задач. Успех работ позволяет создать особый учебный модуль и внедрить в учебный процесс подготовки специалистов-ихтиологов новейшие разработки в области дистантного сканирования и компьютерного моделирования природных процессов. Проведенные исследования и полученные результаты являются перспективными для нужд охраны природы и рационального использования экосистем и организмов. Область применения – возможность использования полученных результатов в фундаментальной и природоохранной деятельности человека.

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".