Разработка биологических и геохимических основ развития аквакультуры в гиперсоленых озерах и лагунах Крыма

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 18-16-00001

НазваниеРазработка биологических и геохимических основ развития аквакультуры в гиперсоленых озерах и лагунах Крыма

Руководитель Ануфриева Елена Валерьевна, Доктор биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Институт биологии южных морей имени А.О. Ковалевского РАН" , г Севастополь

Конкурс №28 - Конкурс 2018 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 06 - Сельскохозяйственные науки; 06-201 - Рыбный промысел

Ключевые слова Аквакультура, биологические ресурсы, гиперсоленые водоемы, членистоногие, циклы элементов, экосистемы, загрязнение, климатическая изменчивость, долговременные изменения, покоящиеся стадии, устойчивое развитие

Код ГРНТИ69.01.11

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
По прогнозам ООН к 2050 году численность населения на планете достигнет 9200 млн. человек. Существование такого количества людей ставит перед наукой фундаментальный вопрос: как обеспечить растущее человечество пресной водой и продовольствием? Решить проблему можно за счет устойчивого оптимального использования ресурсов пресных вод и развития аквакультуры, которая должна сыграть важную роль в обеспечении человечества пищей. По данным ФАО наиболее быстро развивается аквакультура в континентальных пресных водоемах, в настоящее время в мире её продукция составляет 64% от общей продукции морской и континентальной аквакультуры. Континентальные воды состоят как из пресных, так и соленых водоемов, суммарные объемы которых на Земле близки. Однако, степень использования соленых и гиперсоленых водоемов значительно ниже, чем пресноводных, несмотря на их высокую биологическую продуктивность. Интенсивное развитие аквакультуры может являться одной из основных причин эвтрофирования пресных водоемов. Следовательно, увеличение масштаба вовлечения пресных водоемов в аквакультуру мешает успешному ответу на другой вызов растущего человечества – обеспечению его пресной водой. Переориентация континентальной аквакультуры на приоритетное использование соленых вод будет в определенной степени помогать решению проблемы пресной воды. В настоящее время наблюдается рост солености в природных и искусственных водоемах в разных регионах планеты, что обусловлено глобальным изменением климата и антропогенной деятельностью. Это также ведет к уменьшению ресурсов пресной воды и падению потенциала развития пресноводной аквакультуры. Развитие аквакультуры соленых водоемов будет интенсифицировать рост общей продукции аквакультуры, не нанося ущерба ресурсам пресной воды. Слабое звено при выращивании коммерчески ценных видов рыб и креветок – культивирование их личинок. Развитие аквакультуры в значительной степени тормозится дефицитом стартовых живых кормов и уязвимостью культивируемых гидробионтов к разным заболеваниям. Низкая устойчивость к заболеваниям часто является результатом некачественного и однообразного питания личинок. Частично проблему решают науплиусы Artemia, получаемые из цист, заготавливаемых в гиперсоленых водоемах. Но масштабы их заготовки в настоящее время существенно отстают от потребностей мировой аквакультуры. Не только Artemia, но и другие ценные для развития аквакультуры виды животных, массово обитающие в гиперсоленых водоемах Крыма, могут эффективно содействовать решению проблемы. В России, особенно на аридных и субаридных территориях, расположено большое количество гиперсоленых континентальных водоемов, зона их распространения простирается от Крыма через Кубань, Кавказ, Поволжье, Урал до Западной и Восточной Сибири. Проект будет содействовать созданию научных основ использования биопродукционного потенциала соленых озер в Крыму и других регионах России. Устойчивое использование биоресурсов и развитие аквакультуры гиперсоленых вод требует хорошего знания особенностей формирования, функционирования через взаимодействие процессов разной природы и динамики их уникальных экосистем. Предлагаемый проект нацелен на изучение экологии гиперсоленых водоемов Крыма и биологии перспективных объектов культивирования, как базы для разработки научных основ аквакультуры гиперсоленых озер. В Крыму расположено более 50 крупных и множество более мелких гиперсоленых водоемов. Несмотря на экстремальность условий, многие гиперсоленые водоемы относятся к числу наиболее продуктивных экосистем планеты, их биоресурсы имеют высокую ценность, а объем использования во всем мире увеличивается. Степень вовлеченности этих экстремальных местообитаний и организмов-экстремофилов в хозяйственную деятельность людей растет, но, несмотря на это, изученность гиперсоленых водоемов явно недостаточна. Поэтому все более актуальной становится задача понимания взаимосвязи различных процессов в функционировании и динамике водных экосистем, в том числе для комплексного устойчивого использования их минеральных и биологических ресурсов, бальнеологического и туристического потенциала. Знание закономерностей существования и трансформации таких экстремальных водных экосистем, особенностей круговорота в них разных элементов, взаимосвязей геохимических и биологических процессов в формировании их биопродукционного потенциала все еще находится на низком уровне. Научная новизна проекта определяется, прежде всего, тем, что столь комплексные биолого-геохимические исследования на гиперсоленых водоемах Крыма будут проведены впервые, ранее в других регионах подобные комплексные исследования также не проводились. Практическое значение проекта заключается в том, что полученные результаты будут содействовать совершенствованию и оптимизации многоцелевого устойчивого хозяйственного использования водных экосистем в условиях глобальных и локальных изменений среды, развития аквакультуры и разных направлений биотехнологии. Отдельные виды организмов нередко играют ключевую роль в круговоротах различных элементов (C, N, H, S, O, Ca, Mg, Sr и др.), влияя на биоразнообразие, состояние и динамику экосистем. Но несмотря на это, изучению их жизнедеятельности и влиянию на геохимические процессы в экстремальных условиях уделяется мало внимания. В предлагаемом проекте впервые будут выявлены, изучены и описаны закономерности накопления разными компонентами экосистем радионуклидов природного (210Ро, 40К) и техногенного (90Sr, 137Cs) происхождения, а также 20 стабильных элементов (Na, K , Ca, Mg, Fe, Mn, V, Co, Sr, Al, Bi, Cr, Cu, Zn, Pb, Ni, Cd, Hg, As, Sb), их сезонная и многолетняя динамика. Многие из них способны оказывать токсическое воздействие на биологические объекты исследуемых водоемов, препятствовать использованию их биологических ресурсов. Впервые будет масштабно изучена роль биоты в круговороте модельных радиоактивных и стабильных элементов в экосистемах гиперсоленых водоемов. Будет выполнен сравнительный анализ долговременных трендов изменения потоков радиоактивных и стабильных элементов в экосистемах исследуемых водоемов, выявлены источники поступления загрязнений в гиперсоленые озера и лагуны Крыма. Впервые радиотрассерными методами будет установлена геохронология донных отложений, определена скорость осадконакопления и седиментации, оценен запас радионуклидов и 20 стабильных элементов в водоемах, рассчитана скорость самоочищения вод изучаемых экосистем от радиоактивного и химического загрязнения, определена экологическая емкость водоемов в отношении высокотоксичных загрязняющих веществ. Предполагаемые результаты будут содействовать разработке стратегии получения экологически чистой продукции аквакультуры гиперсоленых водоемов Крыма. В столь экстремальной среде некоторые виды животных могут достигать гигантской численности. Долгое время считалось, что при очень высокой солености могут жить только представители жаброногих ракообразных Artemia, самые эффективные осморегуляторы. Однако, в последние годы показано, что в Крыму ряд видов копепод способен существовать при солености 200–300 г/л, как и личинки некоторых хирономид, которые также являются ценным биологическим ресурсом. Основные задачи проекта: 1. определить какие виды, обитающие в гиперсоленых водоемах Крыма, являются перспективными для заготовки их биомассы и использования в аквакультуре; 2. какие механизмы обеспечивают существование этих животных в экстремальной среде; 3. что обуславливает динамику численности ценных видов. Будет изучена пространственная и временная изменчивость видовой структуры, численности и биомассы массовых видов, особенности их биологии, влияние факторов среды. Результаты, полученные в проекте, будут содействовать решению проблемы живых кормов, созданию многокомпонентной и многоцелевой аквакультуры гиперсоленых вод. Все результаты будут новыми, имеющими общенаучное значение мирового уровня, так как подобных комплексных многоуровневых исследований ранее на гиперсоленых водоемах не проводилось. Результаты будут содействовать лучшему пониманию взаимосвязи круговорота элементов и потоков энергии, трансформации и динамики экосистем водоемов и иметь важное практическое значение для экономики и социальной сферы. Они позволят сочетать многоцелевое использование водоемов с сохранением их биоразнообразия и природного потенциала. На основе полученных результатов можно разработать подходы к более качественным прогнозам возможных путей дальнейших изменений водных экосистем, что важно для развития адаптивного социально-экономического менеджмента окружающей среды. Полученные результаты могут быть использованы для создания стратегии развития широкомасштабной аквакультуры в Крыму и других регионах России. Результаты будут опубликованы в виде не менее 10-11 статей в журналах, индексируемых в Web of Science Core Collection или Scopus и представлены на международных конференциях. Реализация проекта будет содействовать развитию научной карьеры молодых ученых, формированию исследовательской команды, которая сможет самостоятельно планировать и осуществлять комплексные исследования по экологии гиперсоленых водоемов и развитию в них аквакультуры.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Ануфриева Е.В., Вдодович И.В., Шадрин Н.В. First data on predation of Eucypris mareotica (Crustacea, Ostracoda) in hypersaline waters Food Webs, Volume 16, e00090 (год публикации - 2018)
10.1016/j.fooweb.2018.e00090

2. Ануфриева Е.В., Балычева Д.С., Вдодович И.В., Шадрин Н.В. Microalgae in the diet of Eucypris mareotica (Crustacea, Ostracoda) in the hypersaline lake Chersonesskoye (Crimea) Ecologica Montenegrina, Volume 17, pages 100-104 (год публикации - 2018)

3. Загородняя Ю.А., Шадрин Н.В., Галаговец Е.А., Ануфриева Е.В. Daphnia (Ctenodaphnia) atkinsoni Baird 1859 и другие кладоцеры в соленых озерах Крыма Актуальные проблемы изучения ракообразных. Сборник тезисов и материалов докладов научно-практической конференции, посвященной 90-летию со дня рождения Николая Николаевича Смирнова, Страницы: 67-71 (год публикации - 2018)

4. Шадрин Н.В., Беляков В.П., Бажора А.И., Ануфриева Е.В. The role of salinity as an environmental filtering factor in the determination of the Diptera taxonomic composition in the Crimean waters Knowledge and Management of Aquatic Ecosystems, No. 420. Article no. 3 (7 p.) (год публикации - 2019)
10.1051/kmae/2018041

5. Шадрин Н.В., Ануфриева Е.В. Озерные экосистемы и виды-вселенцы: не все так просто Озера Евразии: проблемы и пути их решения. Материалы II Международной конференции, Ч. 2. С. 355-359. (год публикации - 2019)

6. Ануфриева Е.В., Шадрин Н.В. Антропогенные vs природные причины изменчивости экосистем соленых озер Крыма: краткий обзор Озера Евразии: проблемы и пути их решения. Материалы II Международной конференции., Ч. 1. С. 28-31. (год публикации - 2019)

7. Шадрин Н.В. Продукционный / балансово-энергетический подход в гидробиологии: перспективы и помехи развития XII Съезд Гидробиологического общества при РАН. Тезисы докладов., С. 517-518. (год публикации - 2019)

8. Мирзоева Н.Ю., Мирошниченко О.Н., Кравченко Н.В. Биогеохимические особенности распределения искусственных радионуклидов в солёных озёрах Крыма Озера Евразии: проблемы и пути их решения. Материалы II Международной конференции., Ч. 2. С. 125-129. (год публикации - 2019)

9. Празукин А.В. Иерархия обитаемых пространств многоклеточных водорослей XII Съезд Гидробиологического общества при РАН. Тезисы докладов., С. 393-394. (год публикации - 2019)

10. Ануфриева Е.В., Шадрин Н.В. Краткий обзор исследований Artemia spp в водоемах Крыма XII Съезд Гидробиологического общества при РАН. Тезисы докладов., С. 18-19. (год публикации - 2019)

11. Ануфриева Е., Шадрин Н., Шадрина С. Diversity of phototrophs in the Crimean hypersaline and lagoons and their bio-technological potential 3rd Global Congress on Plant Biology and Biotechnology. Book of Abstracts., P. 65. (год публикации - 2019)

12. Шадрин Н., Празукин А., Ануфриева Е. Green algae Cladophora in the Crimean hypersaline waters as an ecosystem engineer and valuable resource 3rd Global Congress on Plant Biology and Biotechnology. Book of Abstracts., P. 23. (год публикации - 2019)

13. Мирзоева Н., Коротков А., Лазоренко Г. Natural Radionuclide 210Po in Aquatic Ecosystems of Salt Lakes of Crimea INSINUME 2019: 8th International Symposium of In SItu NUclear MEtrology as a tool for radioecelogy. Full Text Book., P. 74-77. (год публикации - 2019)

14. Кравченко Н., Мирзоева Н., Архипова С. Features of the 90Sr Distribution in the Abiotic Components of the Water Ecosystems of the Lakes of Crimea INSINUME 2019: 8th International Symposium of In SItu NUclear MEtrology as a tool for radioecelogy. Full Text Book., P. 59-62. (год публикации - 2019)

15. Мирошниченко О., Мирзоева Н. 137Cs in the Abiotic Components of Lakes Of Crimean Region: Lake Sasyk-Sivash and Lake Kyzyl-Yar INSINUME 2019: 8th International Symposium of In SItu NUclear MEtrology as a tool for radioecelogy. Full Text Book., P. 70-73. (год публикации - 2019)

16. Ануфриева Е.В., Шадрин Н.В. Hypersaline lakes and lagoons: bioproductivity and prospects for aquaculture and biotechnology Asian-Pacific Aquaculture 2019: [conference abstract], (1 p.). (год публикации - 2019)

17. Шадрин Н.В., Ануфриева Е.В. Fluctuation of saline/hypersaline lake ecosystems between alternative states and sustainable aquaculture in the arid and semi-arid areas Asian-Pacific Aquaculture 2019: [conference abstract]., (1 p.). (год публикации - 2019)

18. Шадрин Н., Колесникова Е., Ревкова Т., Латушкин А., Чепыженко А., Драпун И., Дьяков Н., Ануфриева Е. Do separated taxa react differently to a long-term salinity increase? The meiobenthos changes in Bay Sivash, largest hypersaline lagoon worldwide Knowledge and Management of Aquatic Ecosystems, No 420. Article no. 36 (14 p.). (год публикации - 2019)
10.1051/kmae/2019028

19. Шадрин Н., Яковенко В., Ануфриева Е. Suppression of Artemia spp. (Crustacea, Anostraca) populations by predators in the Crimean hypersaline lakes: A review of the evidence International Review of Hydrobiology, Vol. 104, iss. 1-2. P. 5-13. (год публикации - 2019)
10.1002/iroh.201801966

20. Шадрин Н., Колесникова Е., Ревкова Т., Латушкин А., Дьяков Н., Ануфриева Е. Macrostructure of benthos along a salinity gradient: The case of Sivash Bay (the Sea of Azov), the largest hypersaline lagoon worldwide Journal of Sea Research, Vol. 154. Article no. 101811 (9 p.). (год публикации - 2019)
10.1016/j.seares.2019.101811

21. Ануфриева Е., Шадрин Н. The long‐term changes in plankton composition: Is Bay Sivash transforming back into one of the world's largest habitats of Artemia sp. (Crustacea, Anostraca)? Aquaculture Research, Vol. 51, iss. 1. P. 341-350 (год публикации - 2020)
10.1111/are.14381

22. Шадрин Н.В., Беляков В.П., Бажора А.И., Ануфриева Е.В. Does salinity affect body proportions and “size/mass” ratios of highly halotolerant Baeotendipes noctivagus larvae (Diptera, Chironomidae)? Oceanological and Hydrobiological Studies, Vol. 48, iss. 4. P. 305-315. (год публикации - 2019)
10.2478/ohs-2019-0028

23. Шадрин Н., Яковенко В., Ануфриева Е. Gammarus aequicauda and Moina salina in the Crimean saline waters: New experimental and field data on their trophic relation Aquaculture Research, Vol. 51, iss. 8. P. 3091-3099 (год публикации - 2020)
10.1111/are.14643

24. Шадрин Н., Мирзоева Н., Сидоров И., Коротков А., Ануфриева Е. Natural radionuclides in bottom sediments of the saline lakes. What factors determine their concentration? Environmental Earth Sciences, Vol. 79, iss. 8. Article no. 168 (12 p.). (год публикации - 2020)
10.1007/s12665-020-08915-6

25. Шадрин Н., Яковенко В., Ануфриева Е. Behavior of Gammarus aequicauda (Crustacea, Amphipoda) during predation on Artemia (Crustacea, Anostraca): New experimental results International Review of Hydrobiology, Vol. 105, iss. 5-6. P. 143-150. (год публикации - 2020)
10.1002/iroh.202002059

26. Шадрин Н., Мирзоева Н., Кравченко Н., Мирошниченко О, Терещенко Н., Ануфриева Е. Trace elements in the bottom sediments of the Crimean saline lakes. Is it possible to explain their concentration variability? Water, Vol. 12, iss. 9. Article no. 2364 (15 p.). (год публикации - 2020)
10.3390/w12092364

27. Мирзоева Н., Шадрин Н., Архипова С., Мирошниченко О., Кравченко О., Ануфриева Е. Does salinity affect the distribution of the artificial radionuclides 90Sr and 137Cs in water of the saline lakes? A case of the Crimean Peninsula Water, Vol. 12, iss. 2. Article no. 349 (15 p.). (год публикации - 2020)
10.3390/w12020349

28. Шадрин Н. В., Яковенко В. А., Ануфриева Е. В. Появление новых видов Cladocera (Anomopoda, Chydoridae, Bosminidae) в гиперсоленом озере Мойнаки (Крым) Зоологический журнал, Т. 99, № 10. С. 1196-1200. (год публикации - 2020)
10.31857/S0044513420100141

29. Мирзоева Н.Ю., Коротков А.А., Коган С., Трапезников А.В., Лазоренко Г.Е. 210Po in Сrimean salt lakes Journal of Environmental Radioactivity, Vol. 219. Article 106270 (11 p.). (год публикации - 2020)
10.1016/j.jenvrad.2020.106270

30. Терещенко Н.Н., Трапезников А.В., Параскив А.А., Проскурнин В.Ю., Платаев А.П., Мирзоева Н.Ю. Activity concentration of plutonium isotopes in bottom sediments and water in Crimean salt lakes Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, Vol. 326. P. 1019–1025. (год публикации - 2020)
10.1007/s10967-020-07388-y

31. Празукин А., Шадрин Н., Балычева Д., Фирсов Ю., Ли Р., Ануфриева Е. Cladophora spp. (Chlorophyta) modulate environment and create a habitat for microalgae in hypersaline waters European Journal of Phycology (год публикации - 2021)
10.1080/09670262.2020.1814423

32. Мирзоева Н.Ю., Мирошниченко О.Н., Кравченко Н.В., Архипова С.И., Поповичев В.Н. Радиохемоэкологическое состояние соленых озер, находящихся на территориях ООПТ Крыма Наземные и морские экосистемы Причерноморья и их охрана : сб. тез. II Всерос. науч.-практ. шк.-конф., 28 сентября – 02 октября 2020 г., пгт. Курортное, Феодосия, Республика Крым, РФ. Севастополь : ФГБНУ «Институт природно–технических систем», 2020., Севастополь : ФГБНУ «Институт природно–технических систем», 2020. С. 151-152. (год публикации - 2020)

33. Празукин А.В., Ануфриева Е.В., Шадрин Н.В. Is biomass of filamentous green algaeCladophoraspp. (Chlorophyta, Ulvophyceae) an unlimited cheap and valuable resource for medicine and pharmacology? A review Reviews in Aquaculture, Vol.12, iss. 4. P. 2493–2510. (год публикации - 2020)
10.1111/raq.12454

34. Шадрин Н. В., Яковенко В. А., Ануфриева Е. В. Can Gammarus aequicauda (Amphipoda) suppress a population of Baeotendipes noctivagus (Chironomidae) in a hypersaline lake? A case of Lake Moynaki (Crimea) Aquaculture Research (год публикации - 2021)
10.1111/are.15024

35. Ревкова Т.Н. Two species of the genus Theristus Bastian, 1865 (Nematoda: Xyalidae) from the hypersaline water bodies of the Crimea (Azov-Black Sea basin) Zootaxa, Vol. 4881, no 2. P. 372–382 (год публикации - 2020)
10.11646/zootaxa.4881.2.10

36. Празукин А. В., Фирсов Ю. К., Гуреева Е. В., Капранов С. В., Железнова С. Н., Маока Т., Нехорошев М. В. Biomass of green filamentous alga Cladophora (Chlorophyta) from a hypersaline lake in Crimea as a prospective source of lutein and other pigments Algal Research, Vol. 54. Article no. 102195 (9 p.). (год публикации - 2021)
10.1016/j.algal.2021.102195

37. Шадрин Н. В., Стецюк А. П., Латушкин А. А., Ануфриева Е. В. Mercury in the world’s largest hypersaline lagoon Bay Sivash, the Sea of Azov Environmental Science and Pollution Research, Vol. 28, iss. 22. P. 28704-28712. (год публикации - 2021)
10.1007/s11356-021-12745-9

38. Шадрин Н.В., Ануфриева Е.В. TRANSFORMATIONS INTO THE NEW ECOSYSTEM STATES IN LONG-TERM DYNAMICS OF SHALLOW LAKES: A CASE OF THE CRIMEAN SALINE LAKES Shallow Lakes 2021 : Book of abstracts of [virtual conf., 1–5 March, 2021. Natal, Brasil, 2021], Shallow Lakes 2021 : Book of abstracts of [virtual conf., 1–5 March, 2021. Natal, Brasil, 2021]. Session 3. P. 49. https://shallowlakes2020.com.br/wp-content/uploads/2021/02/Shallow-Lakes-2021-Book-of-Abstracts-final-feb2021.pdf (год публикации - 2021)

39. Ануфриева Е.В., Шадрин Н.В. Changes of the Crimean shallow saline lakes in XX – XXI centuries Shallow Lakes 2021 : Book of abstracts of [virtual conf., 1–5 March, 2021. Natal, Brasil, 2021], Shallow Lakes 2021 : Book of abstracts of [virtual conf., 1–5 March, 2021. Natal, Brasil, 2021]. Session 3. P. 42. https://shallowlakes2020.com.br/wp-content/uploads/2021/02/Shallow-Lakes-2021-Book-of-Abstracts-final-feb2021.pdf (год публикации - 2021)

Публикации