Аннотация результатов, полученных в 2021 году
Сведения о фактическом выполнении годового плана работы С целью составления перечня широко распространенных видов крупных пресноводных двустворчатых моллюсков (наяд) для использования в качестве биоиндикаторов состояния пресноводных экосистем нами был выполнен обзор литературы по проблеме их современного распространения и сохранения в различных регионах Зарубежной Европы, в том числе виды рода Unio (Lopes-Lima et al., 2017, Ferreira-Rodríguez et al., 2019, Bohm et al., 2020). Для оценки распространения видов двустворчатых моллюсков в речных бассейнах России нами были использованы данные приведенные в нашей публикации (Bolotov et al., 2020). На основе приведенных в данных работах критериев для оценки распространения моллюсков и состояния их популяций составлен перечень видов крупных пресноводных двустворчатых моллюсков (наяд), которые в дальнейшем использованы в качестве биоиндикаторов. В перечень включали виды-эврибионты, характерные для соответствующего региона, которые позволят охватить различные типы местообитаний, например, Anodonta anatina в Европе и Западной Азии, Beringiana beringiana в Восточной Азии, занимающие сходную экологическую нишу в различных регионах Евразии. Также мы включили в анализ виды с узкой экологической нишей в том случае, если они являются доминирующим или единственным видом наяд в водоеме, например, Unio crassus в Европе, Middendorffinaia mongolica в Восточной Азии и Yaukthwa panhai в Юго-Восточной Азии. Кроме того, при составлении списка широко распространенных видов нами был визуально определен тип местообитания (быстротекущее/слаботекущее/застойное). В ходе работ на каждой точке были отобраны свежие раковины крупных пресноводных двустворчатых моллюсков, проба воды и образец донных отложений. Из створки каждого образца для анализа содержания химических элементов был вырезан продольный спил раковины в районе макушки, захватывающий все годичные слои. В лаборатории части раковин сначала промывали деионизированной водой и сушили в течение 12 часов при температуре 80 град. С, после высыхания они были измельчены в тисках с помощью тефлоновых пластин. После этого, вымытые, высушенные и измельченные фрагменты створки раковины каждого образца были размолоты в порошок в агатовой ступке, и усредненная проба раковинного материала массой от 300 до 1000 мг была помещена в пробирку типа эппендорф. Проведены работы с коллекциями раковин пресноводных двустворчатых моллюсков, в том числе - определение таксономической принадлежности, фотографирование, подготовка проб и анализ содержания химических элементов в раковинах моллюсков, относящихся к видам Unio crassus, Leguminaia wheatleyi и Potomida littoralis. Эти виды включены нами в список таксонов-биоиндикаторов. Кроме того, были подготовлены и проанализированы пробы воды для определения концентраций химических элементов. Проведены полевые исследования в бассейне р. Бзыбь. За первый год работы по проекту проведены полевые исследования в бассейнах рек Центральной Европы, в том числе в реках бассейна Скадарского озера (р. Зета, р. Черновица, р. Ситница, р. Плавница, р. Морача), в бассейне р. Висла (р. Буг и р. Мухавец) и в бассейне р. Дунай (р. Лим). Нами были получены образцы раковин двустворчатых моллюсков, воды и донного грунта из точек, расположенных на берегу Канала Ду Миди (г. Тулуза) в бассейне р. Гаронна. В 2021 году члены коллектива выполняли отбор проб раковин пресноводных двустворчатых моллюсков, воды и донных осадков из местонахождений, расположенных в крупнейших речных бассейнах Восточной и Центральной Европы: р. Волга, р. Дон, р. Кубань, р. Днепр. Были выполнены экспедиционные исследования на территории следующих регионов Российской Федерации: Забайкальского края, Приморского края, Хабаровского края и Камчатского края в бассейнах рек Амур и Камчатка. Полевые работы проводили в крупных речных бассейнах (р. Амур и р. Раздольная), так и в небольших сепаратных речных бассейнах, относящихся к водосборам Японского моря и Тихого океана. По результатам полевых работ членами коллектива были обобщены полученные сведения о видовом составе моллюсков в изученных биотопах, координатные привязки, фото створок раковин и биотопов, а также их описания. В совокупности с уже имеющимися в распоряжении коллектива образцами, полученные данные были обобщены в единую базу данных. Конкретные научные результаты, полученные в отчетном году. Cформирован перечень широко распространенных видов крупных пресноводных двустворчатых моллюсков (наяд) для использования в качестве биоиндикаторов состояния пресноводных экосистем. В список были включены 26 видов наяд, принадлежащие к 18 родам, отобранные из проточных (39 локалитетов) и застойных (32 локалитета) водоемов. Поскольку Юго-Восточная Азия отличается исключительно высоким уровнем видового разнообразия наяд с большим количеством локальных эндемиков, то в перечне виды моллюсков из этого региона представлены единичными локалитетами. Проведены полевые работы и выполнен отбор проб раковин пресноводных двустворчатых моллюсков, воды и донных осадков из местонахождений, расположенных на территории речных бассейнов Западной Азии (бассейн р. Бзыбь) Восточной и Центральной Европы (бассейны р. Волга, р Дон, р. Кубань, р. Днепр, р. Висла, р. Зета, р. Черновица, р. Ситница, р. Плавница, р. Морача) Восточной Азии (бассейны р. Амур, р. Камчатка и р. Авача. По результатам проведенных полевых работ, в совокупности с уже имеющимися в распоряжении коллектива образцами, были сформированы: 1) Коллекция пресноводных двустворчатых моллюсков (335 экз.), 2) Коллекция образцов воды и донных отложений (162 экз.). Получены данные о концентрациях химических элементов в раковинах. Наибольшее среднее содержание среди микроэлементов в раковинах широко распространенных видов-индикаторов отмечено для натрия, стронция, железа и марганца. Установлено, что средняя концентрация натрия в раковинах видов-индикаторов составляла от 1875.87±61.09 (Unio crassus) до 2187.14±31.94 (Anodonta anatina). Этот результат подтверждает закономерность увеличения содержания натрия в ряду от стенобионтных до эврибионтных видов двустворчатых моллюсков. Выявлено, что средние концентрации железа и марганца также выше в тонкостенных раковинах беззубок (583.42±31.27 мг/кг и 747.17±185.27 мг/кг, соответственно) в сравнении с наиболее толстыми раковинами перловиц Unio crassus (241.78±39.52 мг/кг и 179.65±32.25 мг/кг, соответственно). Наибольшее содержание стронция установлено для представителей видов Unio pictorum (754.42±38.60 мг/кг) и Anodonta anatina (724.39±32.52 мг/кг). Наименьшая средняя концентрация стронция определена для толстой перловицы (448.15±64.30 мг/кг). Выполнена статистическая обработка полученных геохимических данных. По результатам анализа элементного состава раковин пресноводных двустворчатых моллюсков для рассматриваемых таксонов установлено наличие географического контроля за накоплением химических элементов в раковине, в то же время нами опровергнута гипотеза о видоспецифичности накопления элементов в раковине. Этот вывод подтверждается величиной коэффициента вариации (CV) для концентрации элементов в створках, показатель CV выше в выборках моллюсков относящихся к одному биологическому виду в сравнении с выборками индивидуумов из одного местообитания. Например, CV (Ba) составляет для выборок представителей одного вида 68-77 %, а для выборки из одного местообитания 51-66 %. Коэффициент вариации для фосфора и железа также выше в выборках проб из одного вида в сравнении с выборками из отдельных локалитетов. Коэффициент вариации для железа варьирует в пределах от 60 до 187 % среди локалитетов, в то время как для отдельных видов он составляет от 211 до 301 %. Проведен факторный анализ данных. По итогам проведенных работ в 2021 году членами научного коллектива опубликовано 7 работ, в том числе 3 публикации в журналах, входящих в первый квартиль (Q1) по базам Web of Science и/или Scopus и 2 публикации, в журналах, входящих в Scopus. Результаты исследований по проекту были представлены на двух международных конференциях: 1. 9th European Congress of Malacological Societies, Prague (5-9 сентября 2021 г., г. Прага, Чехия - устный онлайн-доклад), название доклада - A taxonomic revision of fossil freshwater pearl mussels (Bivalvia: Margaritiferidae) from Neogene-Quaternary rivers of Southeastern Europe (Lyubas A.A., Obada T.F., Vikhrev I.V., Nicoara I.N., Bolotov I.N.). 2. International Symposium “Invasion of alien species in Holarctic (11–15 октября 2021 г., п. Борок, Россия, устный доклад) название доклада - A tropical biodiversity hotspot in Siberia: alien freshwater molluscs in an artificially heated channel of a thermal power plant (Kondakov A.V., Bolotov I.N., Vikhrev I.V., Konopleva E.S., Tomilova A.A., Khrebtova I.S., Aksenova O.V.). Cсылки на информационные ресурсы в сети Интернет (url-адреса), посвященные проекту: 1. http://fciarctic.ru/index.php?page=news&id=621 (публикация "Завершилась экспедиция учёных ФИЦКИА УрО РАН в Черногорию"). 2. http://fciarctic.ru/index.php?page=news&id=654 (публикация "Биологи и химики Лавёровского центра изучили закономерности накопления микроэлементов в раковинах моллюсков, обитающих в северных реках").

Аннотация результатов, полученных в 2022 году
1. Были выполнены пробоподготовка собранных образцов для анализа элементного состава, анализ концентраций химических элементов с использованием масс-спектрометра с индуктивно-связанной плазмой. 2. Для проведения филогенетического анализа и построения филогенетических моделей для видов-индикаторов и их близкородственных таксонов двустворчатых моллюсков были использованы следующие наборы данных: 1) набор нуклеотидных последовательностей двустворчатых моллюсков семейства Unionidae из речных бассейнов Европы; 2) сиквенсы представителей семейства Unionidae из бассейнов Южной и Юго-Восточной Азии; 3) набор последовательностей для вида-индикатора Anodonta anatina из бассейнов Северной Евразии; 4) набор сиквенсов для широко распространенных видов двустворчатых моллюсков Beringiana beringiana и Sinanodonta woodiana. 3. С целью изучения видового состава и корректной видовой идентификации таксонов пресноводных двустворчатых моллюсков Южной Азии (регион полуострова Индостан и прилегающие острова) были проанализированы музейные экземпляры широко распространенных видов двустворчатых моллюсков из следующих коллекций: Senckenberg Museum Frankfurt (SMF, Frankfurt, Germany) и ZSI (Zoological Survey of India, Kolkata, India) на основе фотоснимков раковин и их частей. Получены нуклеотидные последовательности гена COI для широко распространенных таксонов из речных бассейнов Южной и Юго-Восточной Азии. Были проведены полевые экспедиционные исследования на юге Азиатской части России на территории Алтайского края и Республики Алтай. Сбор двустворчатых моллюсков, относящихся к видам-индикаторам, проведен в верхней части бассейна р. Обь на участках рек Обь, Бия и Катунь. 4. Была выполнена командировка в Зоологический институт РАН. Были проведены полевые исследования на территории бассейнов рек Мзымта, Кудепста и Лоо (Краснодарский край). 5. Были выполнены работы в бассейне р. Кама (реки Чусовая, Илеть, Бисерть) и в бассейне р. Обь (Рефтинское водохранилище). 6. Популяции видов-индикаторов были изучены на участках бассейна р. Днепр в Смоленской и Брянской областях. Кроме особей моллюсков, из каждой точки были отобраны пробы донного грунта и воды. 7. Полевые работы были выполнены на водоёмах в бассейне р. Западная Двина в Смоленской области и оз. Святое в районе г. Шатура (Московская область). Была проведена командировка в Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по биоресурсам и изучены коллекции двустворчатых моллюсков Sinanodonta sp. 8. Подготовлены материалы и принято участие в четырёх международных конференциях. 9. Была выполнена пробоподготовка собранных образцов раковин для анализа концентраций химических элементов и их изучение с использованием масс-спектрометра с индуктивно-связанной плазмой. 10. Была выполнена совместная статистическая обработка полученных геохимических и молекулярных данных. 11. Подготовлен промежуточный научного отчета за второй год исследований по проекту. Достигнутые конкретные научные результаты: 1) Проведены полевые работы и выполнен отбор проб раковин пресноводных двустворчатых моллюсков, воды и донных осадков из местонахождений, расположенных на территории речных бассейнов Днепра, Камы, малых рек в западной части Большого Кавказа и в бассейне Оби. Дополнены коллекции раковин пресноводных двустворчатых моллюсков, относящихся к видам-индикаторам, отобраны пробы мягких тканей, грунта и воды. Проанализированы коллекции двустворчатых моллюсков Unio crassus, Зоологического института РАН. Выполнены работы с фотоснимками материалов из музейных коллекций Зенкенбергского научно-исследовательского института, Франкфурт-на-Майне, Германия; Национального музея естественной истории в Париже, Франция; Музея естествознания в Генуе, Италия; Зоологического музея Индии, Калькутта, Музея естественной истории Дании, Копенгаген. 2) Построены филогенетические модели и получены сведения о генетическом разнообразии популяций моллюсков, относящихся к видам-индикаторам в исследованных речных бассейнах. 3) Получены данные о концентрациях химических элементов в раковинах, воде и донных отложениях из исследованных местонахождений. Наибольшие средние концентрации алюминия в раковинах зафиксированы для видов, населяющих водоёмы Русской равнины (Unio pictorum, U. tumidus, Anodonta anatina), а наименьшие – для моллюсков, обитающих в небольших речных бассейнах в горных регионах (U. carneus, Lamellidens generosus, L. savadiensis). Концентрации многих металлов имеют положительную корреляцию с алюминием и схожие с этим элементом закономерности накопления в раковинах разных таксонов (магний, литий, калий, марганец и другие). Максимальная средняя концентрация железа выявлена для беззубок Anodonta и Beringiana, а минимальная – для раковин толстой перловицы из бассейнов Турции и Черногории. Содержание стронция, по-видимому, обусловлено влиянием геологических факторов и зависит от локального источника этого элемента в воде в конкретном бассейне (Lyubas et al., 2021). Содержание серы в раковинах зависит от условий конкретного биотопа и максимально в раковинах эврибионтных видов моллюсков (утиной беззубки и перловиц). На примере пресноводных беззубок Anodonta, Beringiana и Sinanodonta установлено наличие статистически значимых различий по концентрациям лития (p < 0,01), алюминия (p < 0,01) и магния (p < 0,01) в раковинах между моллюсками, относящимися к таксонам, которые населяют разные географические регионы Евразии. Наибольшие концентрации серы и стронция в воде зафиксированы для биотопов с глинистым дном, населенных утиной беззубкой Anodonta anatina. Наибольшие концентрации в донных отложениях зафиксированы для алюминия, кальция и железа. Установлена регрессионная зависимость показателя гаплотипического разнообразия в изученных генетических группах пресноводных двустворчатых моллюсков и содержания магния в раковинах (x) (R² = 0,537; p < 0,05). Выявлена регрессионная зависимость показателя нуклеотидного разнообразия (y) в изученных генетических группах пресноводных двустворчатых моллюсков и содержания бария (x) в раковинах (R² = 0,508; p < 0,05). 4) В 2022 году по результатам проведенных исследований по проекту было опубликовано 4 статьи, в том числе две публикации в журналах, входящих в первый квартиль (Q1): 1. Bolotov I.N. et al. Oriental freshwater mussels arose in East Gondwana and arrived to Asia on the Indian Plate and Burma Terrane // Scientific reports. 2022. Vol. 12(1). P. 1-26. 2. Bolotov I.N. et al. Follow the Footsteps of Leonardo Fea: An Example of an Integrative Revision of Freshwater Mussel Taxa Described from the Former British Burma (Myanmar). Journal of Zoological Systematics and Evolutionary Research. 2022. 3. Nagel K.O. et al. Re-discovery of the type series of the Indian freshwater mussel Parreysia corrugata (OF Müller, 1774) with the designation of the lectotype (Bivalvia: Unionidae: Parreysiinae) // Journal of Natural History. 2022. Vol. 56(5-8). P. 493-511. 4. Lyubas A.A. et al. Taxonomic Reassessment of Freshwater Mussels from the Western Balkans Reveals an Overlooked but Critical Refugium and Defines Conservation Priorities // Diversity. 2022. Vol. 14(11). p.935. 5) В 2022 году результаты исследований по проекту были представлены на четырёх международных конференциях. 1. III Международная молодежная научно-практическая конференция «Арктические исследования: от экстенсивного освоения к комплексному развитию», 26–28 апреля 2022 г., г. Архангельск. 2. Международный симпозиум «Современные достижения в популяционной, эволюционной и экологической генетике», 8–12 сентября 2022 г., Владивосток, Морская биологическая станция «Восток». 3. II Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы охраны животного мира в Беларуси и сопредельных регионах», 11-14 октября 2022 г., г. Минск. 4. XVII международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы экологии – 2022», Гродненский государственный университет имени Янки Купалы, г. Гродно 5-6 октября 2022 г.

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Выполненные работы: 1. Для проведения анализа закономерностей накопления химических элементов массовыми видами крупных пресноводных двустворчатых моллюсков в контрастных условиях пресноводных экосистем был применен метод общей линейной модели. Статистическую значимость общей линейной модели оценивали на основе критерия Лямбда Уилкса (p < 0.05). Максимальные рассчитанные величины зависимости R-квадрат для переменных, представляющих концентрации химических элементов, от места отбора пробы (контроль окружающей среды) составили более 0.8 при приемлемом уровне статистической значимости p < 0.001. 2. Проведены полевые исследования на территории речных бассейнов Южной Азии. Работы были выполнены на участках водотоков на территории бассейнов рек о. Шри-Ланка. Отбор живых особей двустворчатых моллюсков, проб воды и донных осадков выполняли в следующих районах: на участках р. Махаойа, на участке р. Дадуруойа, на участке р. Калаойа, на участке ирригационного канала водохранилища Каттия, на участке р. Махавели. 3. Выполнены анализ и обобщение данных о генетической структуре изученных популяций моллюсков с использованием индексов генетического разнообразия. Для собранных в течение полевого сезона 2023 года образцов была выполнена идентификация видовой принадлежности на основе морфологических и генетических данных. Для выделения крупных генетических групп подвидового уровня (для широко распространенных видов) и видового уровня (для локальных эндемичных видов) были построены две обобщенные филогенетические модели, которые включают последовательности собранных в ходе реализации проекта особей, относящихся к видам-индикаторам. Филогеографический анализ проводился на основе построенной медианной сети гаплотипов с использованием программного обеспечения Network v. 5.0.0.1 с настройками по умолчанию (Bandelt et al., 1999). Генетическое разнообразие оценивали с помощью показателя гаплотипического (Hd) и нуклеотидного разнообразия (Pi). Генетическую дифференциацию между выборками оценивали путем расчета значений дистанций Fst. Индексы генетического разнообразия, расстояния Fst, и тесты нейтральности были рассчитаны с использованием программы Arlequin v. 3.5.1.2 (Excoffier, Lischer, 2010). Также нами были протестированы демографические сценарии с помощью программы DNASP v. 6.12.03 (Rozas et al., 2017). Анализ главных координат и сравнение выборок были выполнены с использованием программного обеспечения PAST v 4.05 (Hammer et al., 2001). 4. Проверено наличие связи между аккумуляцией микроэлементов в раковинах и генетической структурой популяций. Был выполнен регрессионный анализ данных о содержании химических элементов в раковинах двустворчатых моллюсков и изучение их влияния на показатели генетического и нуклеотидного разнообразия (в качестве предикторов). 5. Проведены полевые исследования на территории пресноводных бассейнов Северной Азии. Живые особи утиной беззубки (Anodonta anatina) были собраны в мелководном заливе Посольский Сор (оз. Байкал). По результатам проведенных полевых и камеральных исследований были разработаны рекомендации по использованию пресноводных двустворчатых моллюсков в качестве биоиндикаторов состояния пресноводных экосистем. 6. Для сравнения концентраций микроэлементов в раковинах нативных (аборигенных) моллюсков-беззубок, относящихся к виду Anodonta anatina, и интенсивно распространяющегося на территории Евразии инвазивного (чужеродного) вида моллюсков, китайской беззубки Sinanodonta woodiana, нами были проведены командировки в районы их совместного распространения. Были рассчитаны коэффициенты распределения химических элементов между водой и раковиной моллюска для видов Anodonta anatina, Sinanodonta woodiana, и Beringiana beringiana. Сравнение коэффициентов распределения между тремя видами моллюсков проводили с помощью непараметрического критерия H Краскала-Уоласса. 7. Результаты были представлены на научной конференции. 8. Выполнена подготовка научного отчёта за 2023 год и итогового научного отчёта по результатам исследований по проекту. Полученные результаты: 1) Проведены полевые работы и выполнен отбор проб раковин и мягких тканей пресноводных двустворчатых моллюсков, воды и донных осадков из местонахождений, расположенных на территории речных бассейнов Южной Азии. Выполнены полевые исследования, в том числе - отбор проб раковин моллюсков, воды и донных осадков из местонахождений, расположенных в крупных речных бассейнах Северной Азии. Выполнено сравнение накопления химических элементов, в том числе тяжёлых металлов, двустворчатыми моллюсками, относящимися к нативным (аборигенным) и инвазивным (чужеродным) видам. Получены данные о последовательностях гена СО1 митохондриальной ДНК, сформирован набор данных включающий 445 последовательностей относящихся к 86 видам. По результатам статистического анализа геохимических данных выявлено, что инвазивные моллюски (вселенцы), относящиеся к роду Sinanodonta, аккумулируют в раковинах меньшее количество тяжелых металлов по сравнению с нативными (аборигенными) видами двустворчатых моллюсков (на примере утиной беззубки Anodonta anatina). Соответственно, коэффициенты распределения химических элементов между раковиной и водой, раковиной и донными осадками выше для представителей аборигенных видов двустворчатых моллюсков. 2) С помощью метода общей линейной модели установлено, что под влиянием биологического контроля в раковинах исследованных видов двустворчатых моллюсков происходит накопление Na (R-квадрат = 0,598, р < 0.001), Zn (R-квадрат = 0,601, p < 0.001) и La (R-квадрат = 0,660, р < 0.001). В ходе исследований был также установлен широкий спектр литофильных элементов, которые накапливаются в раковинах в зависимости от условий местообитания. 3) Анализ последовательностей гена СО1 митохондриальной ДНК у особей утиной беззубки, собранных в ходе реализации данного проекта для использования в качестве вида-индикатора, позволил нам впервые выявить высокий уровень генетического разнообразия широко распространенной трансевразийской линии A. anatina. 4) С помощью метода общей линейной модели установлена зависимость нуклеотидного разнообразия в популяциях двустворчатых моллюсков от концентрации Ca в раковине (R-квадрат = 0.448, p < 0.005) и от концентрации Sr в раковине (R-квадрат = 0.271, p <0.05). 5) Разработаны рекомендации по использованию пресноводных двустворчатых моллюсков в качестве биоиндикаторов состояния пресноводных экосистем. 6) По итогам проведенных работ в 2023 году членами научного коллектива опубликовано и представлено к печати 5 статей в журналах, входящих в базы Web of Science и/или Scopus.