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 21-74-00034

НазваниеБрюхоногие моллюски в малоизученных морских экосистемах Арктики и Пацифики: таксономическое разнообразие и пути формирования фаун

РуководительНехаев Иван Олегович, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет", г Санкт-Петербург

Период выполнения при поддержке РНФ 07.2021 - 06.2023 

Конкурс№60 - Конкурс 2021 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными.

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни, 04-101 - Зоология

Ключевые словаАрктика, Пацифика, Берингово море, восстановительные сообщества, абиссаль, батиаль, шельф, таксономия, эволюция, брюхоногие моллюски

Код ГРНТИ87.27.07


СтатусУспешно завершен


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Морские сообщества изучены крайне неоднородно. Большая часть доступных знаний получена в сравнительно небольшом числе прибрежных регионов. В Арктике такими районами являются мелководья юго-западной части Баренцева моря (Мурманский берег) и Белое море. Фауна и процессы, оказывающие влияние на её формирование значительно слабее изучены для шельфовых морей Арктики. При этом, глубоководная фауна открытой части Северного Ледовитого океана остаётся слабо изученной даже по сравнению с населением других районов Мирового Океана. Целью настоящего проекта станет изучение разнообразия раковинных брюхоногих моллюсков глубоководных зон и восстановительных сообществ Арктики и Северной Пацифики, а также выявление связи этих фаун с таковыми прилегающих районов. Результатом работы по проекту станет наиболее полная информация о видовом составе и распространении брюхоногих моллюсков указанных районов. Для глубоководных частей и континентального склона будут получены сведения о таксономическом богатстве, и распространении видов раковинных Gastropoda. Для некоторых таксонов (преимущественно – фауны континентального склона), будут получены сведения об их филогении. Всё вместе позволит уточнить существующие гипотезы о формировании глубоководной фауны региона и выяснить степень её связи с шельфовой фауной. Также будет получена первая информация о брюхоногих моллюсках из геотермальных источников Берингова моря и метановых сипов моря Лаптевых. Для некоторых таксонов, будут получены сведения о морфологии и филогенетическом положении, выдвинуты гипотезы о времени дивергенции и степени родства фауны восстановительных сообществ с прилегающими районами шельфа и батиали.

Ожидаемые результаты
Результатом работы по проекту станет наиболее полная информация о видовом составе и распространении брюхоногих моллюсков наименее изученных районов Арктики. Для глубоководных районов и континентального склона будут получены наиболее полные к настоящему времени сведения о таксономическом богатстве, и распространении видов раковинных Gastropoda. Для некоторых таксонов (преимущественно – фауны континентального склона), по которым доступен материал для молекулярно-филогенетических исследований будут получены сведения об их филогении. Всё вместе позволит уточнить существующие гипотезы о формировании глубоководной фауны региона и выяснить степень её связи с шельфовой фауной. Для моллюсков из геотермальных источников Берингова моря и метановых сипов моря Лаптевых будет получена первая фаунистическая информация. Для некоторых таксонов (подкласс Vetigastropoda, некоторые Caenogastropoda), будут получены сведения о морфологии и филогенетическом положении, выдвинуты гипотезы о времени дивергенции и степени родства фауны восстановительных сообществ с прилегающими районами шельфа и батиали. Полученные результаты позволят оценить степень эндемизма фауны Арктики и оценить её текущее биологическое разнообразие. Полученные данные необходимы для грамотного прогнозирования последствий природных глобальных изменений и деятельности человека в регионе.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2021 году
Дано первое описание фауны раковинных брюхоногих моллюсков из хемосинтетических сообществ Берингова моря на основе сборов выполненных во время рейсов судна "Академик М.А. Лаврентьев" в 2016 и 2018 годах в двух типах редуцирующих биотопов: гидротермальных полей на подводном вулкане Пийпа и метановых сипов на Корякском склоне Берингова моря. В общей сложности в обоих районах было идентифицировано 26 видов раковинных брюхоногих моллюсков, по крайней мере, пять из них предположительно принадлежат к новым для науки видам. Кроме того, пять видов являются новыми для фауны Берингова моря и прилегающих районов Тихого океана. На вулкане Пийпа было обнаружено только девять видов, среди которых были таксоны, известные только из сообществ, основанных на хемосинтезе – представитель семейства Provannidae, облигатного для восстановительных местообитаний и рода Parvaplustrum. Восемнадцать видов были идентифицированы в метановых просачиваниях Корякского склона, однако таксонов, специфичных для сообществ, основанных на хемосинтезе, зарегистрировано не было. Брюхоногие моллюски имеют менее агрегированную структуру популяции на Корякском склоне, чем на вулкане Пийпа, где было собрано в четыре раза больше экземпляров. В целом, структура распределения таксономических и функциональных групп в районе просачивания метана на Корякском склоне, по-видимому, такая же, как и в фоновых сообществах, в то время как в гидротермальной зоне вулкана Пийп она аналогична другим типам экстремальных сообществ. Молекулярно-филогенетические исследования представителей рода Provanna собранных на вулкане Пийпа показали что моллюски относятся к новому для науки виду. В жабрах моллюсков были обнаружены симбиотические бактерии, а в кишечнике – частицы грунта и остатки диатомей. Это первое свидетельство симбиотрофного типа питания у представителй рода и первое подтверждение наличия смешанного типа питания для семейства Provannidae. Обнаружена новая филогенетическая линия микрогастропод семейства Rissoidae, диагностируемая и по молекулярным маркерам и по морфологическим признакам. Представители двух родственных неописанных видов, также были собраны на вулкане Пийпа, но не приурочены строго к местам с явно выраженной геотермальной активностью. Частично пересмотрена коллекция моллюсков Зоологического института РАН из Северного Ледовитого океана и прилегающих районов сибирских арктических морей. В ходе исследования идентифицировано 69 видов брюхоногих моллюсков. Наибольший интерес представляет находка моллюска Skenea profunda в Арктическом бассейне. Это вторая находка таксона, облигатного для таких местообитаний в Северном ледовитом океане, что подтверждает предположение о наличии специальной для мёртвой древесины фауны на пути Трансполярного дрейфового потока в центральной Арктике.

 

Публикации

1. Нехаев И.О. Skenea profunda (Vetigastropoda: Skeneidae) in the central Arctic Ruthenica: Russian malacological Journal, - (год публикации - 2022)

2. Нехаев И.О. Оценка долговременных изменений в распространении гидробионтов: обзор общих методических проблем и возможные пути их решения Биология водных экосистем в XXI веке: факты, гипотезы, тенденции: Тезисы докладов всероссийской конференции, посвящённой 65-летию Института биологии внутренних вод Российской академии наук. Ярославль: Филингрань, с. 144 (год публикации - 2021)


Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Основными результатами работы по проекту во второй год стали: 1) Описан новый вид Provanna annae из семейства Provannidae, найденный в гидротермальных зонах на вулкане Пийпа. Он отличается морфологией раковины и последовательностями генов от других представителей семейства и является, вероятно, самым северным и мелководным из них. Выдвинуто предположение, что моллюски питаются как за счет донных отложений, так и за счет симбиоза с хемосинтезирующими бактериями, что может быть первым обнаружением миксотрофного типа питания у Caenogastropoda. 2) Представители семейства Rissoidae были обнаружены в материалах нескольких экспедиций в разных регионах Арктики и северной Пацифики. Изучение морфологии представителей семейства из районов геотермальных высачиваний вулкана Пийпа (Берингово море) позволило обнаружить уникальное сочетание признаков мягкого тела. Кроме того, на основании морфологии было предположено, что три неописанных (два тихоокеанских и один - атлантический) вида вместе с Punctulum flavum формируют единую группу родового уровня. Это предположение было подтверждено филогенетическим анализом с привлечением вновь полученных последовательностей генов арктических и атлантических моллюсков. Часть глубоководных моллюсков из Берингова моря и Арктики группируются в отдельную компактную кладу. Punctulum wyvillethomsoni группируется в отдельную кладу, сестринскую к большинству типичных представителей рода Alvania. 3) В районе щельфа и склона Северного ледовитого океана были выявлен видовой состав брюхоногих моллюсков. На нижнем шельфе было обнаружено 64 моллюска, а на батиальных глубинах было найдено 18 брюхоногих моллюсков, включая двух обитателей глубоководных районов Арктического и Атлантического бассейнов. Соотношение видов с атлантическим и тихоокеанским типами распространения не меняется на нижнем и верхнем шельфе, что соответствует гипотезе о тихоокеанском происхождении фауны шельфа Арктики. Сравнение фаун брюхоногих моллюсков в различных регионах показало, что фауны Северного-Ледовитого океана и прилегающих морей группируются в два кластера, которые в свою очередь группируются по географическому принципу. 4) В двух пробах с нижнего континентального шельфа Северного Ледовитого океана был обнаружен бореальный моллюска Onoba aculeus. Это самая северная, восточная и удаленная от побережья находка вида. Моллюски были найдены в типичном арктическом донном сообществе, и других необычных видов в ходе экспедиции не было обнаружено. Предполагается, что Onoba aculeus в этот регион могли попасть с объектами, переносимыми течениями, проходящими либо вдоль Новой Земли, либо в районе желоба Святой Анны. Анализ фаунистических списков моллюсков из других прилежащих районов Баренцева моря показал, что мелководная фауна северной части Новой Земли более близка к бореальным, чем к типично арктическим. Несмотря на наличие там большого числа бореальных видов, нехарактерных для арктических сообществ, механизмы появления этой фауны в мелководных и глубоководных сообществах могут быть разными. В первом случае предполагается, что мелководный вид в сравнительно недавнем времени заселил глубоководное сообщество. Во втором случае речь идет о наличии устойчивых видовых комплексов бореальных видов в Арктике, которые занимают зону фитали и могут быть реликтовыми, оставшимися после последнего ледникового максимума, либо быть вновь сформированными под влиянием течений.

 

Публикации

1. Нехаев И.О. Unusual shallow-water boreal gastropod species associations at the Northern part of Arctic archipelago Novaya Zemlya Ecologica Montenegrina, Vol. 6, pp 61-69 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.37828/em.2022.60.10

2. Нехаев И.О. Who Lives in the Hot Heart of the Cold Sea? A New Species of Provanna (Caenogastropoda: Provannidae) from the Hydrothermal Zone of Piip Volcano, Northwestern Pacific Diversity, Vol. 15 Issue 581 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.3390/d15040581

3. Нехаев И.О., Румянцева З.Ю. Escape from troubled shores: finding of a shallow-water boreal gastropod Onoba aculeus on the high Arctic shelf Journal of the Marine Biological Association of the United Kingdom, Vol. 103, e4, 1–5 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1017/S0025315422001102

4. Нехаев И.О., Чабан Е.М., Кантор Ю.И., Кущ Д.А., Матвеева К., Рыбакова Е. Shell-bearing Gastropoda from the methane seeps and hydrothermal vents of the Bering Sea: A preliminary description Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography, vol: 204: 105164 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1016/j.dsr2.2022.105164

5. Шумиловских В.В., Нехаев И.О. Фауна брюхоногих моллюсков открытого Арктического бассейна (по коллекциям ЗИН РАН) Арктические исследования: от экстенсивного освоения к комплексному развитию. Материалы III Международной молодежной научно-практической конференции (Архангельск, 26-28 апреля 2022 года), С. 388-391 (год публикации - 2022)

6. Кущ Д.А., Нехаев И.О. Использование машинного зрения для определения численности и линейных размеров моллюсков Биомониторинг в Арктике: сборник материалов III международной конференции (11-12 октября 2022 года). Архангельск: САФУ, C. 74-75 (год публикации - 2022)

7. Нехаев И.О. Когда действительно «не всё так просто»: связаны ли находки бореальных в Арктике с изменениями климата? Биомониторинг в Арктике: сборник материалов III международной конференции (11-12 октября 2022 года). Архангельск: САФУ., С. 84-85 (год публикации - 2022)

8. Нехаев И.О. От затопленного леса до чёрных курильщиков: таксономическое и экологическое разнообразие брюхоногих моллюсков в восстановительных сообществах арктических морей Арктические исследования: от экстенсивного освоения к комплексному развитию. Материалы III Международной молодежной научно-практической конференции (Архангельск, 26-28 апреля 2022 года)., С 352-354 (год публикации - 2022)

9. - В Санкт-Петербургском государственном университете прошла Всероссийская конференция по естественным и гуманитарным наукам с международным участием «Наука СПбГУ – 2022». В этом году мероприятие было приурочено ко Дню преподавателя высшей школы Сайт Биологического факультета СПбГУ, - (год публикации - )

10. - Биологи СПбГУ первыми в мире изучили улиток из самых северных хемосинтетических сообществ Тихого океана Официальный сайт СПбГУ, - (год публикации - )

11. - Биологи СПбГУ первыми в мире изучили улиток из самых северных хемосинтетических сообществ Тихого океана Сайт Российского научного фонда, - (год публикации - )

12. - РОССИЙСКИЕ УЧЕНЫЕ ОБНАРУЖИЛИ И ИЗУЧИЛИ НОВЫЕ ВИДЫ УЛИТОК В ТИХОМ ОКЕАНЕ Научная Россия, - (год публикации - )

13. - БИОЛОГИ СПБГУ ПЕРВЫМИ В МИРЕ ИЗУЧИЛИ УЛИТОК ИЗ САМЫХ СЕВЕРНЫХ ХЕМОСИНТЕТИЧЕСКИХ СООБЩЕСТВ ТИХОГО ОКЕАНА Newsfactory, - (год публикации - )


Возможность практического использования результатов
Результаты проекта возможно использовать для экологического мониторинга и прогнозирования изменений в морских экосистемах, в том числе вызванных деятельностью человека и изменениями климата.