КАРТОЧКА ПРОЕКТА,
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 21-74-20001

НазваниеРазработка новых определителей жесткокрылых европейской части России и российского Кавказа

РуководительБеньковский Андрей Олегович, Доктор биологических наук

Организация финансирования, регионфедеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук, г Москва

Годы выполнения при поддержке РНФ 2021 - 2024 

КонкурсКонкурс 2021 года по мероприятию «Проведение исследований на базе существующей научной инфраструктуры мирового уровня» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Объект инфраструктуры Депозитарий живых систем Московского университета

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

Ключевые словаЖесткокрылые, жуки, Coleoptera, европейская часть России, Кавказ, Chrysomelidae, Elateridae, Curculioninae, Throscidae, Eucnemidae, Heteroceridae, Hydrophyloidea, Scolytinae, Tenebrionidae

Код ГРНТИ34.33.19


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Актуальность. Жуки или жесткокрылые - самая массовая группа наземных беспозвоночных. Их видовая идентификация (определение названия) - непростая задача, имеющая огромное научное и практическое значение. Для хозяйственных целей необходимо определять вредителей сельского и лесного хозяйства, вредителей запасов, переносчиков заболеваний растений, редкие охраняемые виды, виды-биоиндикаторы состояния окружающей среды и т.д. В научном плане правильная видовая идентификация - необходимый фундамент для любых исследований: экологических, генетических, поведенческих, биохимических и т.д. Кроме того, определение видов насекомых, в том числе жуков, входит в программы обучения студентов-биологов. В настоящее время методы молекулярной идентификации видов еще не настолько развиты, чтобы заменить морфологические, и в 99,9% случаев определение жесткокрылых проводится по морфологическим признакам. Таким образом, тысячам пользователей нужны полные и удобные определительные таблицы, отвечающие современным требованиям. По фауне Западной Европы такие определители имеются для всех семейств жесткокрылых. Определители жуков Центральной Европы регулярно переиздаются в уточненном, более современном виде. В последнее время особое значение приобрел интернет-определитель «Жуки Европы» (http://coleonet.de/coleo/), аккумулирующий в себе все достижения современной таксономии. Однако фауна европейской части России и российского Кавказа отличается от центральноевропейской, и по нашей фауне современных определителей сильно не хватает. Для большинства семейств жуков последний определитель был выпущен более полувека назад (в 1965 г.). К настоящему моменту он катастрофически устарел. Во-первых, за прошедшие десятилетия на нашей территории отмечено много видов, которые не были известны здесь ранее. Во-вторых, описано много новых для науки видов. В-третьих, классификация и номенклатура во многих семействах жуков претерпели кардинальные изменения. В-четвертых, существенно расширился спектр признаков, используемых для идентификации, в частности, стали шире использоваться признаки генитального аппарата самцов и самок, другие тонкие особенности, требующие специальной препаровки. Огромным недостатком определителя 1965 года является его неполнота: для многих групп определение доведено только до рода или включены лишь некоторые наиболее обычные виды. В ряде случаев он отсылал читателя к классическим немецким работам вековой давности. Определитель был выполнен в виде книги с черно-белыми рисунками, в то время как сейчас определители должны быть иллюстрированы цветными макрофотографиями жуков и деталей их строения, а также фотографиями на сканирующем электронном микроскопе. Наконец, фауна российского Кавказа была представлена только частично. В последующие годы были выпущены работы по отдельным семействам или меньшим группам (подсемействам, трибам) жуков, полностью или частично покрывающие территорию европейской части. Но так до сих пор и нет для нашей территории полных определителей по таким практически важным семействам, как долгоносики, щелкуны, короеды, листоеды (нет определителя по российскому Кавказу) и многим другим. Назрела необходимость создания серии определителей 21-го века. Цель нашего проекта - создать современные определители по имаго практически значимых групп ранга семейства жесткокрылых европейской части России и российского Кавказа. Регион исследования охватывает Северо-Западный, Центральный, Южный, Северо-Кавказский и Приволжский федеральные округа. В определителях будет рассмотрено не менее 2000 видов. Ключи будут электронными и построенными по принципу гипертекстов, что сделает их существенно более удобными в работе, чем таблицы, изданные на бумаге. Определители будут иллюстрированы фотографиями общего вида жуков, а также фотографиями и рисунками деталей строения, поясняющими диагностические признаки и способствующими правильному определению. Мелкие детали будут сфотографированы на сканирующем электронном микроскопе. Основой для работы станет коллекция жесткокрылых Зоологического музея МГУ (часть "Животные" Депозитария живых систем Московского университета). Научная новизна: 1) Будут созданы новые определительные таблицы, кардинально отличающиеся от прежних по своей полноте. Они будут включать все виды данных семейств, отмеченные на данной территории и в сопредельных регионах, в том числе обосновавшиеся чужеродные виды, а также карантинные вредители, вселение которых представляет потенциальную опасность. 2) Будут использованы новые морфологические признаки. При исследовании материала мы планируем помимо классических методик световой и электронной микроскопии применить компьютерную микротомографию. Этот метод позволяет измерять глубину и диаметр пунктировки, кривизну выпуклых и вогнутых поверхностей. Таким образом, в сфере изучения объемных деталей строения мы перейдем от исследований на качественном уровне к точным современным методикам. 3) Будет доработана и апробирована технология составления определителей с использованием созданной нами специализированной компьютерной программы, которая поддерживает структуру ключа в процессе его создания. 4) Технологической новизной станет также создание определителя по принципу электронного гипертекста, в котором переход от одной тезе к другой будет осуществляться посредством гиперссылок. 5) В ходе работы над определителями будет выполнен ряд таксономических ревизий сложных групп. Результаты будут опубликованы в виде статей в журналах PlosOne, Insects и Zootaxa. Важно отметить, что создание определителей - это не просто прикладная задача, а фундаментальное исследование по морфологии и систематике, то есть исследование, которое вносит вклад в познание природы и служит основой для других исследований. Все члены научного коллектива - российские ученые, работающие в России. Все являются специалистами-систематиками по жесткокрылым и активно публикуются. Пять членов коллектива - исследователи в возрасте до 35 лет: 4 кандидата наук и 1 аспирант. Поддержка фонда создаст условия для творческого роста молодых исследователей-систематиков. Это очень важно сейчас, когда специалистов, умеющих определять жуков, остались единицы.

Ожидаемые результаты
В результате реализации данного проекта будет создана серия определителей по жукам европейской части России и российского Кавказа. Мы напишем полные современные иллюстрированные таблицы для видовой идентификации имаго следующих групп: 1. Листоеды (Chrysomelidae) юга европейской части России и российского Кавказа (определитель по европейской части без Кавказа ранее опубликован руководителем проекта). 2. Водолюбообразные (Hydrophyloidea: Helophoridae, Georissidae, Hydrochidae, Spercheidae, Hydrophilidae) европейской части России и российского Кавказа. 3. Короеды (Curculionidae: Scolytinae) европейской части России и российского Кавказа. 4. Щелкуны (Elateridae) европейской части России с добавлением практически значимых видов с российского Кавказа. 5. Чернотелки (Tenebrionidae) европейской части России и российского Кавказа. 6. Долгоносики (Curculionidae: Curculioninae) европейской части России и российского Кавказа. 7. Лжещелкуны (Throscidae) России, включая европейскую часть и российский Кавказ. 8. Древоеды (Eucnemidae) России, включая европейскую часть и российский Кавказ. 9. Пилоусы (Heteroceridae) России, включая европейскую часть и российский Кавказ. Определители будут представлять собой электронные монографии на русском языке, официально зарегистрированные в Росинформрегистре с номером ISBN и размещенные в свободном доступе в РИНЦ. Объем текста по каждому семейству составит от нескольких десятков до нескольких сотен страниц в зависимости от объема группы. Суммарный иллюстративный материал составит не менее 1000 оригинальных фотографий и не менее 1000 оригинальных рисунков общего вида и деталей строения. По условиям конкурса, исследовательская группа включает не более 10 человек, причем не менее половины из них должны быть моложе 39 лет. Мы не можем включить в состав коллектива специалистов по другим семействам и таким образом расширить охват определителей. Задача охватить все семейства жуков региона была бы заведомо нереализуемой. НАУЧНАЯ ЗНАЧИМОСТЬ Научная значимость определяется тем, что правильная идентификация видов необходима для любого биологического исследования. Поэтому определители, которые мы планируем сделать, нужны биологам самых разных специальностей: генетикам, экологам, биохимикам, зоогеографам и т.д. Наши определители будут использоваться тысячами пользователей на протяжении десятков лет. Европейская часть России составляет по площади около половины Европы, поэтому научное значение определителей для изучение фауны жуков такого большого региона трудно переоценить. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ 1. Определители, которые будут созданы в результате реализации данного проекта, необходимы сотрудникам службы карантина и защиты растений, а также службы защиты леса, так как в перечисленных группах жуков много вредителей сельского и лесного хозяйства. 2. Фауну жесткокрылых часто используют для индикации состояния биоценозов. Поэтому определители будут использоваться сотрудниками ООПТ и другими специалистам, ведущими мониторинг состояния окружающей среды. 3. Определители будут использоваться для изучения географического распространения и состояния популяций охраняемых видов жуков, в том числе видов, внесенных в Красный список угрожаемых видов МСОП. Это внесет вклад в разработку мер по сохранению редких видов. 4. Определители будут использованы для изучения региональных фаун и таким образом послужат инструментом для ликвидации отставания России от других стран Европы в сфере изучения географического распространения жесткокрылых. 5. Особенно нуждаются в современной литературе для определения жуков студенты биологических специальностей ВУЗов. Использование в учебном процессе определителей полувековой давности не может удовлетворить запросы современного ВУЗовского образования. МЕЖДУНАРОДНОЕ ЗНАЧЕНИЕ Россия, как страна, подписавшая Конвенцию о биологическом разнообразии и другие международные природоохранные документы, а также документы о карантине растений, обязана вести мониторинг энтомофауны на своей территории. Наличие современных определителей - необходимое условие для такого мониторинга. СООТВЕТСТВИЕ МИРОВОМУ УРОВНЮ Благодаря созданию новых определителей Россия выйдет на европейский уровень в сфере идентификации данных семейств жесткокрылых. ВЫПОЛНИМОСТЬ ПРОЕКТА Большая часть информации, необходимой для создания определителей, уже собрана членами научного коллектива в ходе написания ими докторских и кандидатских диссертаций. Мы планируем рассмотреть именно те семейства, по которым мы являемся ведущими специалистами в России. Руководитель и основные исполнители смогут сосредоточиться на определителях, так как у них в 2020 г. завершаются все остальные проекты. НАУЧНАЯ ПЕРСПЕКТИВА Определители, которые будут созданы в результате данного проекта, положат начало серии подобных определителей по другим семействам жесткокрылых европейской части России и российского Кавказа. Примененные нами подходы, в том числе компьютерные ключи, организованные по принципу гипертекстов, послужат образцом для подобных работ.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2021 году
Создание определителей по жукам европейской части России и российского Кавказа идет согласно намеченному плану, причем по ряду пунктов мы работаем с опережением графика (перевыполнен план по числу публикаций, числу видов в подготовленных каталогах и определительных таблицах, числу иллюстраций). На странице руководителя проекта в Research Gate можно ознакомиться с теми "кирпичиками" из которых складываются готовящиеся книги: там представлены каталоги видов по семействам, оптические и электронные фотографии, рисунки и рукописи определительных таблиц, а также разработанная нами компьютерная программа для поддержания структуры определительной таблицы https://www.researchgate.net/project/New-guides-to-beetles-of-European-Russia-and-the-Russian-Caucasus-RSF-grant-21-74-20001. Изучено более 20 тысяч экземпляров жесткокрылых из Зоологического музея МГУ (ОИ "Дипозитарий живых систем Московского университета") и восьми других музеев. Проведены сборы жесткокрылых в Краснодарском кр., Астраханской обл., Воронежской обл., Ростовской обл., Московской обл., Ставропольском кр., Саратовской обл., Ленинградской обл., Дагестане и Крыму. Помимо этого материала изучены десятки тысяч экземпляров, собранных участниками проекта за предыдущие годы. Каждый исследователь изучал не только свою коллекцию, но и коллекции других участников проекта, что позволило интегрировать большой материал практически из всех регионов европейской части России. Для изучения, помимо оптических микроскопов, были использованы сканирующие электронные микроскопы. Начаты работы по изучению тонких деталей строения жесткокрылых при помощи микротомографа. На основе анализа литературных данных и изучения музейных коллекций составлены каталоги видов, которые будут включены в определители. В общей сложности каталоги включают 2969 видов (запланировано было 2000 видов). План по подготовке иллюстраций перевыполнен: подготовлено 782 фотографии и 606 оригинальных рисунков (запланировано было 250 фотографий и 250 рисунков). Подготовлены определительные таблицы по 496 видам (запланировано было 300). Первый электронный определитель нашей серии уже утвержден на Ученом совете ИПЭЭ им. А.Н. Северцова РАН и принят к печати в издательстве "Web-книга". Это Определитель жуков-краснокрылов и светлячков (Coleoptera, Lycidae, Lampyridae) европейской части России и Северного Кавказа (Казанцев, 2021). Кроме того, определитель короедов рода Scolytus принят к печати в качестве статьи в журнале Энтомологическое обозрение (Петров, 2021). В ходе таксономических ревизий при подготовке определителей мы описали 9 новых для науки видов: два вида жуков-чернотелок (Tenebrionidae), один вид жуков-короедов (Scolytinae) и шесть видов жуков-мягкотелок (Cantharidae). Подробнее о решении конкретных таксономических и фаунистических вопросов: Проведена таксономическая ревизия группы видов hummeli рода Timarcha (Chrysomelidae). В основу этой работы положен инновационный подход: изучение склеритов эндофалюсов самца. Результаты опубликованы в журнале «Insects» https://www.mdpi.com/2075-4450/12/10/937. Начата таксономическая ревизия группы видов sericea рода Plateumaris (Chrysomelidae): из различных музеев и коллекций подобран материал (более 800 экземпляров), разработана система промеров, проводится морфометрия (на данный момент промерено 160 экземпляров). Проведена ревизия палеарктических представителей трибы Pimeliini (Tenebrionidae): сравнительный анализ и систематическое положение восточноевропейских и азиатских таксонов с дорзолатеральными глазами (статья с изложением результатов находится на рецензировании в журнале «European Journal of Taxonomy»). Проведена таксономическая ревизия видов рода Nalassus (Tenebrionidae: Helopini) Большого Кавказа, описан новый для науки вид, составлен ключ для определения видов, получены новые данные о географическом распространении и экологии ряда видов, в том числе об их трофических связях (статья с изложением результатов находится на рецензировании в журнале «Acta Zoologica Academiae Scientiarum Hungarica»). Проведена таксономическая ревизия трибы Blaptini (Tenebrionidae) России и Восточной Европы с описанием нового вида с Северного Кавказа. В данной работе помимо морфологических методов использованы молекулярные (статья с изложением результатов находится на рецензировании в журнале «Zoologischer Anzeiger»). Получены новые данные о географическом распространении ряда видов Elateridae фауны Европейской России, а также новые сведения по систематике и морфологии отдельных видов Elateridae региона. В настоящее время результаты этих исследований готовятся к публикации. Подготовлены материалы по описанию нового вида жуков-короедов из рода Taphrorychus (Scolytinae) из буковых лесов Северного Кавказа. Описано шесть новых для науки видов жуков-мягкотелок (Cantharidae), виды включены в рукопись определителя. Получены новые данные о фауне водных и околоводных жуков Дагестана (статья принята к печати в журнале «Caucasian Entomological Bulletin»). Изучение фауны водных жуков Дагестанского заповедника позволило получить новые данные о распространении 18 видов, впервые обнаружить на территории России Ochthebius lividipennis (Hydraenidae) сделать ряд таксономических выводов и установить лектотип Dryops caspius (статья опубликована в журнале «Aquatic Insects» https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/01650424.2021.2003819?journalCode=naqi20). Получены новые данные о личиночных стадиях и биологии ряда палеарктических видов рода Anthonomus (Curculioninae) (статья опубликована в журнале «Zootaxa» https://mapress.com/zt/article/view/zootaxa.5032.4.1). Мы включаем в определители не только аборигенные, но и чужеродные виды, обосновавшиеся на нашей территории. Детально изучено современное распространение и особенности биологии чужеродного вида Megabruchidius dorsalis (Coleoptera, Chrysomelidae, Bruchinae) (результаты изложены в виде статьи, принятой к печати в Зоологическом журнале). Результаты изучения ареалов чужеродных видов жесткокрылых различных семейств представлены на международной конференции European Union Reference Laboratory for Insects and Mites annual Workshop 2021.

 

Публикации

1. Беньковский А.О. The Structure of the Endophallus Is a New Promising Feature and a Key to Study of Taxonomy of the Subgenus Metallotimarcha of the Genus Timarcha (Coleoptera, Chrysomelidae) in the Caucasus Insects, Insects 2021, 12, 937 (год публикации - 2021).

2. Забалуев И.А. Contribution to the knowledge of the immature stages of Palaearctic species of the genus Anthonomus Germar (Coleoptera: Curculionidae) Zootaxa, 5032(4), 451–488 (год публикации - 2021).

3. Казанцев С.В. Определитель жуков-краснокрылов и светлячков (Coleoptera, Lycidae, Lampyridae) европейской части России и Северного Кавказа «Web-Kniga», Ливны, - (год публикации - 2022).

4. Никулина Т.В., Мартынов В.В. Современное распространение и особенности биологии Megabruchidius dorsalis (Fahraeus 1839) (Coleoptera, Chrysomelidae, Bruchinae) в восточном Причерноморье Зоологический журнал, - (год публикации - 2022).

5. Петров А. В. Определительная таблица и аннотированный список короедов рода Sсolytus Geoffroy, 1762 (Coleoptera, Curculionidae: Scolytinae) европейской части России Энтомологическое обозрение, т. 100, вып. 4 (год публикации - 2021).

6. Сажнев А.С., Ильина Е.В. Additional data on the aquatic and riparian beetle fauna (Coleoptera) of Dagestan with new records for Russia and North Caucasus Caucasian Entomological Bulletin, - (год публикации - 2021).

7. Сажнев А.С., Прокин А.А., Ильина Е.В., Забалуев И.А., Ковалев А.В. Notes on the aquatic and riparian beetles (Coleoptera) of the Dagestan Nature Reserve: Section 'Sarykumskie Barkhany' (Russia) Aquatic Insects, Опубликована он-лайн 1 декабря 2021 г. (год публикации - 2021).