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.

НазваниеКомбинированное воздействие факторов, имитирующих глобальные климатические и геофизические процессы, на гидробионтов на примере Daphnia magna

РуководительКрылов Вячеслав Владимирович, Доктор биологических наук

Организация финансирования, регионФедеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биологии внутренних вод им. И.Д.Папанина Российской академии наук, Ярославская обл

КонкурсКонкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами» (региональный конкурс)

Аннотация
С каждым годом усиливается выраженность климатических трансформаций. Общими последствиями этих процессов для пресноводных экосистем могут стать повышение температуры воды, изменение солености, снижение уровня растворенного кислорода. Помимо этого, существует вероятность снижения напряженности геомагнитного поля при инверсии магнитных полюсов Земли. Известны негативные биологические эффекты при экспозиции животных в таких гипомагнитных условий. По мнению исследователей, процесс инверсии может протекать довольно быстро и совпасть с глобальными климатическими изменениями. Для человека негативным итогом этих процессов может стать сокращение биологических ресурсов. Необходимо оценить эффекты глобальных климатических изменений на фоне снижения напряженности геомагнитного поля для живых организмов региона и страны. Подобные исследования ранее не проводились. Для этих целей будет изучено влияние разных комбинаций температуры (22⁰С и 28⁰С), солёности (0.5 г/л, 1.5 г/л и 3 г/л), уровня кислорода в воде (2 мг/л, 5 мг/л и 8 мг/л) и магнитных условий (геомагнитное поле 51.7±0.2 мкТл и гипомагнитные условия 0±0.2 мкТл) на модельный организм Daphnia magna Straus (Crustacea, Cladocera). Значения экспериментальных факторов установлены на основании данных о параметрах водной среды в крупнейших озёрах Ярославской области, а также сценарных прогнозов для Ярославской области на основе глобальных моделей изменения климата. В ходе выполнения проекта будут оценены продукционные (день появления первого потомства, количество и периодичность выводков, количество потомков в выводках и т.д.), морфометрические (длина тела, высота створок карапакса, длина хвостовой иглы у самок производителей и потомства), и биохимические (амилолитическая активность, активность мальтазы) показатели. В длительном эксперименте, предусматривающем смену 9 поколений рачков, будет оценен адаптивный потенциал дафний в ответ на исследуемые условия. Актуальность исследований связана с недостатком знаний о реакции пресноводных ракообразных, важного звена трофической цепи в природе и аквакультуре, на воздействия, имитирующие глобальные климатические и геофизические процессы. Кроме этого, механизмы действия магнитных полей порядка геомагнитного активно исследуются в настоящее время, и данные о биологических эффектах комбинаций факторов, сопровождающих глобальные климатические изменения и инверсии магнитных полюсов Земли, могут быть использованы в оценках различных гипотез механизмов влияния магнитных полей на живые системы.

Ожидаемые результаты
Впервые будет исследовано влияние различных температур, солёности, уровня кислорода в воде и гипомагнитных условий по отдельности и в разных комбинациях на продукционные, морфометрические и биохимические показатели дафний. В отдельных длительных экспериментах будет оценен адаптивный потенциал D. magna для указанных воздействий. Результаты исследования на примере дафний впервые раскроют принципы и закономерности реакций гидробионтов на комбинации факторов, имитирующих глобальные климатические и геофизические процессы. Это позволит прогнозировать изменения в водных экосистемах Ярославской области и России, связанные с глобальным потеплением и инверсией магнитных полюсов Земли. В этой связи, результаты работы будут иметь важное значение для оценки изменений биоразнообразия, запасов биоресурсов и эффективности аквакультуры. По результатам работы планируется защита кандидатской диссертации.

Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Проведены все заявленные в отчетном году работы. Изучено влияние раздельного и совместного действия условий, сопровождающих глобальные климатические процессы (увеличение температуры и солености водной среды, снижение уровня растворенного кислорода) и гипомагнитных условий, которые могут возникнуть вследствие инверсии магнитных полюсов Земли, на морфометрические и продукционные показатели Daphnia magna. Ослабление магнитного фона приводило к значимому снижению размеров самок, снижению количества производимого потомства во втором-шестом выводках и увеличению размеров потомства в первом выводке. Увеличение солености воды сказалось на времени появления первого потомства. Был зарегистрирован тренд к увеличению длины хвостовой иглы с увеличением солености. Снижение уровня растворенного кислорода приводило к уменьшению размеров самок, уменьшению количества производимого потомства и увеличению периода между выводками. Взаимодействие факторов солености и магнитных условий оказывало влияние на сроки появления первого выводка и размеры рачков-производителей. На размеры самок также влияло взаимодействие факторов магнитных условий и уровня растворенного кислорода и взаимодействие факторов магнитных условий и температуры. Во всех экспериментах регистрировали усиление негативных эффектов при совместном действии гипомагнитных условий и исследованных факторов. Таким образом, снижение интенсивности естественного геомагнитного поля может быть существенным воздействием, усугубляющим эффекты глобальных климатических процессов. Адаптивные изменения в линиях дафний в ответ на исследованные в отчетном году воздействия будут изучены во второй год выполнения проекта.

Публикации

1. Крылов В.В., Папченкова Г.А., Голованова И.Л. Influence of calcium resonance-tuned low-frequency magnetic fields on Daphnia magna International Journal of Molecular Sciences, V. 23, Iss. 24, ID:15727 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.3390/ijms232415727

2. Крылов В.В., Сизова А.А., Сизов Д.А. Effects of hypoxia and hypomagnetic field on morphometric and life-history traits in freshwater cladoceran Daphnia magna Water, V. 14, Iss. 23, ID 3955 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.3390/w14233955

3. Батракова А.А., Сизов Д.А., Крылов В.В. ВЛИЯНИЕ ГИПОМАГНИТНЫХ УСЛОВИЙ И ИЗМЕНЕНИЯ СОЛЕНОСТИ ВОДЫ НА ПРОДУКЦИОННЫЕ И МОРФОМЕТРИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ DAPHNIA MAGNA STRAUS АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ИЗУЧЕНИЯ РАКООБРАЗНЫХ Сборник тезисов научно-практической конференции, с. 12 (год публикации - 2022)