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 23-24-00054

НазваниеМикроракообразные (Cladocera, Copepoda) севера Средней Сибири: реликтовые элементы фауны, закономерности формирования и изменчивости сообществ

РуководительЧертопруд Елена Сергеевна, Кандидат биологических наук

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

Период выполнения при поддержке РНФ 2023 г. - 2024 г. 

Конкурс№78 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами».

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни, 04-103 - Гидробиология и ихтиология

Ключевые словаCladocera, Copepoda, планктон, бентос, реликты, сообщество, полигональная тундра, горные плато, Средняя Сибирь, Арктика

Код ГРНТИ34.35.33


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Проект направлен на выявление закономерностей формирования и изменчивости водных сообществ микроракообразных (Cladocera и Copepoda) в равнинных и горных регионах Арктики, на примере Средней Сибири. В задачи проекта входит ревизия общего таксономического разнообразия Cladocera и Copepoda водоемов дельты реки Лена, плато Путорана и Анабарского плато, и составление сводных аннотированных списков фауны регионов. Будет выполнено описание новых для науки видов Copepoda из водоемов Средней Сибири, включающее проведение молекулярно-генетического анализа и определения степени родства новых видов с ранее известными. Параллельно планируется выделить базовые типы бентосных и планктонных сообществ микроракообразных, и описать ключевые тренды их изменчивости в зависимости от гидрологии водоема, ландшафта, истории и характера оледенений региона. Актуальность предлагаемого исследования обусловлена фундаментальной научной значимостью проблематики. Изучение закономерностей формирования фаун и сообществ водных беспозвоночных в Арктике является одним из важнейших направлений современных экологии и биогеографии, а также прикладного мониторинга среды при разработке полезных ископаемых. Данные о структуре арктических водных сообществ могут быть использованы при оценке многолетней изменчивости состояния окружающей среды на фоне растущей антропогенной нагрузки и глобальных климатических изменений. Новизна исследований определяется комплексностью подхода, а именно – изучением таксономии, филогении и различных аспектов экологии Cladocera и Copepoda в мейобентосе и планктоне разных ландшафтных регионов севера Средней Сибири. Даже сам анализ состава микроракообразных полярных регионов Сибири имеет новизну, поскольку данные о водной фауне и сообществах этого макрорегиона далеко не полны. Впервые будут выявлены сукцессионные ряды при формировании сообществ разных экологических и размерных групп организмов (зоопланктон, микро-, мейо и макрозообентос) в термокарстовых водоемах на основе материалов из дельты реки Лена. Впервые, на основании обширного массива оригинальных и литературных данных, будет оценена биогеографическая изменчивость фауны микроракообразных Арктики. Планируется проверить гипотезу, что, в связи с отсутствием покровного оледенения, Среднюю Сибирь населяет очень богатая фауна Cladocera и Copepoda, за счет сохранения в рефугиумах реликтовых видов.

Ожидаемые результаты
В результате выполнения проекта будут выполнены таксономические описания новых для науки видов Harpacticoida (Copepoda), включающих как морфологический, так и молекулярно генетический анализ. Планируется составить сводные списки фауны микроракообразных дельты реки Лена, плато Путорана и Анабарского плато с указанием распространения и описанием экологии видов. Впервые, на основе единого методологического подхода, будет выполнен сравнительный анализ сукцессионных рядов изменчивости сообществ разных экологических и размерных групп организмов зоопланктона, микро-, мейо- и макрозообентоса в термокарстовых водоемах. Впервые, будут выявлены закономерности организации сообществ равнинных и горных регионов Средней Сибири, и охарактеризованы особенности фауны с учетом распространения эндемичных и реликтовых видов. Будет определено биогеографическое положение фауны Cladocera и Copepoda Средней Сибири среди других регионов Арктики, и выдвинуты гипотезы о путях формирования видового состава в данном макрорегионе. Впервые, будет выполнена оценка вклада в изменчивость фауны микроракообразных арктических регионов исторической, эволюционной и экологической компонент. Ожидаемые результаты в целом соответствуют мировому уровню, а в некоторых аспектах – превосходят его. Их практическая применимость обусловлена возможностью использования при мониторинге состояния арктических экосистем, находящихся под воздействием глобальных изменений окружающей среды, в том числе хозяйственного освоения Заполярья.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Полученные за отчетный период результаты проекта можно разделить на три основных тематических блока. ТАКСОНОМИЯ И ФАУНИСТИКА. Треть территории Средней Сибири находится за полярным кругом в зоне сплошной вечной мерзлоты, в условиях сурового субарктического и арктического климата. Перечисленные факторы могли бы указывать на потенциальное обеднение фауны высокоширотных районов. Однако, на севере Красноярского края и Якутии отмечено высокое для Арктики видовое богатство микроракообразных. (1) В рамках реализации проекта выполнено интегративное описание нового для науки вида Moraria harbei, населяющего водоемы Большеземельской тундры, дельты реки Лена, Путорана и Анабарского плато. Новый вид выделяется на фоне других представителей рода строением каудальных ветвей, сегментов тела и торакальных конечностей, получены нуклеотидные последовательности COI мтДНК для особей вида из дельты реки Лена. Широкий сибирский ареал M. harbei, заходящий в Большеземельскую тундру, подтверждает гипотезу, что, с зоологической точки зрения, этот регион является «Сибирью в Европе» (2) Молекулярно-генетическими методами анализа выполнена проверка гипотезы о существовании нового для науки вида Eucyclops, имеющего широкий среднесибирский ареал, охватывающий дельту реки Лена, плато Путорана и Иркутскую область. Для потенциально нового вида определены фрагменты генов COI мтДНК, 18S и ITS1/ITS2 рДНК. По фрагментам гена COI мтДНК особи потенциально нового вида Eucyclops sp. составили в одну кладу. Наиболее близки были гаплотипы из Иркутской области и дельты реки Лены. Генетические расстояния между популяциями Eucyclops sp. с плато Путорана и дельты Лены / Иркутской области составили 3%, что соответствует внутривидовому уровню различий. При этом генетические расстояния между Eucyclops sp. и другими видами Eucyclops варьировали в диапазоне 15.3-30%, что является межвидовым уровнем различий. Генетические расстояния между последовательностями ITS1/ITS2 фрагментов рДНК для Eucyclops sp. составили не более 0.5%, что находится на внутривидовом уровне. Таким образом, по как по ядерныи, так и по митохондриальным маркерам особи из трех географически отдаленных популяций Eucyclops sp. генетически близки и относятся к одному виду. (3) Начата подготовка описания нового для науки вида Diacyclops, обитающего в средней Якутии, в районе поселка Тикси и на Анабарском плато. Морфологически вид близок к Diacyclops crassicaudis (Sars G.O., 1863), и встречается преимущественно в водотоках. (4) Составлены сводные аннотированные списки фауны микроракообразных (Cladocera и Copepoda) дельты реки Лена, окрестностей поселка Тикси и плато Путорана. Выявлено, что число видов Cladocera резко снижается при переходе от субарктических регионов к арктическим. Состав фауны микроракообразных в отдельно взятом водоеме зависит от его гидрологии, гидрохимических характеристик, температуры вод, типа водного питания водоема, состава макрофитов, площади и высоты водоема над уровнем моря. ЭКОЛОГИЯ И БИОГЕОГРАФИЯ. Анализ закономерностей формирования водных сообществ, связанных с темокарстовыми процессами, имеет значение для оценки экологической ситуации в арктических регионах в условиях глобальных климатических процессов. Описан градиент изменчивости гидрологии и гидрохимических характеристик вод для термокарстовых водоемах разного возраста. Показано, что при переходе от молодых полигональных прудов к долгосуществующим озерам происходит снижение трофности водоема. Описана изменчивость структуры водных сообществ зопланктона, микро-, мейо- и макрозообентоса при развитии термокарстового тундрового водоема от полигонального пруда к озеру. Направленная трансформация характеристик водных сообществ в ряду стадий развития водоема представляет собою сукцессию со стадией стабилизации (климакса) в крупном термокарстовом озере. Выявлено, что для мелких организмов, с короткими жизненными циклами, значимы факторы среды, варьирующие на временном интервале, как месяцев, так и в межгодовом аспекте. Для макробеспозвоночных ключевые факторы среды меняются в диапазоне года и нескольких лет. Поэтому, первым признаком трансформации экосистемы будут перестройки сообществ зоопланктона, микро- и мейобентоса, как более чувствительных к изменениям среды. Информация о данном исследовании представлена на сайте Минобрнауки России (https://minobrnauki.gov.ru/press-center/news/nauka/70402/?lang=ru) и в ряде других информационных источников. Сравнительный анализ состава фаун веслоногих ракообразных северо-востока Евразии позволил выделить две группы регионов со сходными фаунами: европейско-сибирская, разделенная на европейскую и сибирскую ветви, и дальневосточная. Выявлены предпосылки существования переходных зон между отдельными блоками фауны на Кольском полуострове, Северном Урале и Забайкалье. В пределах Средней Сибири разнообразие берингийских реликтовых видов постепенно увеличивается к северо-востоку и достигает максимума в дельте реки Лены. Этот тренд подтверждают палеогеографические и гляциологические данные, касающиеся периода Плейстоцена. Выявлено, что сходство региональных фаун отрядов Copepoda возрастает в ряду Harpacticoida, Calanoida и Cyclopoida, что связано с расселительными способностями ракообразных. МОНИТОРИНГ СОСТОЯНИЯ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ. Арктические водные экосистемы высоко чувствительны к изменениям факторов среды, и мониторинг их состояния является актуальным для отслеживания как природных, так и антропогенных воздействий. При разработке методик мониторинга состояния арктических экосистем на основании микроракообразных применен биомный подход. Каждый биом характеризуется своими специфическими чертами биоты и абиотических условий, которые необходимо учитывать при оценке изменчивости его сообществ. На основании оригинальных и литературных данных выполнены предварительные описания видового богатства и структуры видовых комплексов Cladocera и Copepoda для 6 равнинных и 5 горных биомов северных территорий России. В качестве основных индикаторов предложено рассматривать как отдельные виды, так и интегральные характеристики сообществ зоопланктона и мейобентоса, а также значения индексов видового разнообразия и сапробности. Выполнена разработка базовых схем отбора проб при анализе состояния водоемов разных гидрологических типов.

 

Публикации

1. Новиков А., Абрамова Е., Новичкова А., Чертопруд Е. Unveiling copepod diversity and faunal patterns in Middle Siberia: insights from Tiksi settlement vicinity Acta Biologica Sibirica, 9: 683–708 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.5281/zenodo.8373633

2. Фефилова Е., Новиков А., Чертопруд Е. A new species of the genus Moraria (Copepoda: Harpacticoida) from Russian Arctic Arthropoda Selecta, - (год публикации - 2024)

3. Чертопруд, Е.С., Новичкова А.А., Цыганов А.Н., Воробьева Л.В., Есаулов А.С., Крыленко С.В., Мазей Ю.А. Species diversity and driving factors of benthic and zooplanktonic assemblages at different stages of thermokarst lake development: a case study in the Lena River delta (Middle Siberia) Diversity, 15 (4): 511 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.3390/d15040511

4. Дадыкин И.А., Новичкова А.А., Чертопруд Е.С. Фауна ракообразных внутренних водоемов Карагинского района (Северная Камчатка): таксономия, фаунистика и биогеография Сборник материалов всероссийской научной конференции с международным участием, посвященной 85-летию Беломорской биостанции им. Н.А. Перцова Биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, С. 51-52 (год публикации - 2023)

5. - Биологи обнаружили животных, поведение которых может служить сигналом изменения климата Минобрнауки России, 11.07.2023. Наука (год публикации - )

6. - Перемены в сообществах раковинных амеб и микроракообразных – сигнал об изменении климата Российская Академия Наук, 14.07.2023 (год публикации - )