Расселение гидробионтов в континентальных водоемах Понто-Каспийского бассейна как непрерывный ряд событий от палеогеновых миграций и неогеновых волн вселения из Паратетиса к плейстоценовым пульсациям ареалов и современным антропогенным инвазиям

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 проекта 23-14-00128

НазваниеРасселение гидробионтов в континентальных водоемах Понто-Каспийского бассейна как непрерывный ряд событий от палеогеновых миграций и неогеновых волн вселения из Паратетиса к плейстоценовым пульсациям ареалов и современным антропогенным инвазиям

Руководитель Котов Алексей Алексеевич, Доктор биологических наук

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

Конкурс №80 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

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

Ключевые слова зоология, биоразнообразие, Cladocera, Copepoda, Anostraca, Amphipoda, континентальные водоемы, молекулярная филогенетика, биогеография, филогеография, систематика, фаунистика

Код ГРНТИ34.35.15

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Данный проект посвящен фундаментальной проблеме понимания общих закономерностей изменений паттернов биоразнообразия континентальных водоемов под влиянием естественных факторов и человеческой деятельности. В рамках данной тематики, коллективом предлагается комплексный проект по выявлению общих закономерностей колонизации гидробионтами новых территорий в прошлом и настоящем на примере нескольких модельных групп в обширном регионе со сложной геологической историей в кайнозое – Понто-Каспийском бассейне. В рамках конкретной цели будут проводиться работы по следующим конкретным задачам: 1) Провести филогеографический анализ ряда таксонов гидробионтов различной систематической принадлежности (ракообразных Cladocera, Anostraca, Amphipoda, Mysida и рыб Actinopteri) и выявить генетическими методами историю их расселения в глобальном масштабе и в пределах Понто-Каспийского региона в плейстоцене-голоцене и в предшествующие эпохи. Данные работы по нескольким группам ракообразных будут подкреплены таксономическими ревизиями. 2) Значительно повысить уровень знаний об эндемизме разных групп ракообразных (Cladocera, Anostraca, Copepoda и Amphipoda) на уровне таксонов и гаплотипов; непосредственно описать и переописать ряд таксонов, эндемичных для региона, а также эндемичных для всего региона Паратетиса (Средиземноморья – Черноморья – Каспийского региона). 3) Специально изучить широтную переходную зону между основными биогеографическими областями ("бореальной" и "тропической" в схеме Коровчинского и др., 2021) с целью ее более точной локализации и проверки гипотезы о том, что она примерно совпадает с зоной древнего эндемизма и положение первой обуславливается наличием в этом регионе древних филогенетических линий, занявших пригодные местообитания и осложнявших продвижение через них родственным линиям в широтном направлении. 4) Среди объектов данного проекта, специально изучить таксоны, для которых отмечено расширение их ареалов по Волге и другим рекам на север и продемонстрировать решающий вклад в этот процесс антропогенного переноса и малую проницаемость переходной зоны между биогеографическими областями для естественного расширения ареалов теплолюбивых видов на север. 5) Выявить общие черты и отличия расширения ареалов водных животных при естественном расселении (в т.ч., из ледниковых рефугиумов) и при их распространении из регионов-доноров в виде биологических инвазий. 6) Сформировать базу данных последовательностей («штрих-кодов») митохондриального гена COI аборигенных и чужеродных видов ветвистоусых ракообразных и некоторых других ракообразных (Anostraca, Copepoda, Amphipoda. Mysida) Понто-Каспийского региона и непосредственно подтвердить новые случаи криптических инвазий в других регионах, для которых он является донором инвазий. 7) Провести комплексное изучение истории современного (последние 50 лет) расширения ареалов различных видов водных животных в основных речных бассейнах Европейской России. Проект будет сосредоточен на нескольких модельных группах: ветвистоусых ракообразных (Cladocera), голых жаброногах (Anostraca), веслоногих ракообразных (Copepoda), амфиподах (Amphipoda), мизидах (Mysida) и костных рыбах (Actinopteri). Наш проект позволит взглянуть под новым углом на проблему биологических инвазий, которые относятся к основным современным угрозам для биоразнообразия.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Аксенова М.Д., Кроленко И.И., Котов А.А. Cladocera (Crustacea: Branchiopoda) in lowlands of the Ciscaucasian Region, European Russia Arthropoda Selecta (год публикации - 2023)

2. Карабанов Д.П. и др. A Dataset of Non-Indigenous and Native Fish of the Volga and Kama Rivers (European Russia) Data, 8, 154. https://doi.org/10.3390/ data8100154 (год публикации - 2023)
10.3390/data8100154

3. Гарибян П.Г., Аксенова М.Д. Ovalona cambouei (Guerne & Richard, 1893) (Cladocera: Anomopoda: Aloninae): The first record for Russia Invertebrate Zoology, 20(4): 411–416 (год публикации - 2023)
10.15298/invertzool.20.4.06

4. Дадыкин И.А., Перебоев Д.Д. Revision of Lathonura rectirostris (O.F. Müller, 1785) (Anomopoda, Macrothricidae) leads to translocation of East Asian populations to a separate species, Lathonura bekkerae sp. nov. Zookeys, 1249: 147-192 (год публикации - 2025)
10.3897/zookeys.1249.154922

5. Гарибян П.Г., Перебое Д.Д., Котов А.А. Daphnia (Ctenodaphnia) mediterranea Alonso, 1985 (Crustacea: Cladocera) as a Mediterranean species penetrating also the Ponto-Caspian region, a rare case for the cladocerans Zootaxa, 5660 (4): 573–580 (год публикации - 2025)
10.11646/zootaxa.5660.4.7

6. Котов А.А., Гарибян П.Г., Неретина А.Н., Карабанов Д.П. A phylogeographic pattern of the trans-Palaearctic littoral water flea Pleuroхus truncatus (O.F. Müller, 1785) (Cladocera: Chydoridae) PeerJ, 13:e19355 (год публикации - 2025)
10.7717/peerj.19355

7. Карабанов Д.П., Козлова Н.В., Перебоев Д.Д., Ефейкин Б.Д, Котов А.А. A Comparative Analysis of Complete Mitochondrial Genomes of Two Tyulka Clupeonella Kessler, 1877 (Actinopterygii: Clupeidae) Species Allowed to Clarify Their Evolutionary History in the Ponto-Сaspian Region Biology Bulletin, Volume 52, article number 41 (год публикации - 2025)
10.1134/S1062359024610024

8. Дадыкин И.А., Каримов Г.Н., Синев А.Ю., Волкова П.А., Котов А.А. Branchiopoda (Crustacea: Anostraca and Diplostraca) diversity in Tajik Pamir and plain West and South Tajikistan Zootaxa, 5497 (1): 001–032. (год публикации - 2024)
10.11646/zootaxa.5497.1.1

9. Перебоев Д.Д., Гарибян П.Г., Карабанов Д.П., Ефейкин Б.Д., Галимов Я.Р., Петрусек А., Котов А.А. A non-monophyly of "crowned" Daphnia (Ctenodaphnia) Dybowski et Grochowski, 1895 (Cladocera: Daphniidae): from genomes to morphology Zoologica Scripta, on-line (год публикации - 2024)
10.1111/zsc.12695

10. Головатюк Л.В., Селезнев Д.Г., Курина Е.М. Analysis of Macrozoobenthic Species Associations in the Eastern European Plain Under Changing Climatic Zone Conditions Freshwater Biology, 70(5), e70044 (год публикации - 2025)
10.1111/fwb.70044

11. Карпович М., Карабанов Д., Свислоска Л., Вайтмор-Столар Е., Коноли Дж., Вэткинс Дж., Котов А.А. A rapid and parallel Late Pleistocene/Holocene morphological radiation in a predaceous planktonic water flea – case of Bythotrephes (Cladocera: Cercopagididae) Zoological Journal of the Linnean Society, on-line: https://academic.oup.com/zoolinnean/article-abstract/202/3/zlae132/7862746?redirectedFrom=fulltext&login=false (год публикации - 2024)
10.1093/zoolinnean/zlae132

12. Павлов Д.Д., Котов А.А., Кодухова Ю.В., Карабанов Д.П. DNA barcoding of non-indigenous fish species in the Volga-Kama basin: assessment of current taxonomic assignment and differentiation in the Ponto-Caspian Basin Proceedings of the Zoological Institute of the Russian Academy of Sciences, 2026 (год публикации - 2026)

13. Артаев О.Н., Турбанов И.С., Болотовский А.А., Гандин А.А., Левин Б.А. Taxonomic revision of Phoxinus minnows (Leuciscidae) from Caucasus, with description of a new narrow-ranged endemic species Zoosystematics and Evolution, 100 (1): 291–308 (год публикации - 2024)
0.3897/zse.100.115696

14. Дадыкин И.А., Перебоев Д.Д., Роджерс Д.К., Котов А.А. Redescription of Chirocephalus bobrinskii (Alcock, 1898) (Anostraca: Chirocephalidae) with a special attention to somatic sensillular armature Nauplius (год публикации - 2026)

15. Карабанов Д.П., Герасимов Ю.В., Павлов Д.Д., Кодухова Ю.В., Котов А.А. Чужеродные виды рыб Волги и Камы: видовой состав, особенности идентификации и пути расселения Биология внутренних вод / Inland water biology, 2026 (год публикации - 2026)

16. Митяева К.Ю., Неретина А.Н., Гарибян П.Г., Котов А.А., Петровский А.Б. Fauna and local associations of water fleas (Crustacea: Branchiopoda: Cladocera) in small water bodies of Moscow City Arthropoda Selecta, находится на стадии корректуры (год публикации - 2024)

17. Карабанов Д.П., . Перебоев Д.Д, Ефейкин Б.Д., . Кодухова Ю.В, Котов А.А. Полный митохондриальный геном Clupeonella abrau (Maliatsky, 1930) (Clupeiformes) – эндемичного вида пресноводных тюлек из озера Абрау (Россия) ДОКЛАДЫ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК. НАУКИ О ЖИЗНИ, Т. 517. № 1. С. 39-45. (год публикации - 2024)
10.31857/S2686738924040066

18. Курина Е. М. Высшие ракообразные (Malacostraca, Arthropoda) в реках Волге и Каме Биология внутренних вод, Т. 18, № 1. С. 113–121. (год публикации - 2025)
10.31857/S0320965225010105

19. Артаев О.Н., Турбанов И.С., Болотовский А.А., Гандлин А.А., Левин Б.А. A new super narrow-ranged endemic Phoxinus minnow (Leuciscidae) from the Caucasus Zoosystematics and Evolution, 101 (3) 2025, 1137–1154 (год публикации - 2025)
10.3897/zse.101.153548

20. Карабанов Д.П., Кодухова Ю.В., Котов А.А. Характеристика и филогенетическое значение полного митохондриального генома Clupeonella cultriventris (Nordmann, 1840) (Actinopterygii: Clupeiformes) – чужеродного вида рыб Рыбинского водохранилища (р. Волга) БИОЛОГИЯ ВНУТРЕННИХ ВОД, 18(1):219-225 (год публикации - 2025)
0.31857/S0320965225010191

21. Курина Е.М. Экологические характеристики понто-каспийских амфипод Pontogammarus robustoides (Sars, 1894) в водных объектах Волги, Камы и Дона Российский журнал биологических инвазий, 16(3): 427–435 (год публикации - 2025)
10.35885/1996-1499-18-2-096-105

22. Е.С. Чертопруд, А.Н. Рак, А.А. Новичкова, Л.В. Воробьева, П.Г. Гарибян, И.А. Дадыкин Patterns in diversity and structure of planktonic and benthic crustacean assemblages from mountain lakes: case of the North Caucasus Invertebrate Zoology (год публикации - 2025)

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Обработаны многочисленные пробы зоопланктона и зообентоса, а также дополнительный материал по аностракам ряда областей России, Узбекистана, Азербайджана, в общей сложности разобрано более 700 проб, в настоящее время в коллекции коллектива имеется 8800 проб в спирту. Проведен предварительный анализ всех имеющихся данных по ветвистоусым ракообразным нижнего и среднего течения Волги с целью уточнения принадлежности всех видов к фаунистическим комплексам, выявления дистанции, на которую по Волге вверх распространились виды заведомо южного ("тропического") происхождения, выявления инвазионных видов. Геномный анализ показал, что Daphnia atkinsoni и Daphnia triquetra представляют собой две генетически независимые линии, каждая из которых имеет близких родственников среди видов без «тернового венца». Определено, что что группа видов, в которую входят Daphnia atkinsoni и Daphnia triquetra, возникла в позднем мезозое — в пределах145–66 миллионов лет назад. Соответственно, столь же древним оказывается появление «тернового венца» у дафний как средства защиты от хищников, которые существуют столь же давно. Закончены работы по филогеографии комплекса видов Daphnia (Сtenodaphnia) similis – обитателей временных водоемов, с особым внимание на группу видов Daphnia (Ctenodaphnia) sinensis. Закончены геномные исследования Daphnia arabica (группа видов D. sinensis) из Ирана. Проведены аналитические работы для полногеномного анализа группы видов Scapholeberis smirnovi (явным образом представляющего собой вид тропического происхождения, вселившийся в регион с юга). На примере крупного и древнего в его происхождении макротаксона – подсемейства Aloninae семейства Chydoridae, изучена ранняя история дифференциации кладоцер.. Данные работы являются основой для понимания глубокой филогеографии кладоцер и позволили очертить круг родов, которые явно существуют в Евразии, в том числе, в регионе работ, с Мезозоя. Закончены работы по филогении и филогеографии рода Pleuroxus (обитателей литоральной зоны разнообразных водоемов) в объеме всей Евразии по четырем генам (COI, 16S, 28S, 18S). Начато специальное исследование группы видов Pleuroxus denticulatus и P. quasidenticulatus, которые рассматриваются в качестве теплолюбивых видов, расширяющих ареал на север. Получены риды геномных прочтений всех доступных родов Onychopoda: Podonevadne, Cornigerius, Evadne, Podon, Pleopis, Cercopagis, Bythotrephes. Опубликована статья о таксономическом статусе форм рода Bythotrephes (Onychopoda: Cercopagididae). Подтверждена гипотеза о единственном виде в пределах рода – Bythotrephes longimanus Leydig, 1860. Экологические морфы последнего должны быть приняты в качестве младших синонимов. Выполнена биогеографическая реконструкция расселения Bythotrephes из Европы как центра расселения, откуда он распространился относительно недавно (возможно, менее 10 тыс. лет назад) по Голарктике. Вселение в бассейн Волги произошло с севера уже в историческое время. Не только популяции в Северной Америке, но и, как минимум, часть популяций в Сибири, могла появиться в результате антропогенных инвазий. Проведены анализ общих закономерностей формирования ассоциаций мейобентосных и планктонных микроракообразных в горных озерах Северного Кавказа. Находится в стадии окончательной подготовки рукопись статьи о жаброногах рода Chirocephalus Горного Крыма с уточнение их таксономического статуса и выявления биогеографических связей. Среди ракообразных в водоемах Средней и Нижней Волги выявлено доминирование амфипод, среди них наиболее часто и массово встречаются Dikerogammarus haemobaphes (Eichwald, 1841), Pontogammarus robustoides, Chelicorophium curvispinum Sars, 1895. При расселении малоподвижных видов мизид и кумовых раков понто-каспийского и понто-азовского происхождения имеют место так называемые сопряженные инвазии, когда натурализация одного вида в донные сообщества водоемов способствует натурализации других видов одного с ним биогеографического комплекса или даже различного происхождения, но преадаптированных к межвидовым отношениям друг с другом. Проведён подробный анализ как литературных источников, так и собственных данных по распространению чужеродных видов рыб Волго-Каспийского региона. Показано наличие трёх ключевых «горячих точек», где необходимо организовать подробный регулярный мониторинг биоинвазий. К ним относится территория, включающая в себя Нижнюю Волгу (в том числе и коридор Волго-Донского канала), Куйбышевское водохранилище (транзит в Каму) и Рыбинское водохранилище (транзит в северные водоёмы). Проведено полное секвенирование митогенома черноморско-каспийской тюльки, геном полностью собран, проаннотирован и депонирован в NCBI GenBank. Полученный митохондриальный геном демонстрирует сходство в 98.7% с изученным ранее вариантом из Каспийского моря. Исходя из этих данных, нет достаточных оснований к выделению пресноводных тюлек Волжско-Камского региона в отдельный таксон. Для выяснения таксономического статуса и филогенетических отношений между пресноводными тюльками секвенирован и проаннотирован полный митогеном другого пресноводного вида тюлек – абраусской Clupeonella abrau. была изучена последовательность гена COX1 у музейного экземпляра, собранного в оз. Абрау в 1938 г. Происхождение абраусской тюльки (из современной популяции) от общего предка с черноморско-каспийской тюлькой, если провести пересчёт скорости нуклеотидных замен для сельдёвых на уровне около 1% за 3.6 млн.л. (Canales-Aguirre уе al., 2021), приходится на поздний Плиоцен (2.6-3.9 млн.л. назад). Для изучения филогении модельного объекта – тюлек р. Clupeonella, было также проведено секвенирование и аннотирование полного митогенома двух видов тюлек из Каспийского моря (C. engrauliformis и C. cultriventris). Выявленные различия тюлек могут быть связаны с разными адаптациями их предков к специфическим условиям в разных водоемах – остатках Понтического “мега-озера”. Выполнена таксономическая ревизия гольянов рода Phoxinus Кавказа, которая выявила два вида в этом регионе. Протестировано несколько моделей пространственного распределения видов (Species Distribution Models, SDM), в т.ч. методы иерархического моделирования сообществ видов (Hierarchical Modelling of Species Communities - HMSC), позволяющие выявлять межвидовые ассоциации, соотносить полученные закономерности с их филогеническими особенностями, паттернами совместного сосуществования и характеристиками среды. Д.Г. Селезневым и Е.М. Куриной разработана методика выделения и анализа ассоциированных пар видов на качественных данных о присутствии/отсутствии видов в экологических пробах, проведено значительное усовершенствование web-приложения «Species association analysis», реализующее эту методику (http://apps.ibiw.ru/coobs/).

Публикации