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

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 23-24-00054

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

Руководитель Чертопруд 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

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 слова Cladocera, 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.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. 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)
10.3390/d15040511

2. 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)
10.5281/zenodo.8373633

3. Фефилова Е., Новиков А., Чертопруд Е. A new species of the genus Moraria (Copepoda: Harpacticoida) from Russian Arctic Arthropoda Selecta, V.33, №1: 53–64 (год публикации - 2024)
10.15298/arthsel.33.1.05

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)

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В отчетный период созданы интегративные таксономического описания, сочетающие как морфологический, так и молекулярно-генетический анализ, для двух новых для науки видов из Средней Сибири. Первый новый вид Eucyclops sibiricus sp. nov. относится к группе видов E. speratus (Lilljeborg, 1901). Второй новый для науки вид – Diacyclops diabdar sp. nov. морфологически наиболее близок к D. crassicaudis (Sars G.O., 1863) (https://www.rscf.ru/news/release/biologi-nashli-v-sibirskikh-ruchyakh-novyy-vid-veslonogikh-rachkov/). Для обоих видов выполнен анализ не менее четырех генетических маркеров. Генетические дистанции между E. speratus из Европейской части России и E. sibiricus sp. nov. соответствуют межвидовому уровню, известному для циклопоид. Представители D. dyabdar sp. nov. отличаются от других видов Diacyclops по несинонимичным заменам COI на 2.5-3.8%, что соответствует межвидовому уровню, показанному для Diacyclops. Новый вид Eucyclops по морфологии слабо отличается от родственного E. speratus - эти виды являются псевдокриптическими. Новый вид Diacyclops, напротив, имеет четкие морфологические признаки отличающие его от других видов рода. Составлен сводный аннотированный список фауны микроракообразных (Cladocera и Copepoda) водоемов Aнабарского плато, а также проведен анализ структуры и факторной регуляции таксоценов микроракообразных. Согласно данным анализа линейной регрессии (DistLM) на структуру доминирования зоопланктона достоверно оказывали влияние высота над уровнем моря, состав макрофитов, гидрологический тип и степень проточности водоема, глубина залегания вечной мерзлоты, температура воды и присутствие рыбы. В целом анализируемый набор факторов природной среды объяснял 40% общей изменчивости планктонных таксоценов Анабарского плато. Для донных (мейобентосных) ракообаразных набор ключевых факторов, определяющих структуру доминирования, был близкий. Анализируемые переменные среды объясняли 41% общей изменчивости донных таксоценов. Таксоцены, как зоопланктона, так и мейобентоса Анабарского плато, значительно менялись вместе с изменением высоты над уровнем моря. Причина этих изменений, в большой степени, объясняется скоррелированностью характеристик водоемов с фактором высоты. Разные интегральные характеристики таксоценов в разной степени зависели от высоты. Изменчивости подвержены, в первую очередь, видовое богатство, структура доминирования и, в меньшей степени, численность организмов. Характерно что разнообразие Cladocera от подножия к центральной части снижается более чем в 2 раза, а Copepoda – только в 1.4 раза. Структура доминирования меняется от верхних районов плато к нижним, в соответствии с чувствительностью видов доминантов к температурному фактору. Выполнен сравнительный анализ закономерностей организации сообществ равнинных и горных регионов Средней Сибири. Проведено сопоставление организации таксоценов трех регионов: горных плато Путорана и Анабарское, равнинной дельты реки Лена. С помощью теста ANOSIM была выполнена проверка достоверности различий между таксоценами Путорана и Анабарского плато, а также дельты реки Лена. Структура доминирования микроракообразных в планктоне регионов значительно отличалась. Основные вариаций структуры таксоценов были связаны с факторами: высоты над уровнем моря, типа водоема и глубины залегания вечной мерзлоты. Мейобентосные таксоцены регионов различались слабее, чем планктонные. Основные ключевые факторы для мейобентосных сообществ оказались такими же, как и для зоопланктона, но вклад их в общую изменчивость был меньше. Как для планктона, так и для мейобентоса наиболее сходны были таксоцены, населяющие водоемы одного типа ландшафта. Регрессионный анализ DistLM показал, что включенные в анализ факторы среды объясняют 43.9% изменчивости сообществ планктонных, и 38.4% изменчивости донных таксоценов микроракообразных. Сравнительный анализ разных регионов показал, что тип ландшафта играет ключевую роль при формировании структуры сообществ, как зоопланктона, так и мейобентоса. В горных районах высота над уровнем моря определяет базовые тренды изменчивости как абиотических характеристик водоемов, так и сообществ гидробионтов. С высотой над уровнем моря коррелирует ряд важных факторов среды, включая гидрологический тип водоема. Для микроракообразных, населяющих водоемы арктической равнинной тундры, при относительно постоянной высоте, высока роль глубины залегания вечной мерзлоты и характеристик, связанных с возрастом водоема. Это согласуется с ранее отмеченной связью структуры сообществ зоопланктона и мейобентоса дельты реки Лена со стадией формирования термокарстового водоема. Выполнено сравнение фаны микроракообразных острова Карагинский (Карагинский район, Северная Камчатка) с регионами Сибири и Дальнего Востока, входивших в состав Берингии. Выявлено, что фауна района наиболее значительно перекрывается по составу с фаунами Южной Камчатки, Чукотки и севера Средней Сибири (54-60% от видового списка). Сходство фаун этих регионов обусловлено распространением арктических и берингийских видов. Изучены таксоцены планктонных микроракообразных континентальной части Чукотского АО. Показано, что состав видовых комплексов достоверно различается в разных гидрологических типах водоемов. Сравнение состава ракообразных континентальной Чукотки и острова Врангеля показало значительное обеднение островной фауны, обусловленное как изоляцией, так и более сильным влиянием неблагоприятных климатических факторов. Выполнен комплексный анализ данных биогеографического положения фаун Cladocera и Copepoda Средней Сибири среди других регионов Арктики и Дальнего востока. На северо-востоке Евразии выделены две группы регионов со сходными по видовому составу фаунами микроракообразных. Первая группа Европейско-Сибирская, охватывающая регионы от европейского севера до Средней Сибири. Она разделяется на Европейскую и Сибирскую ветви, примерно по Полярному Уралу. Вторая группа регионов Дальневосточная, объединяющая арктические и северную часть бореальных регионов Дальнего Востока. Переходная зона между двумя основными группами, вероятно, проходит в Забайкалье и продолжается по долине реки Лена. Фауна севера Средней Сибири в большей степени сформирована за счет видов с широким палеарктическим, голарктическим или космополитным распространением, около трети списка составляют таксоны, тяготеющие к высоким широтам, примерно 10% фауны составляют виды берингийского комплекса. Присутствие берингийских элементов в высоких широтах Сибири частично обусловлено их сохранением в рефугиумах на территории горных плато и дельт крупных рек.

Публикации

1. Новиков А.А., Шарафутдинова Д.Н., Чертопруд Е.С., Абрамова Е.Н. Удивительно богатая фауна веслоногих раков (Copepoda) Якутии Актуальные проблемы изучения ракообразных: тезисы докладов Четвертой Всероссийской научно-практической конференции с международным участием; Севастополь: Институт природно-технических систем, 2024., c. 69, EDN: JBKXAP (год публикации - 2024)

2. Трухан М.А., Новичкова А.А., Гарибян П.Г., Крыленко С.В., Чертопруд Е.С. Фауна микроракообразных (Cladocera и Copepoda) Чукотского АО: разнообразие, структура биогеографических комплексов, биогеографический анализ Актуальные проблемы изучения ракообразных: тезисы докладов Четвертой Всероссийской научно-практической конференции с международным участием; Севастополь: Институт природно-технических систем, 2024., c. 94, EDN: AECJTV (год публикации - 2024)

3. Дадыкин И.А., Иванова М.О., Волкова П.А., Новичкова А.А., Чертопруд Е.С. Filling the gaps: diversity of the freshwater microcrustaceans of Karaginsky Island (Kamchatka, Northwest Pacific) Limnology, опубликована online (год публикации - 2024)
10.1007/s10201-024-00770-9

4. Чертопруд Е.С., Новичкова А.А., Новиков А.А., Гарибян П.Г., Дадыкин И.А. Patterns of diversity and driving factors in microcrustacean assemblages in the lowland and mountain Arctic: comparison of the Anabar Plateau and the adjacent regions of Middle Siberia Acta Biologica Sibirica, V. 10: 997–1024. (год публикации - 2024)
10.5281/zenodo.13788349

5. Трухан М.А., Чертопруд Е.С., Новичкова А.А., Гарибян П.Г., Гришина Д.Ю., Маркевич Г.Н., Есин Е.В., Крыленко С.В., Котов А.А. Diversity, taxocenes and biogeographical patterns of planktonic cructaceans (Copepoda, Cladocera, Anostraca) of the continental Chukotka (Northeastern Russia) Arthropoda Selecta (год публикации - 2024)

6. Чертопруд Е.С., Новичкова А.А., Новиков А.А., Гарибян П.Г., Дадыкин И.А. Видовое богатство и регуляция структуры таксоценов микроракообразных (Copepoda и Cladocera) севера Средней Сибири Биологические проблемы Севера: Материалы международной научной конференции, посвященной 300-летию РАН; Москва: Знание-М, 2024., с. 287-288 (год публикации - 2024)
10.38006/00187-838-4.2024.287.288

7. Чертопруд Е.С., Новиков А.А., Новичкова А.А., Гарибян П.Г., Дадыкин И.А. Микроракообразных (Cladocera и Copepoda) равнинных и горных ландшафтов севера Средней Сибири: сравнительный анализ закономерностей распределения и формирования сообществ Актуальные проблемы изучения ракообразных: тезисы докладов Четвертой Всероссийской научно-практической конференции с международным участием; Севастополь: Институт природно-технических систем, 2024., с. 69, EDN: RLKHMG (год публикации - 2024)

8. Климова С.Д., Крыленко С.В., Гарибян П.Г., Чертопруд Е.С. Разнообразие планктонных и бентосных микроракообразных (Cladocera, Copepoda) бассейна озера Харпича (плато Путорана, Средняя Сибирь) Актуальные проблемы изучения ракообразных: тезисы докладов Четвертой Всероссийской научно-практической конференции с международным участием; Севастополь: Институт природно-технических систем, 2024., c. 45, EDN: MIEJJE (год публикации - 2024)

9. Новиков А., Шарафутдинова Д., Чертопруд Е., Абрамова Е. Preliminary revision of the genus Megacyclops (Copepoda, Cyclopoida) of the Russian fauna 15th International Conference on Copepoda (15th ICOC): abstract book; Hiroshima: World Association of Copepodologists, p. 145 (год публикации - 2024)

10. Шарафутдинова Д., Новиков А.. Майор Т., Чертопруд Е. Revision of the Diacyclops crassicaudis species group (Copepoda, Cyclopoida) with description of a new species from Polar Middle Siberia 15th International Conference on Copepoda (15th ICOC): abstract book. Hiroshima: World Association of Copepodologists , p. 146 (год публикации - 2024)

11. Новиков А.А., Шарафутдинова Д.Н., Майор Т.Ю., Чертопруд Е.С. A new species of Diacyclops (Copepoda, Cyclopoida) from the D. crassicaudis (Sars, 1863) species group with critical taxonomy remarks Diversity, V. 16, №4: 208. (год публикации - 2024)
10.3390/d16040208

12. Майор Т., Шарафутдинова Д., Чертопруд Е., Новиков А. A new species of Eucyclops Claus, 1893 (Copepoda: Cyclopoida) from the Middle Siberia 15th International Conference on Copepoda (15th ICOC): abstract book. Hiroshima: World Association of Copepodologists , p. 152 (год публикации - 2024)

Возможность практического использования результатов
В рамках проекта получены результаты, раскрывающие ряд аспектов, фундаментальной проблемы определения общих принципов формирования фаун и организации водных экосистем в Арктике. Все ключевые результаты проекта соответствуют современному мировому уровню научных исследований и могут быть использованы при формировании научных заделов, обеспечивающих экономический рост и социальное развитие Российской Федерации. (1) Важным результатом работы по тематике проекта является формирование баз данных по видовому богатству водных ракообразных Средней Сибири. При дальнейшем расширении географического охвата и дополнении базы информацией о количественных характеристиках таксоценов и параметрах среды, возможно составление прогнозов распределения видового богатства ракообразных, а также ранжирования биотических и абиотических факторов по степени влияния на видовые комплексы. На основании данных прогнозов можно будет составить оценку степени нарушенность экосистем, что открывает широкие перспективы для экологического мониторинга водной среды. (2) Полученные результаты будут включены в программы учебных курсов для студентов и аспирантов МГУ имени М.В. Ломоносова и КФУ. Параллельно, планируется применение накопленной информации о функционировании арктических экосистем в курсах по повышению квалификации специалистов планктонологов и мейобентосников, на базе ИПЭЭ РАН и МГУ имени М.В. Ломоносова. (3) Накопленные данные о таксономическом составе ракообразных будут применены при составлении определительных ключей по фауне северо-востока Евразии, актуальных для сотрудников организаций, проводящих региональные мониторинговые исследования. (4) Полученные результаты сформируют основу государственных тем работ исследовательских институтов, в которых работают исполнители проекта (ИПЭЭ РАН, КФУ, ЛИН СО РАН).