Устойчивое развитие городов – современные вызовы: анализ эволюционных трендов и адаптаций индикаторных видов животных к урбоценозам

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 24-14-00025

НазваниеУстойчивое развитие городов – современные вызовы: анализ эволюционных трендов и адаптаций индикаторных видов животных к урбоценозам

Руководитель Суров Алексей Васильевич, 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 №92 - Конкурс 2024 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-107 - Экология биосистем

Ключевые слова городская экология, синурбанизация, загрязнения, аккумуляция тяжёлых металлов, обыкновенный хомяк, голубь, ёж

Код ГРНТИ34.35.51

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Урбанизация вызывает одновременные крупномасштабные изменения разнообразных абиотических и биотических факторов, поэтому сейчас города рассматривают как новые экосистемы, не имеющие природных аналогов. Она охватывает все большие территории, приводя к уничтожению существующих естественных местообитаний и нативных видов, но, в то же время, создаёт принципиально новую среду, к которой могут приспосабливаться виды с определенным набором экологических преадаптаций. Более того, города рассматриваются и как горячие точки эволюционных процессов, которые приводят к изменениям генетических и фенотипических признаков. Всё это влияет на демографические показатели (размножение, выживание, расселение) и, соответственно, на популяционную динамику, структуру сообществ, т.е. фактически на функционирование экосистемы. Хотя большинство видов растений и животных не могут существовать в создаваемых человеком урбоценозах, с конца XX века число городских видов стремительно растёт. То есть, для видов-синурбистов городская среда оказывается приемлемой или, как это ни парадоксально, даже более благоприятной, чем природная. Обитатели городских ландшафтов приобретают больше потенциальных убежищ, могут использовать дополнительные кормовые ресурсы (пищевые отходы, плоды и семена декоративных растений), в городах у них нет типичных конкурентов и хищников. В то же время существование в городах сопряжено с преодолением негативных факторов, связанных, например, с фрагментацией мест обитания (из-за сложной инфраструктуры), с высокой плотностью популяций (ввиду изолированности участков), с изменением доступности привычных кормов (другие виды растительности), стресс-факторами (тяжёлые металлы, шум, свет, избыточное тепло). Основной целью проекта является выявление на примере нескольких видов млекопитающих и птиц ответов на конкретные городские «вызовы», такие, как фрагментация мест обитания и различные виды загрязнений (тяжёлые металлы, свет, шум). Решение проблемы адаптации животных к «агрессивной» городской среде, тесно связано с проблемой устойчивого развития городов и, соответственно, комфортного существования в них человека. В данном проекте мы предлагаем провести анализ некоторых из указанных факторов, сравнивая городские и загородные популяции одних и тех же видов, разные районы одного города или города разных географических рангов. В рамках проекта мы предлагаем применить комплексный подход, оценивая одновременно генетические, экологические и поведенческие аспекты, и сфокусироваться на трёх основных направлениях: 1) оценке пространственной дифференциации особей на основе генетических маркёров (генетика); 2) аккумуляции загрязняющих веществ в организме животных в зависимости от их содержания в почве и воде (экология); 3) поведенческих адаптациях животных в ответ на негативные факторы среды – световое и шумовое загрязнение (поведение). Запланированный нами широкий спектр объектов исследования, позволит проследить общие тренды генетических изменений у видов, принадлежащих к разным классам (птицы, млекопитающие) и разным отрядам (грызуны и насекомоядные). Городская экология, относительно молодое направление, активно развивающееся во всём мире, но в РФ оно делает лишь первые шаги. Учитывая бурный рост российских городов, появление новых мегаполисов и интенсивную урбанизацию, такое исследование, безусловно, актуально для РФ и для мировой науки в целом. Оно призвано существенно дополнить имеющиеся данные об особенностях эволюции животных в городах. Участники проекта (60% - молодые учёные и аспиранты) обладают достаточными знаниями и навыками, освоившими необходимые для выполнения данной работы методы. По завершении будут подготовлены рекомендации для муниципальных департаментов природопользования, градостроительства и других структур, в том числе для комиссий по подготовке красных книг. Планируется: защита минимум одной кандидатской диссертации, публикация девяти научных статей и шесть выступлений на научных конференциях, а также в СМИ.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Урбанизация вызывает одновременные крупномасштабные изменения разнообразных абиотических и биотических факторов, поэтому города сейчас рассматривают как новые экосистемы, не имеющие природных аналогов. Городские популяции отличаются от природных более высоким репродуктивным потенциалом, большей стрессоустойчивостью, иммунореактивностью, низкой чувствительностью к загрязнениям и паразитарной нагрузке и др. Поэтому анализ особенностей биологии городских видов позволит прогнозировать изменения биоты городов и выявлять ключевые механизмы синурбанизации. На основе анализа литературы и собственных исследований нами сформулирован ряд проблем, связанных с изучением животного населения городов в контексте устойчивого развития (Суров, Феоктистова, 2024). Это, в частности, анализ эволюционных процессов, происходящих в городских условиях на основе анализа адаптивных и неадаптивных изменений; формирование особой генетической структуры городских видов животных в условиях фрагментации местообитаний; особенности динамики численности, миграционного и исследовательского поведения животных в городах и др. Решение этих проблем в целом соответствует целям и задачам данного проекта. В 2024 году описаны условия обитания и генетическая структура аборигенной популяции обыкновенного хомяка в г. Москве, вида, внесенного в 3-е издание Красной книги города со статусом 3 (уязвимый на территории города). Отмечено, что за последние 50 лет сократилась чилсенность московской популяции и сохранилась только по руслу р. Язвенка и по берегам Борисовских прудов. Обнаруженные генетические различия между этими группировками составляют 14.6%. Разнообразие снижено как по митохондриальной ДНК (cytb + D-loop), так и по микросателлитным маркерам. При анализе 10 локусов в Москве обнаружено 23 аллеля, что в два-три раза ниже, чем в Астане, Симферополе и Кисловодске. Генетический анализ московской популяции обыкновенного хомяка подтверждает адекватность внесения этого вида в Красную книгу города Москвы (Феоктистова и др., 2024, в печати). Проведен мониторинг численности обыкновенного хомяка в Симферополе, которая росла с 1970-х гг., достигла максимума в 1990-х и держалась на высоком уровне до 2014 – 2015 гг., после чего начала снижаться. К настоящему времени постоянные поселения хомяка в жилых кварталах центральной части города практически исчезли, а в крупных зеленых массивах численность снизилась на порядок, и дальнейшее существование городской популяции вызывает серьезное беспокойство. Одним из факторов снижения численности, возможно, является вырубка густых зарослей кустарников и живых изгородей, начавшаяся в 2016 – 2017 гг. (Зайцева и др., 2024). Завершён многолетний мониторинг соотношения цветовых морф сизого голубя в г. Москве и проведено сравнение с аналогичными данными, собранными Н.Ю. Обуховой до 2007 г. В настоящее время в Москве выявлены достоверные отличия в соотношении только переходной и черной морф голубей. Доля меланистов в мегаполисе сократились практически вдвое (с 31.2 %, до 16.7%.). При этом достоверно выросла доля переходных морф (с 40.3% до 63.0%). Это может свидетельствовать о стабилизации среднего значения признака в популяции сизого голубя в Москве. Это может свидетельствовать об улучшении экологической обстановки, если считать, что увеличение доли меланистов отражает большую степень загрязнения среды поллютантами и, в частности, тяжелыми металлами. Результаты анализа краниологических признаков двух видов ежей из северо-восточноевропейской зоны симпатрии показали, что в зоне их контакта в Московской области происходит увеличение встречаемости нехарактерных для видов особенностей строения черепа по сравнению с чистыми популяциями, что логично рассматривать как следствие гибридизации. Изучение морфологических признаков гибридов дает более четкое представление о морфологических границах видов. Это в перспективе, в сочетании с геномными данными может объяснить характер и механизм взаимосвязи морфологических и генетических изменений. Однако обширная интрогрессивная гибридизация приводит к серьезным затруднениям в диагностике близкородственных морфологически сходных форм и их гибридов (Золотарева и др., 2025, в печати). Развитием данной работы станет анализ микросателлитов и мтДНК ежей, отловленных в разных районах г. Москвы, что позволит показать распределение родительских видов и гибридов по территории города. В дополнение к плану проведена совместная работа с Институтом системной биологии и медицины Роспотребнадзора по выявлению вирусоносительства ежей. Методом высокопроизводительного секвенирования и метавиромного анализа описаны вирусы, выделенные из образцов от 42 ежей (Erinaceus sp.), отловленных в разных регионах РФ, включая Москву. Были обнаружены новые формы вирусов - коронавирус Erinaceus coronaviruses (EriCoVs) и маммаренавирусы (EriAreVs) (Lukina-Gronskaya et al., 2025, в печати). Задача проекта, связанная с оценкой реакций животных на световое загрязнение города, - разработка дизайна эксперимента для млекопитающих, обитающих в городской и сельской местности для демонстрации различий в их поведенческих реакциях на световое и шумовое загрязнение. Была сконструирована камера (Light-Dark Box), и с её помощью проведена предварительная серия тестов с двумя группами ежей, отловленными в городском парке и за городом. Достоверно показано, что ежи из городской популяции проводят в освещённой части бокса больше времени по сравнению с ежами из лесных биотопов (U = 71.5, p = 0.019), что может указывать на их большую толерантность к повышенной освещённости и лучшую адаптацию к городским условиям, включая световое загрязнение. В период с 12 – 21 августа 2024 года, проведена командировка в г. Астану и его окрестности, при участии руководителя проекта и двух исполнителей. Cобраны образцы почвы, воды и тканей животных для последующего лабораторного анализа. В течение 8 суток отлавливали обыкновенных хомяков и ежей на территории Президентского парка, парка им. Бауыржана Момышулы и Парка Первого президента. Отработано 168 ловушко/суток, отловлено 29 хомяков. Показано, что за последние 6 лет астанинская популяция обыкновенного хомяка не только не сократилась, но и расширилась, заселив противоположный берег р. Ишим. По результатам работы представлен пленарный доклад на международной конференции в Минске (https://biobel.by) и два секционных доклада в Пекине (http://www.globalzoology.org.cn/NEWSROOM/Notice/index.html). Кроме этого, на заседании Учительского клуба Дарвиновского музея 17 октября 2024 г. сделан научно-популярный доклад

Публикации

1. Феоктистова Н.Ю., Мещерский И.Г., Мещерский С.И., Карманова Т.Н., Богомолов П.Л., Суров А.В. Обыкновенный хомяк (Cricetus cricetus L., 1758) в Москве: генетическая структура, природоохранный статус Зоологический журнал, № 2. Т. 104. С. 87-95. (год публикации - 2024)
10.31857/S0044513425020066

2. Зайцева Е. А., Целлариус А. Ю., Богомолов П. Л., Купцов А. В., Суров А. В. Обыкновенный хомяк (Cricetus cricetus, Cricetidae, Rodentia) в Симферополе: динамика численности и перспективы сохранения ПОВОЛЖСКИЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, Поволжский экологический журнал. 2024. № 3. С. 364 – 371. https://doi.org/10.35885/1684-7318-2024-3-364-371 (год публикации - 2024)
10.35885/1684-7318-2024-3-364-371

3. Суров А.В., Феоктистова Н.Ю. Некоторые проблемы, связанные с изучением биоразнообразия городов в контексте устойчивого развития Устойчивое развитие: биосфера и человек (гармонизация отношения) Доклад Московского клуба устойчивого развития (под ред. В.М. Захарова, А.В. Семенова М.: Московский университет С.Ю. Витте. Москва. 47 с., Устойчивое развитие: биосфера и человек (гармонизация отношения) Доклад Московского клуба устойчивого развития (под ред. В.М. Захарова, А.В. Семенова М.: Московский университет С.Ю. Витте с. 14-17 (год публикации - 2024)

4. Лукина-Гронская А.В., Чудингов И.К., Корнеенко Е.В., Машкова С.Д., Семашко Т.А., Синкова М.А., Пенкин Л.Н., Литвиноваnova Е.М., Феоктистова Н.Ю., Сперанская А.С. Novel coronaviruses and mammarenaviruses of hedgehogs from Russia including the comparison of viral communities of hibernating active specimens Frontiers in Veterinary Science, section Veterinary Epidemiology and Economics (год публикации - 2025)

5. Золотарева Е. И. , Лебедев В. С. , Рутовская М. В. , Феоктистова Н. Ю. , Суров А. В. , Банникова А. А. Морфологические особенности ежей Erinaceus europaeus и E. roumanicus из контактной зоны Московской области Известия РАН, серия биологическая, № 2б. С. 182-193 (год публикации - 2025)
10.31857/S1026347025020069

6. Суров А. В., Карманова Т.Н., Богомолов П.Л., Феоктистова Н.Ю. Подходы к мониторингу численности и сохранению обыкновенного хомяка (Cricetus cricetus) в природе и в урбоценозах Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 90-летию со дня рождения профессора П. Г. Козло. Минск, 24-26 сенября 2024 г. Научное электронное издание с. 273-277, Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 90-летию со дня рождения профессора П. Г. Козло. Минск, 24-26 сентября 2024 г. Научное электронное издание с. 273-277 (год публикации - 2024)

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
XXX

Публикации

1. О накоплении тяжелых металлов и мышьяка в оперении сизого голубя (Columbia livia var. urbana) в разных районах города Москвы О накоплении тяжелых металлов и мышьяка в оперении сизого голубя (Columbia livia var. urbana) в разных районах города Москвы Экология (год публикации - 2025)

2. Феоктистова Н.Ю., Мещерский И.Г., Карманова Т.Ю.. Саян А.С., Суров А.В. MHC genetic diversity in common hamster (Cricetus cricetus) phylogroups in rural and urban environments MAMMALIAN BIOLOGY, V. 105. № 4, pp. 467-477 (год публикации - 2025)
10.1007/s42991-025-00492-0

3. Карманова Т.Н., Феоктистова Н.Ю., Мещерский С.И., Мещерский И.Г., Суров А.В. Генетическая структура гемисинантропного вида – полевой мыши (Apodemus agrarius Pallas, 1771) (MURIDAE) в парках Москвы РОССИЙСКИЙ ЖУРНАЛ БИОЛОГИЧЕСКИХ ИНВАЗИЙ, №3, с. 87-100 (год публикации - 2025)
10.35885/1996-1499-18-3-087-100

4. А.В. Суров, Н.Ю. Феоктистова The genetic structure of semi-commensal rodents in urban areas (an example of the common hamster) 8th International Conference on Rodent Biology and Management Canberra, Australia, 1 – 5 September 2025 Book of Abstracts, p. 97 (год публикации - 2025)

5. Феоктистова Н.Ю., Карманова Т.Н., Мещерский И.Г., Суров А.В. Genetic structure and parasitic load of striped field mouse (Apodemus agrarius) in a megacity 8th International Conference on Rodent Biology and Management Canberra, Australia, 1 – 5 September 2025 Book of Abstracts, p. 98 (год публикации - 2025)