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 24-14-00288

НазваниеСообщества эктосимбионтов кораллов: от возникновения до распада.

Руководитель Бритаев Темир Аланович, 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; 04-103 - Гидробиология и ихтиология

Ключевые слова кораллы, ракообразные, аквакультура, динамика сообществ, симбиоз, биологические взаимодействия, смертность, бличинг

Код ГРНТИ34.35.33


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Глобальная деградация коралловых рифов, стимулировала масштабные исследования структуры и динамики коралловых сообществ и факторов, влияющих на эти процессы. Эти исследования выявили весомый вклад организмов – симбионтов, поселяющихся на поверхности колоний кораллов, в биоразнообразие коралловых сообществ и, значимую роль в их функционировании. Установлено, что облигатные и факультативные симбионты ветвистых кораллов образуют инфрасообщества, в состав которых входят до десятков видов и сотен особей беспозвоночных и рыб. Существенно, что в этих сообществах важную роль играет положительное воздействие симбионтов на хозяев: эктосимбионты, очищают поверхность колонии коралла от осадка и проростков водорослей, бактериальных и грибковых поражений, защищают от нападения хищников и снабжают биогенами. Повышая устойчивость коралла–хозяина к внешним воздействиям, они влияют на видовой состав и структурные характеристики кораллового сообщества в целом. В тоже время, процессы формирования новых и восстановления нарушенных сообществ практически не исследованы, без чего невозможно понять причины изменчивости их структуры и оценить текущее состояние хозяина. Остаются не известными факторы, влияющие на эти процессы и - открытым вопрос о судьбе симбионтов при распаде и гибели колонии хозяина. В рамках данного проекта мы предполагаем исследование состава и численности симбиотических инфрасообществ кораллов с момента их формирования и до распада (гибели). Целью данного исследования является анализ изменения сообществ симбионтов кораллов с момента их формирования до распада, а так же внутренних и внешних факторов определяющих структуру сообществ на разных этапах этого процесса. Исследование будет выполнено на трех разных уровнях организации биосистем: популяционном, инфра- и компонентных сообществ. В рамках данного проекта будут проверено предположение о существовании дискретных этапов развития инфрасообществ (заселение, формирование, зрелость, распад). Мы полагаем, что на разных этапах будет меняться роль внешних факторов (температура, седиментация, волновое воздействие) и внутренних (внутри- и меж-видовых) взаимодействий. Для решения поставленных задач будет продолжен масштабный эксперимент с высаженными в естественных условиях фрагментами ветвистых кораллов Pocillopora verrucosa (https://sev-in.ru/node/2645) и использованы колонии в возрасте 3+ лет, высаженные нами ранее. Важным методическим преимуществом данного проекта является полный учет симбионтов (видов и особей) по смывам с колоний, выращенных в питомнике, недоступный для наших коллег, использующих визуальный учет симбионтов in situ. С учетом продолжительности жизни хозяина (5-6 лет), наш эксперимент позволит получить данные о состоянии сообществ кораллов, на всех этапах жизни инфрасообщества от возникновения до распада. В результате реализации проекта будут получены данные: о смене видового состава и количественных характеристик симбиотических сообществ на разных этапах их формирования; ключевых факторах, влияющих на эти процессы; о популяционной динамике массовых видов симбионтов; уточнена видовая принадлежность видов с использованием методов молекулярной диагностики. Для оценки влияния факторов среды будут использованы автоматические датчики температуры, осадков, скорости ветра и седиментационные ловушки. Для оценки внутри- и межвидовых взаимодействий планируются аквариальные эксперименты с моделированием полового и размерного состава симбионтов. Ожидаемые результаты существенно расширят представления о значении симбионтов в жизни коралла – хозяина и функционировании коралловых сообществ в целом. В условиях масштабной деградации коралловых рифов наши экспериментальные установки становятся убежищем для исчезающих видов коралловых рыб и симбионтов и служат моделью коралловых ферм, как важного источника восстановления кораллов, коралловых рыб и облигатных симбионтов.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2024 году
За прошедший год получены данные о динамике формирования симбиотических сообществ кораллов Pocillopora verrucosa и влиянии факторов среды (температуры, бличинга и отмерших поверхностей кораллов) на этот процесс. Обработаны ежемесячные смывы с колоний, что позволило уточнить видовой состав симбиотических сообществ, проанализировать динамику их заселения за 14 месяцев с момента посадки фрагментов кораллов, динамику популяций четырех массовых видов симбионтов и выполнить пилотный эксперимент in situ, направленный на выяснение связи между размерами кораллов и их устойчивостью к хищникам. Подтверждено предположение о существовании двух основных периодов бличинга кораллов: весенне-летнего и осеннего, что, вероятно, является особенностью акваторий побережья центрально-южного Вьетнама. Динамика бличинга хорошо согласуется с динамикой температуры: его пики с небольшим отставанием следуют за периодами максимального прогрева вод. Установлено, что периоды превышения температурного оптимума с 2020 по 2024 г. удлинялись, а бличинг усиливался, достигнув максимума в мае-июле 2024 г. Для ускорения процесса обработки фотографий кораллов и стандартизации их оценок нами разработано программное обеспечение, позволяющее получать хорошо воспроизводимые результаты, что важно для массовой оценки состояния колоний. Установлено, что формирование отмерших участков поверхности колоний происходит в период тайфунов (осень-зима) и, обусловлено, взаимодействием двух факторов: повреждениями кораллов при волновом воздействии и интенсивной седиментации, пик которой приходится на этот период. Анализ фоторядов от погибшей колонии к ранним стадиям ее формирования, позволил установить основную причину их смертности - развитие водорослевого обрастания на месте механических повреждений участков поверхности колоний. В результате обработки 405 смывов с колоний выявлено три новых для Вьетнама вида-симбионтов кораллов. Молекулярно-генетический анализ добавил к этому списку еще три криптических вида: новый вид крабов из комплекса Hapalocarcinus marsupialis и два вида моллюсков комплекса Galeropsis monodonta. Кроме того, при исследовании хищных морских звезд в акватории бухты Дамбай, нами обнаружен и описан новых вид полихет. Разнообразие симбионтов коралла P. verrucosa в результате наших исследований (2020-2024 гг.) достигло 124 видов, из которых 25 видов облигатные и, 99 – факультативные симбионты. Разнообразие облигатных симбионтов существенно превышает разнообразие всех известных локальных фаун симбионтов кораллов Мирового Океана, что объясняется близостью Вьетнама к центру мирового разнообразия морской фауны – Коралловому треугольнику и большим объемом выборки. Анализ динамики видового состава облигатных симбионтов за последние 4 года показал, что, несмотря на ежегодные находки новых видов, разнообразие фауны от года к году не увеличивается, что указывает на исчезновение видов, встреченных ранее. Мы выявили три таких вида - это крабы Trapezia guttata, Trapezia plana и Cymo barunae. Их исчезновение – тревожный симптом, указывающий на сокращение разнообразия фауны, связанное с деградацией коралловых рифов в заливе Нячанг. Нам впервые удалось проследить сезонную динамику симбиотических сообществ в течение года на фоне роста колоний коралла-хозяина. Установлено, что с увеличением экспозиции размеры колоний увеличились более чем на порядок. Параллельно происходило увеличение общего видового богатства (ВБ) симбионтов и средней интенсивности заселения колоний. Рассмотренный период охватывает преимущественно первый этап жизни симбиотического сообщества – заселение. Этот процесс мы регистрируем, как рост индексов ВБ и обилия, как облигатных, так и факультативных симбионтов. На втором этапе мы ожидаем чередования периодов прекращения или даже снижения ВБ и обилия симбионтов со скачкообразным ростом этих индексов. Выявлены основные популяционные характеристики и их сезонная динамика для четырех доминирующих видов симбионтов: крабов Trapezia septata и Trapezia serenei (облигатных) и Domecia hispida и Chlorodiella nigra (факультативных). В популяциях трех видов (кроме C. nigra) преобладали самцы. Заселение колоний этими видами происходит по-разному: у T. septata и D. hispida ведущую роль в этом процессе играют взрослые особи, мигрирующие со смежных колоний, в то время как у T. serenei и C. nigra заселение происходит оседающими личинками. Для T. septata характерно две волны интенсивного заселения, для T. serenei – три, а для D. hispida – одна. Установлен ряд важных различий в популяционной экологии близких видов – T. septata и T. serenei. Формирование пар и размножение у T. septata начинается уже на третьем месяце существования популяции; колонии заселяются подросшей молодью; в году есть три пика численности икроносных самок. Формирование пар у T. serenei происходит на два-три месяца позже; колонии заселяются личинками; в году только один пик численности икроносных самок. Эти репродуктивные особенности позволяют T. septata быстро наращивать численность, что объясняет его доминирующее положение в компонентном сообществе симбионтов коралла P. verrucosa. Отсутствие разнополых пар у D. hispida и C. nigra говорит об использовании коралла в качестве временного убежища, а не постоянного местообитания, что подтверждает их принадлежность к категории факультативных симбионтов. Для этих видов характерна временная сегрегация: C. nigra заселяет преимущественно маленькие колонии молодью, а D. hispida – крупные колонии кораллов взрослыми особями. Известно, что крабы симбионты эффективно защищают коралл-хозяин от нападения кораллофагов морских звезд и моллюсков. Однако, на ранних стадиях развития колонии коралла симбионтов в них либо нет, либо они заселены молодью. Это дает основание предполагать, что именно маленькие колонии будут жертвой хищников. Для проверки этого предположения проведен эксперимент in situ, показавший, что действительно размеры колоний кораллов, погибших от нападения хищников достоверно меньше, чем не тронутых колоний. Установлено, что основной хищник-кораллофаг в акватории бухты Дамбай это морская звезда Culcita novaeguineae, тогда как два других известных кораллофага, либо редки (звезда Acanthaster solaris), либо не активны (моллюск Drupella cornus). Пока мы не можем определить достоверно границу между колониями в зоне размерного риска и в зоне «безопасности» и связать эту границу с видовым составом симбионтов, а также - причину бездействия кораллофага D. cornus, что планируется сделать в следующем году. Программа для оценки бличинга кораллов: http://coralobs.ru/ логин - guest, пароль - guest

 

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Продолжены исследования динамики симбиотических сообществ кораллов Pocillopora verrucosa и влиянии факторов среды на этот процесс. Уточнен видовой состав симбиотических сообществ, проанализирована динамика их заселения за 3,5 года наблюдений, выполнен эксперимент in situ, направленный на выяснение связи между размерами кораллов P. verrucosa и их устойчивостью к хищникам, получены экспериментальные данные о внутривидовой конкуренции крабов на ранних стадиях формирования сообщества. Расширен список облигатных симбионтов кораллов P. verrucosa за счет полихет-полиноид Subadyte papillifera и двух видов рода Hololepidella. Найден и описан новый вид симбионтов кораллов-фунгиид H. martini. Последние 3 вида выделены с помощью молекулярно-генетических методов. Анализ митохондриального генетического маркера ORF у особей выращенных кораллов, отнесённых к морфотипу P. verrucosa, выявил присутствие трёх различных генетических линий. С помощью генеральных линейных моделей было оценено влияние 6 факторов среды на состояние кораллов: продолжительности температурных аномалий с начала года, продолжительности аномалий между двумя съемками, масштабов аномалий с начала года, масштабов аномалий между двумя съемками, средних температур воды на полигоне и величины осадконакопления на полигоне на бличинг и частоту встречаемости колоний с отмершей поверхностью. Установлено, что на обесцвечивание кораллов достоверно влияют продолжительность и масштаб аномалии с начала года, средние температуры и величина осадконакопления на полигоне (во всех случаях р<0.05). На основании выполненного анализа была построена модель, предсказывающая возможное состояние кораллов. Внутри популяции ключевого вида симбионтов - Trapezia septata выявлено две различные функциональные группы особей: (1) «мигранты» — мелкие, часто одиночные особи с ограниченной репродуктивной ролью и отсутствием устойчивой связи их размера с объёмом колонии-хозяина, и (2) «резиденты» — более крупные, часто образующие пары взрослые крабы, чей рост и репродуктивный успех тесно связаны с размером колонии-хозяина. Концепция «мигранты-резиденты» помогает интерпретировать наблюдаемые закономерности в распределении симбионтов, их использовании хозяев и структуре популяции. Установлено, что заселение колоний крабами и T. septata и T. serenei происходит круглогодично, новые субгенерации появляются каждые 2–3 месяца. Вспышки численности обоих видов зарегистрированы только в весенне-летний период (апрель-июнь). У T. serenei доля молоди была существенно выше, чем у T. septata и составляла, в среднем, 47 %. Установлено, что факультативные симбионтs, крабы Chlorodiella nigra заселят коралл личинками, а подросшие особи мигрируют в другие биотопы. Наличие отдельных взрослых особей следует считать случайным. Прослежена динамика формирования сообществ за 41 месяц. Установлено, что на первом этапе (заселение, 1–12 месяцев) происходит активное заселение колоний кораллов симбионтами, растут индексы видового богатства и обилия. На этапе формирования (12–24 месяца) колонии уже насыщены видами и особями симбионтов, а вследствие роста кораллов идет расширение территорий симбионтов, что сдерживает вселение новых видов и особей. Поэтому замедляется рост индексов ВБ и обилия, экстенсивности и интенсивности заселения доминантов. Третий этап, зрелости (25+ месяцев) выделяется не четко. Индексы ВБ и обилия продолжали расти, но значимой смены видов не произошло. Возможно, маркером этого этапа является переход к доминированию функциональных субдоминантов - креветок Harpiliopsis beupresii и Cuapetes sp. Экспериментально установлено существование жесткой внутривидовой конкуренции, в том числе, межполовой, на ранних стадиях формирования колонии кораллов. По мере роста колоний, и, следовательно, увеличения доступных ресурсов, поведение меняется – внутривидовая (межполовая) конкуренция слабеет и начинает доминировать половое поведение, что приводит к образованию разнополых пар. Экспериментами in situ установлено, что выживаемость коралловых трансплантов зависит от присутствия крупных крабов симбионтов, которые могут дать отпор звездам – кораллофагам. В маленьких колониях обитают маленькие крабы не способные на эффективную защиту хозяина. Поэтому при пересадке трансплантов из питомников в естественные условия следует увеличить период подращивания фрагментов и использовать колонии объемом не менее 0.4 дм. куб. (возраст>6 месяцев), что позволит сформироваться функциональным симбиотическим ассоциациям и повысит выживаемость кораллов. Разработана офлайн версия ПО, позволяющая не только оценивать состояние индивидуального коралла, но и проективное покрытие кораллов различных групп, водорослей, губок и других гидробионтов в рамках учетных работ по исследованию экосистемы кораллового рифа. Онлайн версия ПО доступна по адресу http://coralobs.ru, параметры для гостевого входа: Логин: guest Пароль: guest

 

Публикации

1. Петроченко РА, Лищенко ФВ, Нгуен ТХ, Бритаев ТА Ectosymbiont community shifts driven by partial mortality in Pocillopora coral colonies Invertebrate Zoology, т. 22, №4 (год публикации - 2025)
doi: 10.15298/invertzool.22.4.XX

2. Бритаев Т.А., Буяновский А.И., Меркин В.А., Нгуен Х.Т., Мартин Д.С. Shaping population structure in the coral associated crab Trapezia septata: the role of migration and residency Aquat Ecol (год публикации - 2025)
10.1007/s10452-025-10225-7

3. Мартин Д., Антохина Т.И., Звонарева С.С., Бритаев Т.А. Insights into the second-known polychaete-asteroid symbiosis, involving a new species of Inermosyllis associated with Luidia maculata Contributions to Z oology, 2025 1-21 (год публикации - 2025)
10.1163/18759866-bja10077

4. Бритаев Т.А., Антохина Т.И., Деарт Ю.В., Хексема Б.В., Зыонг Т.Х., Звонарева С.С. The first record of symbiosis between a new species of scaleworm (Polychaeta, Polynoidae) with fungiid corals (Scleractinia, Fungiidae) Symbiosis, issue 2, vol. 97 (год публикации - 2025)
10.1007/s13199-025-01093-8