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 24-24-00347

НазваниеДвустворчатые моллюски Arctica islandica L., самые долгоживущие среди не колониальных животных, в Белом море - специфика популяционных характеристик в краевой части ареала

Руководитель Герасимова Александра Владимировна, Доктор биологических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" , г Санкт-Петербург

Конкурс №89 - Конкурс 2023 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 Белое море, двустворчатые моллюски, Arctica islandica, свойства популяции, размерно-возрастная структура поселений, линейный рост, продолжительность жизни, смертность, пополнение поселений, цикл гаметогенеза

Код ГРНТИ34.35.33


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Крайнее долголетие морских двустворчатых моллюсков Arctica islandica в сочетании с их широким распространением и обитанием в самых разнообразных биотопах позволяет рассматривать данный вид как модельный объект для изучения проблем старения организмов, проведения долговременного мониторинга популяций и реконструкции условий окружающей среды на основе анализа свойств раковины. Многочисленные исследования биологии, физиологии и экологии Arctica islandica выявили существенную чувствительность характеристик моллюсков к параметрам среды. Однако многие свойства популяций данного вида остаются весьма слабо изученными в краевых частях ареала, например, в Белом море, не смотря на почти повсеместное распространение моллюсков в этом водоеме и формирование относительно плотных локальных поселений (100 экз/м2 и выше). В современный период Белое море представляет восточную границу ареала вида, где местные условия обитания, прежде всего соленостные градиенты, существенно отличаются от других районов распространения A.islandica. Есть основание предполагать специфику экологических показателей беломорских моллюсков. Выявление особенностей популяционных характеристик Arctica islandica в Белом море – структуры локальных поселений, закономерностей роста и смертности, воспроизводства популяции - основная научная проблема, на решение которой направлен данный проект. Анализ популяционных характеристик моллюсков в краевой части ареала будет способствовать изучению биоразнообразия морской биоты. Кроме того, относительно нетронутая природа Белого моря формирует важную основу для сравнительных гидробиологических исследований эстуарных районов морей умеренных и арктических поясов. Есть возможность изучать естественные процессы, происходящие в ненарушенных биологических системах, что стало весьма популярным в последние десятилетия. Соответственно, результаты исследования могут быть использованы при интерпретации данных экологического мониторинга на основе популяционных показателей массовых видов гидробионтов и прогнозировании изменений характеристик типичных прибрежных экосистем в северных морях. Раковины моллюсков Arctica islandica своеобразной хронологической записью долговременных изменений в окружающей среде и могут быть использованы при реконструкции климата, что имеет решающее значение для лучшего понимания состояния климатической системы в прошлом и будущем. Важным аспектом предлагаемого проекта является изучение особенностей воспроизводства популяции A.islandica в Белом море, прежде всего, для понимания возможных механизмов межгодовых колебаний уровня пополнения локальных популяций. Отсутствие успешного пополнения поселений A.islandica на протяжении десятилетий известно для атлантических и беломорской популяций данного вида, что может быть обусловлено межгодовыми вариациями в репродуктивном успехе популяций. Изучение популяционных характеристик беломорских двустворчатых моллюсков уже давно стало неотъемлемой частью исследований по крайней мере половины участников предлагаемого проекта. Одним из объектов наиболее длительных наблюдений стало поселение A.islandica в типичном для данного вида беломорском местообитании. Основным недостатком проведенных в отношении A.islandica изысканий является чрезвычайная локальность работы – только одно, пусть и типичное, местообитание. При осуществлении предложенного проекта впервые будет представлен обобщенный анализ популяционных характеристик A.islandica в Белом море. Ранее выполненные на примере одного местообитания исследования будут дополнены изучением размерно-возрастной структуры поселений, роста, смертности и особенностей размножения арктик в разных биотопах. На основании анализа межгодовых смещений скорости индивидуального роста A.islandica впервые будут изучены перспективы использования склерохронологического анализа раковин беломорских моллюсков для реконструкции климатических изменений.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Основным материалом для отчетной работы послужили результаты бентосных сборов летом 2024 года на 4 участках: 1 (у о-ва Матренин) - объект многолетнего (с 1984 года) мониторинга и 3 новых полигона (2 – у о-ва Долгий, 3- у о-ва Олений и 4 – в бухте Клющиха) в губе Чупа и прилегающих районах. На каждом участке было взято не менее 2-х драг и трех дночерпательных проб, а также пробы грунта для анализа гранулометрического состава и содержания органических веществ. Все пробы разобраны, представители макробентоса определены по возможности до вида, оценены их численность и биомасса. Для изучения цикла гаметогенеза летом 2024 года на участках 1 и 2 собирали арктик с интервалом 9-25 дней. Всего поймано 115 моллюсков, гонады которых обработаны гистологически, определены стадии зрелости гонад отдельных особей и оценено процентное соотношение моллюсков на разных стадиях зрелости в разные даты. Arctica islandica в дражных сборах измерены, их возраст определяли по внешней морфологии (особи не старше 10 лет) и спилам раковины. Последний способ использован для верификации определения возраста по наружным кольцам и для оценки возраста особей старших возрастных групп (с темной раковиной). Спилы раковин (пока 58 особей) изготовлены по стандартной методике, количество меток роста считали на спилах подмакушечных зубов замка. По спилам раковины оценена возрастная структура поселения арктик на участке 2 в 2023-2024 гг. Для участка 3 и 1 построены групповые возрастные ряды, объединяющие информацию по наружным и внутренним меткам роста. Изучение межгодовых смещений в скорости роста A.islandica проведено только на примере особей (младше 10 лет) с отчетливыми наружными метками роста с участка 1. Из выборок разных лет (1984-2014 гг.) отобраны 271 особей, для которых удалось связать приросты раковины с конкретным календарным годом. Были рассчитаны стандартизированные индексы роста (SGI) - отношение наблюдаемых годовых приростов раковины к соответствующим теоретическим, оцененным по модели роста (использованы две модели – Берталанфи и Гомперца). Стандартизированные значения приростов за определенные календарные годы были усреднены, и в итоге построен многолетний ряд средних SGI для дальнейшего анализа (1976-2013 годы). Вариабельность SGI сопоставлена с многолетней динамикой климатических и гидрологических показателей. Данные по климатическим показателям получены из доступных интернет-источников. Сведения о динамике температуры и солености воды в устье губы Чупа любезно предоставлены сотрудниками Зоологического института РАН, которые проводят ежедекадные наблюдения за этими показателями в устье губы Чупа ("Многолетний мониторинг гидрологии и зоопланктона в Белом море: Картеш Д1»). Изучение связи скорости роста с климатическими и гидрологическими показателями проведено с помощью корреляционного анализа. Анализируемые участки - типичные местообитания Arctica islandica в Белом море – каменисто-песчаная с примесью ила бенталь преимущественно на глубинах 10-15 м. На трех участках (1-3) арктики отличались весьма высокими для Белого моря показателями обилия (численность превышала 100 экз./м2) и доминировали по биомассе среди других представителей макробентоса (30-90 % от суммарной биомассы сообщества). Наибольшие биомассы арктик (600-900 г/2) отмечены на участках 1 и 2 с относительно высоким содержанием органических веществ в грунте (около 5 %). Размерное распределение Arctica islandica летом 2024 года отличалось как на разных участках, так и на разных глубинах участка 1. На участке 3 и на глубинах менее 10 м участка 1 размерная структура поселений оказалась смещена в сторону преобладания относительно мелких особей размерами меньше 10 мм (возраст преимущественно не менее 2-х лет). На глубинах 10-15 м участка 1 размерное распределение носило биомодальный характер, преобладали особи старших генераций (черные раковины, размеры около 30 и более мм) и арктики с длиной раковины 10-20 мм. Поселение арктик на участке 2 в 2023-2024 годах в основном состояло из представителей одной генерации (размером 30-40 мм), по-видимому 2006 года. Летом 2024 года ни на одном участке практически не были обнаружены сеголетки, что, по-видимому, следствие межгодовых колебаний в уровне пополнения поселений. На участке 2 перерывы в успешном пополнении очевидно более 10 лет. Сравнение результатов оценки возраста по наружным и внутренним меткам показало, что итоги анализа возраста молодых особей (младше 10 лет) обоими методами вполне сопоставимы. Однако в целом внутренние метки роста Arctica islandica оказались надежнее наружных линий. Внутренние метки соответствовали большинству, но не всем наружным кольцам. Характеристики группового роста Arctica islandica не отличались однородностью в районе исследования, возможно, как отражение различий в питании. В основном беломорские арктики росли гораздо медленнее по сравнению с другими частями их ареала. Значения стандартизированного индекса роста (SGI) в зависимости от использованной модели роста варьировали в разных пределах: почти в 3 и 2 раза при применении моделей Берталанфи и Гомперца соответственно. Отмечено подобие колебательного характера изменений SGI с периодичностью, как правило, 5-6 лет. Однако чередование периодов «быстрого» и «медленного» роста Arctica islandica почти не удалось связать с крупномасштабными региональными климатическими явлениями (колебаниями индексов NAO, АО), а только лишь с локальными изменениями климатических и гидрологических условий. Изучение цикла гаметогенеза арктик летом 2024 года выявило существенные различия в состоянии гонад на разных участках. На участке в куту губы Чупа особи в состоянии нереста найдены с середины июля, а к 23 августа все моллюски отнерестились. Однако на участке 1 гонады арктик до конца лета были полны половых продуктов, часть которых в августе уже подверглась резорбции. За отчетный период 2024 года подготовлены к публикации две статьи: 1. Gerasimova, A.V., Filippova, N.A., Kudryashova, A.S., Filippov, A.A., Maximovich, N.V. Mechanisms of bed organization of Arctica islandica (Linnaeus, 1767) in the White Sea: long-term stability or apparent stationarity // Marine Ecology Progress Series. 2024. 2. Gerasimova, A.V., Flyachinskaya, L.P., Lezin, P.A., Filippova, N.A., Kudryashova, A.S., Starkov, A.I., Maximovich, N.V. Reproduction features of ocean quahog, Arctica islandica (Linnaeus, 1767), in the White Sea // Continental Shelf Research. 2024. За отчетный период по материалам проекта представлено 2 устных доклада: 1. на XIII Съезде Гидробиологического общества при Российской академии наук «Специфика популяционных характеристик двустворчатых моллюсков Arctica islandica (Linnaeus, 1767) в Белом море – краевой части ареала». 2. на XIII Международной научно-практической конференции «Морские исследования и образование (MARESEDU – 2024)", 28 октября - 1 ноября 2024 г. «Определение возраста морских двустворчатых моллюсков: возникающие проблемы и методические подходы к их решению».

 

Публикации

1. Герасимова А.В., Флячинская Л.П., Лезин П.А., Филиппова Н.А., Кудряшова А.С., Старков А.И., Максимович Н.В. Reproduction features of ocean quahog, Arctica islandica (Linnaeus, 1767), in the White Sea Continental Shelf Research , Continental Shelf Research. 2025. Vol. 290. 105469. (год публикации - 2024)
10.2139/ssrn.5025093

2. Герасимова, А.В., Филиппова, Н.А., Максимович, Н.В., Тимофеева, М.А., Сидорская, П.О. Специфика популяционных характеристик двустворчатых моллюсков Arctica islandica (Linnaeus, 1767) в Белом море – краевой части ареала XIII Съезд Гидробиологического общества при при Российской академии наук, посвященный 300-летию Российской академии наук, Десятилетию науки и технологий в России и 5-летию Архангельского отделения ГБО при РАН, 16–20 сентября 2024 г., г. Архангельск, Россия : тезисы докладов : электронное научное издание, XIII Съезд Гидробиологического общества при при Российской академии наук, посвященный 300-летию Российской академии наук, Десятилетию науки и технологий в России и 5-летию Архангельского отделения ГБО при РАН, 16–20 сентября 2024 г., г. Архангельск, Россия : тезисы докладов : электронное научное издание / Новосёлов, А.П., др.], и., ed. Архангельск: Издательство "КИРА", 2024. C. 120-121. (год публикации - 2024)


Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Основой отчетной работы послужили результаты итоговой обработки бентосных сборов в летом 2024-2025 годов. В 2025 году макробентос собран на 3 участках в губе Чупа и районе Керетского архипелага. На каждом участке было взято не менее двух драг и пяти дночерпательных проб, а также пробы грунта для анализа гранулометрического состава и содержания органических веществ. Организмы макробентоса по возможности определены до вида, оценены их численность и биомасса. В отчетном году завершен сравнительный анализ биотического и абиотического окружения A.islandica, выполненный по материалам 2024 года. Данные 2025 года использованы для уточнения деталей и оценки межгодовых изменений. Сходство участков по характеристикам биоты и донных отложений изучено с помощью многомерных методов (кластерный анализ, MDS, Simper, Permanova). Для оценки сопряженности в распределении абиотических переменных и характеристик макробентоса применены тест Мантеля и процедура BEST. На каждой станции (участок_глубина) оценены рассчитаны индексы видового разнообразия (Шеннона, Пиелу, ES(100). Arctica islandica в дражных сборах измерены, их возраст и характер линейного роста определены в результате анализа внешней морфологии и по спилам раковины (по внутренним меткам роста). В текущем году изготовлены спилы 44 раковин. Анализ межгодовых изменений численности особей разных возрастов лёг в основу оценки выживаемости и смертности в различных поселениях. Для изучения вариабельности скорости роста A. islandica в районе исследования использованы индивидуальные и групповые возрастные ряды. Сравнение возрастных рядов осуществлено в ходе анализа остаточных дисперсий относительно моделей роста. Завершен анализ межгодовой вариабельности скорости роста A. islandica за период 1976 -2023 годов. Данные из выборок 1984-2014 гг. дополнены информацией выборок в 2017-2024 годы. Итоговый массив включал 336 особей, для которых удалось соотнести годовые приросты раковины с конкретным календарным годом. Рассчитаны стандартизованные индексы роста (SGI) и построен многолетний ряд средних значений SGI за 1976-2023 гг. Его вариабельность сопоставлена с динамикой климатических и гидрологических показателей, полученных из доступных интернет-источников, а также благодаря любезности сотрудников Зоологического института РАН (“Многолетний мониторинг гидрологии и зоопланктона в Белом море: Картеш Д1 (https://www.st.nmfs.noaa.gov/copepod/time-series/ru-10101/)”). Связь скорости роста с условиями среды оценена с помощью корреляционного анализа. Для изучения цикла гаметогенеза половозрелых особей A. islandica летом 2025 года моллюсков собирали на двух участках с интервалом с интервалом 12-22 дня. Всего поймано 105 моллюсков, гонады которых обработаны гистологически. По гистологическим препаратам для каждой даты отбора определены стадии зрелости гонад и оценено процентное соотношение особей на разных стадиях. Параллельно на участках измеряли температуру воды. Исследованные участки представляли типичные местообитания Arctica islandica в Белом море – каменисто-песчаная с примесью ила бенталь на глубинах 10-15 м. Межгодовые изменения в биотическом и абиотическом окружении вида были выражены крайне слабо. В целом, характеристики сообществ макробентоса в разных местообитаниях оказались близки таковым в соответствующих вертикальных зонах Белого моря. Гетерогенность структурно-функциональных характеристик поселений Arctica islandica на разных участках в значительной степени различиям в параметрах донных отложений. По характеристикам грунта участки разделились на две группы: галечно-песчаные и слегка заиленные гравийно-песчаные. Наименьшая биомасса, сдвиг возрастной структуры в сторону преобладания молодых (младше 6 лет) и мелких особей (длина раковины менее 20 мм), самая высокая смертность (около 50% в год в возрасте 1-4 лет) и наиболее медленный линейный рост отмечены для поселения на галечно-песчаном участке с минимальным содержанием органического вещества (1.3-1.4%). Противоположные показатели зафиксированы для арктик на слегка заиленных гравийно-песчаных участках, где содержание органики даже могло превышать 7%. Эти различия могут отражать локальные изменения в условиях питания моллюсков. В целом, беломорские A. islandica относятся к наиболее тугорослым представителям вида и отличаются сравнительно небольшой продолжительностью жизни (около 50 лет). И с учетом литературных данных наиболее вероятная причина последнего - опреснённые условия в Белом море на фоне динамичного температурного режима. Анализ гетерогенности индивидуального роста арктик показал, что размах варьирования ростовых характеристик особей в пределах одного местообитания может быть вполне сопоставим с размахом различий групповых ростовых оценок в разных поселениях вида, и, по-видимому, в основном определен индивидуальными особенностями начального периода роста моллюсков. За весь период исследований (2024-2025 гг.) ювенильные особи (осевшие в прошлом году) были найдены в массе – около 1400 экз./м2 – только на одном участке на фоне относительно низкой численности представителей других генераций. Межгодовая изменчивость скорости роста A. islandica в Белом море оказалась сопоставима с таковой в других регионах (максимальные колебания стандартизированного индекса роста достигали почти двукратной величины). Чередование периодов «быстрого» и «медленного» роста A. islandica (как правило, 5-6 летняя периодичность) не удалось связать с крупномасштабными региональными климатическими явлениями, а лишь с локальными колебаниями климатических и гидрологических условий. При этом анализ межгодовых трендов скорости роста должен учитывать высокую индивидуальную изменчивость ростовых показателей у арктик. Изучение цикла гаметогенеза арктик летом 2025 года, как и в предыдущем году, подтвердило существенную зависимость успешности размножения вида от температурных условий конца весны-начала лета (июнь-первая декада июля). Так, резкое похолодание в самом конце июня 2025 года привело к падению температуры воды, и, по-видимому, торможению нерестовой активности арктик. В результате до самого конца лета в гонадах большей части особей в разных местообитаниях сохранялись половые продукты.

 

Публикации

1. Герасимова, А.В., Максимович, Н.В., Филиппова, Н.А., Лисицына, К.Н., Баязитова, Э., Сидорская, П.О. Определение возраста морских двустворчатых моллюсков: возникающие проблемы и методические подходы к их решению Тверь: ООО «ПолиПРЕСС», Труды XIII Международной научно-практической конференции «Морские исследования и образование (MARESEDU – 2024)", 28 октября - 1 ноября 2024 г., Москва в 4 томах. Тверь: ООО «ПолиПРЕСС», 2025. Т. 3. 180-187 (год публикации - 2025)

2. Герасимова А.В., Филиппова Н.А.,Кудряшева А.С., Филиппов А.А., Максимович Н.В. Bed organization of Arctica islandica (Linnaeus, 1767) in the White Sea: is long-term stability truly stationary? Marine Biology, Marine Biology. 2026. 173. 5. (год публикации - 2026)
https://doi.org/10.1007/s00227-026-04823-8