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 24-24-20016

НазваниеКриптические виды пчёл на северной границе их ареалов: распространение, экология и охрана

Руководитель Потапов Григорий Сергеевич, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики имени академика Н.П. Лаверова Уральского отделения Российской академии наук , Архангельская обл

Конкурс №90 - Конкурс 2024 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами» (региональный конкурс)

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

Ключевые слова Пчёлы, криптические виды, фауна, Европейский Север, структура населения, топические группировки

Код ГРНТИ34.33.19


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
В связи с широким развитием методов ДНК-секвенирования в последнее время, у исследователей появилась возможность выявления криптических видов или видов-двойников, которые трудноразличимы по морфологическим признакам. Это позволяет по-новому рассмотреть распространение некоторых видов насекомых, важных с точки зрения их роли в экосистемах. Пчёлы важны, прежде всего, как опылители дикорастущих и культурных видов энтомофильных растений. Данная таксономическая группа характеризуется достаточно широким распространением сравнительно с остальными насекомыми-опылителями в высоких широтах, что позволяет их использовать в качестве удобной модели для изучения различных экологических и биогеографических закономерностей на Европейском Севере. Однако, для некоторых видов пчёл в настоящее время наблюдается сокращение ареала, что может привести к негативным последствиям для экосистем. На криптические виды пчёл исследователи стали обращать внимание лишь в 2000-х годах. Трудности с морфологической идентификацией таких видов привели к тому, что в экологических исследованиях их регистрировали фактически как видовой комплекс. До сих пор, большинство авторов при изучении различных аспектов населения пчёл не делают различия между криптическими видами. Проект предполагает изучение фауны и экологии криптических видов пчёл путём идентификации молекулярно-генетическими методами. В ходе реализации научного исследования будут получены новые знания по распространению исследуемых видов в Архангельской области и Ненецком автономном округе, изучены особенности их биотопического распределения и ряд других экологических аспектов. Эти данные являются необходимой основой для разработки принципов и технологий сохранения биологического разнообразия в условиях систем природопользования на Севере. К одному из его наиболее важных аспектов относится охрана насекомых-опылителей, среди которых пчёлы играют наиболее значимую роль в северных регионах. В ходе реализации проекта планируется получить количественные характеристики населения пчёл, исследовать распределение криптических видов в топических группировках, изучить трофические связи. Будут получены нуклеотидные последовательности митохондриальных генов криптических видов. Данные будут депонированы в международной базе данных NCBI GenBank, и послужат в будущем основой для разработки методов идентификации криптических видов пчёл. На основе анализа экологических сведений предполагается выявить закономерности, определяющие реакции таксоценов опылителей на негативные воздействия.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2024 году
За отчётный период, исследования были сконцентрированы на криптических видах Bombus lucorum-complex. По причине своего широкого распространения, данные виды являются наиболее «проблемными» на Европейском Севере России, поэтому реализация проекта была начата именно с них. Уровень достоверности при идентификации видов Bombus lucorum-complex только по морфологическим признакам довольно низкий. Процент ошибок нередко достигает уровня 50-60%. Ранее это неизбежно приводило к неверным выводам о распространении и экологии видов Bombus lucorum-complex в изучаемом регионе. А массовое применение ДНК-секвенирования для таких широко распространённых видов невозможно по финансовым причинам и возникающим трудозатратам. По этой причине была применена схема упрощённой молекулярной идентификации (метод анализа полиморфизма длины рестрикционных фрагментов (ПДРФ) ПЦР-продуктов) криптических видов Bombus lucorum-complex. Данный метод прост, информативен, экономически целесообразен, т.к. позволяет быстро (в течение 18 часов после выделения ДНК) и относительно дёшево (стоимость одного образца после ПЦР дешевле, чем секвенирование) идентифицировать виды Bombus lucorum-complex, что невозможно при использовании стандартных молекулярно-генетических методов. Схема ПЦР-ПДРФ-анализа была нами модернизирована путём разработки обратного праймера для амплификации частичного митохондриального фрагмента COI. В качестве диагностических ферментов рестрикции были подобраны необходимые ферменты, разрезающие последовательность COI. Корректность идентификации видов Bombus lucorum-complex с помощью ПЦР-ПДРФ-анализа подтверждена секвенированием экземпляров. Соответствие между COI сиквенсами и паттернами ПДРФ составило 100%. Представленная схема оказалась эффективной для идентификации криптических видов Bombus lucorum-complex, что позволило изучить большой объём материала с Архангельской области, на территории которой были сконцентрированы исследования на первом этапе реализации проекта. Установлено, что в изучаемом регионе встречаются три вида из данного комплекса: Bombus cryptarum, Bombus lucorum и Bombus terrestris. Обнаружено, что Bombus cryptarum зарегистрирован по всей территории Архангельской области. Причём, только этот вид, среди Bombus lucorum-complex, отмечен в наиболее северных локалитетах, таких как Соловецкие острова и с. Койда (северо-запад Мезенского района). Bombus lucorum широко распространён в Архангельской области, встречаясь вплоть до низовьев реки Мезень. Bombus terrestris найден только на юго-востоке Архангельской области. Ранее, т.е. до применения молекулярно-генетических методов, предполагалось, что на территории изучаемого региона Bombus lucorum отсутствует в таких северных локалитетах, как низовья реки Мезень, а Bombus terrestris вообще не включался в региональный список видов. Данное предположение, основанное на идентификации криптических видов только по морфологическим признакам, оказалось ошибочным, что лишний раз подчёркивает необходимость использования молекулярно-генетических методов при изучении регионального распространения пчёл. Относительно биотопической приуроченности Bombus cryptarum, Bombus lucorum и Bombus terrestris на территории Архангельской области выявлено, что все три вида ассоциированы с широким спектром местообитаний. Типичные места концентрации фуражирующих особей данных видов представляют собой различные типы лугов. Однако, у Bombus cryptarum спектр местообитаний шире. Только этот вид зарегистрирован в лесотундре и приморских вороничных пустошах, что закономерно, учитывая его распространение вплоть до наиболее северных локалитетов Архангельской области. Не было выявлено существенных различий в трофических предпочтениях между Bombus cryptarum, Bombus lucorum и Bombus terrestris на территории региона. Все три вида являются широкими политрофами и посещают широкий спектр энтомофильных растений. Кроме Bombus lucorum-complex начато изучение другой группы криптических видов, Bombus muscorum – Bombus humilis. Оба указанных вида представлены в Архангельской области. Однако, их истинное распространение в регионе точно неизвестно, т.к. для данных видов характерна значительная изменчивость морфологических признаков, особенно у Bombus humilis. Наибольший интерес представляет вопрос о северной границе ареала Bombus humilis, который в регионе относится к южному фаунистическому элементу и, в основном, встречается на юге и в центральной части Архангельской области. Вид не представлен в коренных местообитаниях тайги, а приурочен к вторичным луговым сообществам. В силу того, что Bombus humilis в изучаемом регионе довольно редок, применение ПЦР-ПДРФ-анализа, использованного для видов Bombus lucorum-complex, являлось нецелесообразным. Были отсеквенированы экземпляры Bombus humilis с Вилегодского, Шенкурского, Холмогорского и Приморского районов Архангельской области. Доказано его наличие в вышеуказанных районах области. Наиболее северные точки находок Bombus humilis расположены в окрестностях г. Архангельск и г. Северодвинск. Северная граница Bombus humilis на территории Архангельской области, вероятно, ограничивается низовьями реки Северная Двина, т.к. в более северных локалитетах вид в настоящее время не найден. Была опубликована статья с результатами исследований по распространению криптических видов Bombus lucorum-complex в Архангельской области (https://dx.doi.org/10.37828/em.2024.77.14). Кроме того, первые результаты выполнения проекта были представлены на информационных ресурсах в сети Интернет (https://scientificrussia.ru/articles/shemu-identifikacii-kripticeskih-vidov-pcel-i-smelej-razrabotali-v-laverovskom-centre; https://fciarctic.ru/Articles/Uchyonie-Lavyorovskogo-centra-razrabotali-shemu-identifikacii-kripticheskih-vidov-pchyol-i-shmeley-?ysclid=m3ogg2t05w16665753).

 

Публикации

1. Бовыкина Г.В., Потапов Г.С. Колосова Ю.С., Кондаков А.В. RCR-RFLP approach for identification of cryptic species of Bombus lucorum-complex in Northern European Russia Ecologica Montenegrina, Ecologica Montenegrina. 2024. Vol. 77. P. 132–145 (год публикации - 2024)
10.37828/em.2024.77.14