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 24-74-00016
НазваниеЗакономерности формирования биоразнообразия и пространственного распределения сообществ зоопланктона под влиянием средообразующей деятельности макрофитов
Руководитель Гаврилко Дмитрий Евгеньевич, Кандидат биологических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского" , Нижегородская обл
Конкурс №97 - Конкурс 2024 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-103 - Гидробиология и ихтиология
Ключевые слова коловратки, ветвистоусые ракообразные, веслоногие ракообразные, чужеродные виды, видовое разнообразие, функциональное разнообразие, экоклин, сезонная сукцессия
Код ГРНТИ34.35.33
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Данный проект направлен на изучение формирования разнообразия, структуры и сезонной сукцессии сообществ зоопланктона под действием разнотипных зарослей высших водных растений. Одна из важнейших задач гидроэкологии заключается в оценке состояния водных сообществ и экосистем и прогнозирование возможных их изменений в результате воздействия факторов среды. Изменяя условия обитания других гидробионтов, макрофиты выступают ключевыми видами в водных экосистемах, контролируя численность и поведение организмов на разных трофических уровнях. Предоставление среды обитания другим гидробионтам можно считать одной из наиболее важных экосистемных услуг, обеспечиваемых макрофитами. Изучение влияния сложности среды, обеспечиваемой макрофитами, на зоопланктон важно для стратегий управления и поддержания водного биоразнообразия. В данном проекте основное внимание будет уделено изучению механизмов изменения таксономического и функционального разнообразия и пространственного распределения зоопланктоценозов в градиенте изменения биотических (макрофиты) и абиотических факторов среды.
Впервые будет проведена проверка модели экоклина на примере сообществ макрофитов и зоопланктона, что позволит по-новому взглянуть на теории пространственного распределения гидробионтов. Будет проанализировано видовое и функциональное разнообразие сообществ зоопланктона разнотипных зарослей макрофитов в различных водных объектах. Впервые будет оценены экологические предпочтения и роль видов-вселенцев зарослевого зоопланктона в Волжском бассейне. Полученные на основе функционального подхода данные позволят фокусироваться на выявлении закономерностей функционирования экологических сообществ.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Коллектив проекта в первый год успешно провёл исследования пространственного распределения сообществ зоопланктона в зарослях макрофитов озёр, прудов и устьевых областей рек-притоков водохранилищ Средней Волги. Проведенный анализ абиотических и биотических факторов водной среды позволил выявить их градиент изменения. Полученные результаты позволяют констатировать, что в прибрежной зоне исследованных водных объектов под действием разнотипных зарослей высших водных растений формировался пространственный градиент факторов среды и сообществ зоопланктона, который можно охарактеризовать как экоклин. Для каждого водного объекта построены модели на основе анализа избыточности (RDA) подтверждающие формирование в разнотипных зарослях макрофитов отличающихся между собой зоопланктоценозов и показывающие, что наибольшее влияние на видовую структуру сообществ оказывали именно тип биотопа (наличие разнотипных зарослей макрофитов или их отсутствие) и проективное покрытие макрофитов.
Анализ видового разнообразия сообществ зоопланктона разнотипных зарослей макрофитов устьевых областей рек-притоков водохранилищ Средней Волги в градиенте трофического статуса показал, что различия в структурных показателях зоопланктоценозов обуславливались разнотипными заросли макрофитов. Возрастание гетерогенности местообитания приводило к увеличению видового богатства отдельных таксономических групп зоопланктона, видового разнообразия и выравненности зоопланктона в зарослях смешанных и погруженных макрофитов. Повышение продуктивности в зарослях макрофитов сопровождалось увеличением численности коловраток и снижением числа видов ветвистоусых ракообразных. В доминирующем комплексе зоопланктона происходила замена ветвистоусых ракообразных более мелкими коловратками, сопровождающаяся снижением числа доминирующих видов.
Коллективом впервые в России был проведенный анализ функционального разнообразия сообществ зоопланктона разнотипных зарослей макрофитов в озёрах, прудах и устьевых областях рек-притоков водохранилищ. Установлено, что в большинстве водных объектов функциональное богатство зоопланктоценозов на краю зарослей было статистически значимо ниже, чем в зарослях макрофитов. Это свидетельствует о том, что в зарослях макрофитов выше представленность видами разных функциональных групп зоопланктона. Функциональная дивергенция зоопланктоценозов в большинстве водных объектов значимо снижалась с продвижением от берега к краю зарослей, либо была ниже на краю зарослей, по сравнению с зонами зарослей. Полученные данные позволяют взглянуть на сообщества зоопланктона с точки зрения их функциональной роли в экосистеме.
Изучено распространение и обилие чужеродных видов в зоопланктоне зарослей макрофитов озёр и прудов Нижегородской области. Выявлено три вида-вселенца – североамериканская коловратка Kellicottia bostoniensis (Rousselet, 1908), коловратка пантропического распространения Mytilina acanthophora Hauer, 1938 и солоноватоводный веслоногий рачок Eurytemora velox (Lilljeborg, 1853). Проанализировано количественное развитие и доля чужеродных видов в сообществах зоопланктона зарослей макрофитов. Наиболее распространенным видом-вселенцем оказалась K. bostoniensis, что подтверждает её высокую экологическую пластичность.
Впервые для территории Европейской России проанализировано распространение и экологические предпочтения редкого ветвистоусого ракообразного Ovalona karelica (Stenroos, 1897) – представителя реликтовой ледниковой фауны с ограниченным распространением в Палеарктике. Является одним из самых редких алоноподобных видов в Европе со слабо изученной экологией. Показано, что O. karelica обитает в широком диапазоне рН, минерализации, содержания кислорода в воде и трофических условий. Распространение вида и его обилие связано с развитием полупогруженных макрофитов.
Основные результаты первого этапа реализации проекта отражены в тезисах российских и международных конференций и в трёх статьях, поданных в журналы, включенные в Web of Science, Scopus и Белый список.
Публикации
1. Гаврилко Д.Е., Жихарев В.С., Терешина М.А., Ерина О.Н. Структура сообществ зоопланктона макрофитных поясов устьевых областей рек Сура и Ветлуга 80 лет экологической науке на Урале: материалы всероссийской научной конференции с международным участием, посвященной 80-летию Института экологии растений и животных УрО РАН. ИЭРиЖ УрО РАН. – Екатеринбург: Реэкшен., С. 57-58. (год публикации - 2024)
2. Сарапкин А.Ю., Гаврилко Д.Е., Жихарев В.С. Видовая структура сообществ зоопланктона литоральной зоны озера Чарское (по данным 2024 года) Биосистемы: организация, поведение, управление: Тезисы докладов 78-й Всероссийской с международным участием школыконференции молодых ученых. Н. Новгород, Университет Лобачевского., С. 295. (год публикации - 2025)
3. Сарапкин А.Ю., Гаврилко Д.Е., Жихарев В.С. Современное состояние зоопланктона памятника природы озера Чарское (по данным 2024 г.) Труды 9-й всероссийской научной конференции "Проблемы экологии Волжского бассейна". Нижний Новгород, ВГУВТ., С. 21. (год публикации - 2024)
Аннотация результатов, полученных в 2026 году
Коллектив проекта во второй год успешно провёл исследования сезонной сукцессии сообществ зоопланктона разнотипных зарослей макрофитов озера и водотока. Установлено, что сезонная сукцессия сообществ зоопланктона в литорали имела цикличный характер и зависела от типа зарослей макрофитов. Показано, что существование экоклина в прибрежной зоне во времени обусловлено развитием высших водных растений. Чем больше развитие макрофитных поясов, тем значительнее различия видовой структуры зоопланктоценозов. Был проанализирован ход сезонной сукцессии сообществ зоопланктона внутри одного биотопа и выделены планктонные комплексы. Их существование также обусловлено разрастанием макрофитов в течение сезона. Смена доминирования одного вида макрофита на другой привела к существенной смене видовой структуры сообществ. Построенные модели RDA показали, что в обоих водных объектах ведущими факторами сезонной сукцессии выступили тип биотопа, проективное покрытие макрофитов и температура воды. Впервые в бассейне Средней Волги обнаружен крайне редкий ветвистоусый рачок Simocephalus lusaticus Herr, 1917, обитавший в зарослях манника с водокрасом озера Малышевское г. Нижнего Новгорода. Это первая подтвержденная за последние сто лет находка вида в европейской России.
Анализ пространственного распределения сообществ зоопланктона в условиях разнотипных зарослей макрофитных поясов озёр, прудов и устьевых областей рек-притоков водохранилища показал наличие экоклина характеризующегося пространственным градиентом факторов среды и сообществ зоопланктона. Построенные по результатам анализа избыточности модели показали формирование сообществ зоопланктона, приуроченных к определенной зоне зарослей макрофитов. Согласно моделям наибольшее влияние на видовую структуру сообществ зоопланктона оказывали именно тип биотопа (наличие разнотипных зарослей макрофитов или их отсутствие) и проективное покрытие макрофитов.
Коллективом обобщены результаты изменения видового и функционального разнообразия зоопланктоценозов в условиях неоднородности макрофитных поясов в прибрежной зоне. Показано, что благодаря разнотипному строению макрофиты обуславливали пространственную неоднородность разнообразия зоопланктона в прибрежной зоне. Индексы функционального разнообразия сообществ зоопланктона более чётко реагировали на пространственную неоднородность макрофитных поясов, что позволяет их рекомендовать как удобный инструмент анализа разнообразия сообществ. Впервые в науке показана зависимость индексов функционального разнообразия зоопланктоценозов зарослей макрофитов от факторов среды. Наибольшая зависимость установлена для функционального богатства от содержания кислорода и TSI (трофический индекс Карлсона). Увеличение проективного покрытия макрофитов приводило к возрастанию функционального богатства и функциональной дивергенции и снижало функциональную выравненность сообществ зоопланктона.
Впервые изучено распространение и обилие редких ветвистоусых ракообразных Eurycercus (E) macracanthus Frey, 1973 и Graptoleberis smirnovi Sinev et Gavrilko, 2020 в бассейне Средней Волги. Показано, что наибольшего развития E. macracanthus достигал в зарослях частухи обыкновенной, водокраса с рогозом широколистным, и зарослях телореза при отсутствии близкородственного рачка Eurycercus (E) lamellatus (O.F. Müller, 1776). Находки G. smirnovi приурочены к зарослям телореза обыкновенного, где он имел крайне низкое количественное развитие. Считаем, что он является узкоспециализированным фитофильным видом, уступающим в обилии наиболее распространенному близкородственному Graptoleberis testudinaria (Fischer, 1851).
Проанализировано распространение и обилие чужеродных видов в сообществах зоопланктона зарослей макрофитов в бассейне Средней Волги. Наиболее распространенным видом-вселенцем в зарослях макрофитов была североамериканская коловратка Kellicottia bostoniensis (Rousselet, 1908). Наибольшего обилия коловратка достигала в зарослях гелофитов пойменных озёр Керженского заповедника. Также обнаружены пантропическая коловратка Mytilina acanthophora Hauer, 1938, солоноватый веслоногий рачок Eurytemora velox (Lilljeborg, 1853) и североамериканский веслоногий рачок Acanthocyclops americanus (Marsh, 1892). Для рачков показано различия в биотопических предпочтениях при обитании в устьевой области р. Оки.
Возможность практического использования результатов
Полученные результаты работы могут быть использованы в практике биологических манипуляций и реабилитации нарушенных экосистем. В частности показано, что наличие погруженных макрофитов в литоральной зоне способствует увеличению биомассы ветвистоусых ракообразных, являющихся активными фильтраторами воды, а также ценным кормовым ресурсом для мальков и планктоноядных рыб. Для поддержания высокой прозрачности воды в водоемах рекомендовано высаживание погруженных макрофитов (роголистник, уруть и др.) там, где они отсутствовали. В случае нарушенных экосистем, там, где полностью исчезла водная растительность рекомендовано высаживать в литорали разнотипные макрофиты для создания гетерогенности микроместообитаний (у самого берега пояс гелофитов, во втором поясе – гидрофиты).
Нахождение краснокнижного макрофита Salvinia natans в озере Хальзовское демонстрирует необходимость создания из озера памятника природы регионального значения для сохранения популяции этого вида.
Результаты изучения редких видов должны послужить в практике охраны биоразнообразия региона. В частности, необходимо принятие мер по недопущению загрязнения и разрушения мест обитания таких редких видов на территории Нижнего Новгорода.
Высокое обилие вида-вселенца Kellicottia bostoniensis в озёрах Керженского заповедника демонстрирует необходимость дальнейшего мониторинга за развитием этого вида, его взаимоотношениями с аборигенными видами и процессами дальнейшего расселения. Необходимо создать сеть постоянных наблюдений за зоопланктоном озёр заповедника для отслеживания процессов натурализации вида и вселения новых видов.