Приглашённые доклады

...

Командоры — самая западная часть Командорско-Алеутской островной дуги, отделяющая бассейн Тихого океана от его северной части — более холодного Берингова моря. Архипелаг площадью около 1850 км² включает два крупных острова — Беринга и Медный, а также два очень небольших — Топорков и Арий Камень. Являясь вершинами древнего подводного вулканического хребта, острова представляют собой горную систему с высотами до 758 м над уровнем моря, с обрывистыми берегами, горными тундрами, высокогорными каменистыми осыпями, высокотравными сообществами в долинах многочисленных рек и ручьев, редкими кустарниковыми долинными сообществами; деревья на архипелаге отсутствуют. Командорские острова входят в состав Алеутского района Камчатского края и имеют статус национального парка.

Из-за удаленности и труднодоступности Командор, разнообразие многих групп организмов, обитающих там, до сих пор не исследовано либо исследовано недостаточно подробно. Лишайники архипелага вплоть до наших экспедиций 2019–2022 гг. были изучены крайне слабо. Первые и практически единственные опубликованные сведения о лихенобиоте архипелага относятся к концу XIX века, когда острова посетила шведская экспедиция А.Е. Норденшельда «Вега». В течение двух дней доктор Е. Альмквист собрал коллекцию лишайников на острове Беринга. На основании этих материалов было описано несколько видов, опубликован список обнаруженных лишайников (Almquist, 1887; Nylander, 1888; и др.). Последующие сборы с островов были отрывочными и оказались не обработанными до начала наших исследований.

Собранный нами за четыре года экспедиций обширный материал сейчас находится в стадии обработки, к настоящему времени выявлено более 200 видов. Несмотря на относительно невысокое видовое разнообразие, лихенобиота Командорских островов достаточно своеобразна. Так, изучение лепрариоидных лишайников Командор показало с одной стороны крайнюю бедность их видового состава — всего выявлено 7 видов, а с другой его высокую специфичность. На островах обнаружены редкие хемотипы известных видов, а также виды, неизвестные с соседних территорий, включая новый для науки вид Lepraria tiinae Stepanchikova & Himelbrant, широко распространенный на архипелаге. Исследование семейства Teloschistaceae показало исключительно высокое видовое разнообразие этой группы на Командорах, причем обнаружены виды как с азиатским, так и с американским распространением, выявлены локальные эндемики, в том числе недавно описанный вид Polycauliona comandorica Himelbrant et al. Уже первые оформленные результаты исследований свидетельствуют о ключевой роли Командорско-Алеутской островной дуги в процессах генезиса лихенобиоты всей Северной Пацифики.

Появление новых спутниковых сенсоров позволяет шире использовать поступающие на постоянной основе данные дистанционных измерений, что открывает возможности в исследовании поверхностных проявлений фронтальных зон и позволяет сформировать представления об их изменчивости за несколько десятилетий. Однако неоднородность распределения и малая величина поверхностных градиентов гидрофизических полей во фронтальных зонах морей Арктики является препятствием для получения количественных оценок их положения и характеристик на обширных акваториях, что, в свою очередь, делает необходимым совершенствование методик их выделения.

Создана универсальная методика определения пространственного положения и количественных оценок поверхностных проявлений фронтальных зон в морях Арктики на основе объединения разнородных спутниковых данных. Отличительные черты данной методологии заключаются в отсутствии требований к значительным вычислительным ресурсам, простоте в использовании, выводе сразу нескольких океанографических характеристик поверхностных проявлений фронтальных зон на различных (в зависимости от задач исследователя) временных интервалах и универсальности ее применения в рамках изучения любого другого полярного региона.

На основе разработанной методики получены количественные оценки физико-географических характеристик на внутрисезонном и межгодовом интервалах Стоковой (СФЗ). Полярной (ПФЗ) и Арктической (АФЗ) фронтальных зон Баренцева и Карского морей в течении двух десятилетий XXI века.  Показано, что глобальные климатические изменения отражаются на характеристиках фронтальных зон следующим образом: они смещаются в северном направлении, градиент ТПМ в них ослабевает, а площади сокращаются.

Работа выполнена в рамках государственного задания №FMWE-2024-0028.

Архипелаг Шпицберген расположен на сочленении Баренцевской шельфовой плиты, северного фрагмента Норвежско-Гренландского бассейна и западной части Северного Ледовитого океана. Это самое северное в регионе естественное обнажение, в котором на дневную поверхность выведены не только покровные осадочные комплексы, но и складчатые кристаллические породы основания. Такая особенность делает архипелаг ключевым для расшифровки геологического строения и этапов формирования тектонической структуры шельфа и материкового склона, а также для обоснования прогнозной оценки ресурсов полезных ископаемых в северо-западной части Баренцевоморского шельфа. Исключительная важность географо-экономического положения района, с одной стороны, определяется его особым международным статусом, а, с другой стороны, тем, что на востоке он граничит с северо-западными шельфовыми областями России, а на севере — с международными водами Северного Ледовитого океана. Одновременно большинство районов архипелага по причине своей труднодоступности являются малоизученными в геологическом (прежде всего — в минерагеническом) отношении. Близость архипелага к арктическим территориям нашей страны подчеркивает его стратегическое значение и тот высокий интерес к этому региону у российских ученых и практиков, включая геологов, который выражается в многолетнем и многоплановом присутствии российских научных и производственных организаций на Шпицбергене.

После того, как в 1935 году Советский Союз присоединился к Парижскому договору 1920 года о Шпицбергене, на архипелаге активную хозяйственную деятельность, включая геологические исследования, ведет Трест «Арктикуголь». Регулярные региональные геолого-геофизические работы в этом регионе стали проводиться с 1962 года в соответствии с приказом Министерства геологии и охраны недр СССР № 15-с от 23.02.1962 года, отданном на основании распоряжения Совета Министров СССР № 292 р-с от 08.02.1962 года. В том же году Правительством СССР было поручено Научно-исследовательскому институту геологии Арктики (НИИГА) начать на архипелаге геолого-поисковые и исследовательские работы с целью обеспечения юридических норм международного права владеть участками земли, расширять ресурсную базу месторождений полезных ископаемых для обеспечения долгосрочной хозяйственной деятельности по их освоению. В настоящее время деятельность российских геологов определяется «Концепцией политики РФ на норвежском архипелаге Шпицберген», которая одобрена Указом Президента РФ № 1386с от 31.12.1997 года. Одной из задач, определяемых этой концепцией, является задача широкомасштабного присутствия российских организаций на архипелаге Шпицберген и их разноплановая хозяйственная деятельность, в т.ч. по изучению недр как самого архипелага, так и прилегающего к нему шельфа.

В докладе, преимущественно на материале исследований последних лет, обсуждаются закономерности пространственной организации сообществ бентоса арктических морей, а также устойчивость состава и структуры донных сообществ во времени. Современные данные подтверждают известную зональную схему распределения группировок бентоса, однако, сообщества, выделяемые по доминирующим видам, могут существенно различаться по видовому составу, что отражает историю их формирования на арктическом шельфе: «молодые» сообщества собраны из древних видов. Пространственная мозаика макро- и мейобентоса в однородных условиях не совпадает, а на выраженных градиентах среды границы таксоценов и размерно-экологических групп бентоса сближаются. На длительных отрезках времени (десятки лет) донные биоценозы в разных районах Арктики демонстрируют, в большинстве случаев, постоянство структуры и состава. Отчасти это связано с низкой разрешающей способностью исследований долговременной динамики, не позволяющей выявлять колебания численности отдельных популяций и незначительные изменения в структуре сообществ. С большей достоверностью выявляются критические изменения в сообществах: полное исчезновение вида в биотопе, перестройка структуры сообщества при трансформации донных осадков или при вселении чужеродного вида. Группировки макро- и мейобентоса при таких изменениях ведут себя по-разному, снижение обилия одной экологической группы может сопровождаться увеличением обилия другой. В то же время, известны и сообщества, постоянно существующие в «динамическом режиме», структура которых меняется год от года. К ним относятся, в частности, некоторые сообщества эстуарных зон, обитающие в постоянно меняющихся условиях температуры и солености.

It is believed that when birds are infected with species of malarial parasites not found in their natural habitat, it can lead to serious negative consequences for the infected individuals. Given global warming and the potential expanding range of vectors, there is a growing threat of infection to bird species in northern latitudes that have never been exposed to tropical malarial species. In our study, we infected two groups of young siskins (Spinus spinus). One group was infected with a parasite species known to transmit in the North Palearctic, Plasmodium relictum (SGS1 lineage). The second group was infected with a parasite transmitted in Central and Southern Africa, P. ashfordi (GRW2 lineage). We compared the effects on the birds’ physiological state using parameters like resting metabolic rate (RMR) and interleukin-6 (IL-6) levels. RMR gives insight into the energetic cost of the disease, and IL-6 is a pro-inflammatory cytokine indicative of the acute phase response within the innate immune system. Our results reveal that during the acute phase of SGS1 infection, there is a decrease in RMR and a reduction in IL-6 levels in siskins. For the GRW2 group, a similar trend in IL-6 was observed during the acute phase but not in the later stages of chronic infection. The RMR dynamics in the GRW2-infected siskins differed significantly from those in the SGS1 group.

However, the question arises as to how adequately the method based on oxygen consumption is used to assess the cost of immune response during infection. The primary target affected by plasmodium parasites is the blood cells. Extensive anemia caused by oxygen deprivation is a consequence of significant destruction of affected erythrocytes. In other words, we are trying to assess changes in oxygen consumption when the transporting substrate for oxygen is destroyed. Furthermore, the destruction of erythrocytes is not just cell death but also the significant release of cytotoxic hemoglobin and heme. As a result, the excess heme, due to its oxidative action, contributes to serious damage to the vascular tissue of various organs and other erythrocytes, leading to hemolytic anemia. Therefore, when we talk about the cost of overcoming malarial infection in energy units, it should be taken into account that the infection itself changes the quantity of the substrate that carries oxygen. The energy of the organism of the diseased animal is directed not only towards forming an immune response but also towards recovery tasks after the impact of toxic heme, which may significantly affect our results.

The diversity of developmental processes and anatomical structures of the representatives of the main groups of cnidarians is enormous. It is accepted that the anthozoans are the earliest branching cnidarian lineage. In this case, the question of interest is why the polypoid stage in the Medusozoa clade has a much simpler organization compared to that of Anthozoa?

We compared the embryonic and early postembryonic development of anthozoan (using literature data on Nematostella vectensis) and Aurelia aurita, a representative of the scyphozoans. Development of A. aurita was studied by light and electron microscopy and immunocytochemistry and confocal laser scanning microscopy.

Cleavage of the A. aurita embryo ends with the formation of a coeloblastula. During gastrulation the blastopore lip involutes following the archenteron rudiment. However, the blastopore closes, and the blastopore lip integrates into the oral ectoderm at the posterior pole of the planula. One can distinguish the anterior vacuolated, middle granulated, and posterior vacuolated partitions of the entoderm of the competent planula.

At the onset of planula metamorphosis, an ectodermal invagination at the oral pole of the planula fuses with the upper part of the middle partition of the entoderm forming the lining of the gastral cavity of the primary polyp. The oral part of the gastral cavity corresponds to the manubrium cavity of the primary polyp, and has an ectodermal internal lining. The posterior partition of entoderm is consumed in the formation of the entodermal axis of the first pair of tentacles.

The middle entoderm partition participates in the formation of the entoderm of the second pair of tentacles. At the base of the tentacles, the entodermal partitions of both pairs of tentacles come into contact. Along this boundary, a bundle of epithelio-muscular cells, originating from the oral disc’s outer ectoderm, is formed, which connects the ectoderm of the oral disc with the ectoderm of the lateral wall of the calyx of the primary polyp. The location of muscle bundles corresponds to the places of septa formation of the primary polyp. Most of the septa surface, looking into the gastral cavity, is formed by overgrowth of the inner ectodermal lining of the polyp manubrium.

Analyses of A. aurita early development revealed that the development and organization of scyphozoan polyp represent a modified version of the development and organization of the coral polyp.

The project was supported by RFBR, grant #19-04-01131-a.

Способность червеобразных организмов к росту в длину реализуется очень по-разному, но определяет облик представителей многих таксонов Metazoa. Кольчатые черви представляют особый интерес в этом отношении, поскольку являются недостающим звеном в эволюционном анализе процессов сегментации и генетической регуляции развития. Цель настоящей работы — проследить закономерности анаморфного роста у нереиды Alitta virens на разных этапах онтогенеза.

У объектов исследования — личинок, ювенилей и регенератов — выявляли митотическую активность мечением EdU, экспрессию регуляторных генов на уровне мРНК с помощью гибридизации in situ, тканеспецифичные маркеры, а также изучали микроанатомию методами реконструкции серийных полутонких срезов и ТЭМ. В ходе экспериментов по регенерации у ювенильных червей удаляли только задний фрагмент тела длиной 5–10 сегментов или в сочетании с удалением простомиума (переднего отдела головы, содержащего надглоточный ганглий).

Впервые для полихет была установлена последовательность закладки постларвальных сегментов. У личинок на стадии метатрохофоры по дифференциальной экспрессии генов-маркеров мультипотентного статуса можно констатировать появление особой зоны клеток кпереди от телотроха. Именно в этой области у нектохет отмечена интенсивная пролиферация клеток, приводящая к разрастанию пигидия. Описание динамики экспрессии гена-маркера сегментарных границ engrailed позволило заключить, что в составе пигидия нектохет уже появляется материал первого постларвального сегмента (Kairov, Kozin, 2023). Таким образом, зона роста приобретает особый молекулярный профиль и начинает функционировать уже у личинок, а морфологическое обособление сегментов завершает период метаморфоза. У ювенилей зона роста была визуализирована как с помощью молекулярных маркеров, так и по наиболее интенсивной окраске на РНК. На ультраструктурном уровне перед пигидием выявлено кольцо особых покровных клеток, отличающихся высоким ядерно-плазматическим отношением, наличием крупного ядрышка, большим содержанием рибосом и отсутствием секреторных гранул. В отличие от эктодермальной части зоны роста внутренние (мезодермальные) клетки малодифференцированного фенотипа локализуются только в вентромедиальной зоне кпереди от пигидиального кровеносного сосуда. После ампутации задних сегментов зона роста и пигидий восстанавливаются очень рано, уже к двум-трем дням после ампутации наблюдается зональность регенерата и формируются популяции клеток, отличающиеся по морфологии, митотической активности и профилю экспрессии генов (Shalaeva, Kozin, 2023). Примечательно, что ампутация простомиума (источника нейрогуморвльных стимулов роста и регенерации нереид) не блокирует запуск восстановительных морфогенезов, но существенно влияет на дифференцировку регенерировавших тканей. Таким образом, нами прослежены процессы закладки, функционирования и восстановления зоны роста A. virens, что способствует более полному и глубокому пониманию регуляторных механизмов терминального роста аннелид.

Работа выполнена на базе Морской биологической станции СПбГУ (УНБ «Беломорская»), РЦ ММ и РЦ РМиКТ при поддержке гранта РНФ № 23-74-10046.

С начала 1990-х гг. в тихоокеанском секторе Арктики начались быстрые изменения ледовых условий. Чукотское море стало почти ежегодно освобождаться от льдов, кромка которых осенью уходит за пределы континентального шельфа. Замерзание Чукотского моря стало происходить позже на 30–45 дней, произошла смена паковых льдов на однолетние. Это не могло не сказаться на популяциях пагофильных морских млекопитающих. На базе многолетних исследования моржей и белых медведей на Чукотке показаны негативные стороны этого воздействия:

1. Трудности в кормодобывании;
2. Рост энергетических затрат на перемещения по чистой воде;
3. Увеличение использования береговых местообитаний;
4. Распад семей;
5. Ухудшение физического состояния особей, заболевания и инфекции;
6. Рост интенсивности межвидовых взаимодействий;
7. Расширение контактов с людьми, и рост антропогенного воздействия;
8. Высокий уровень смертности;
9. Снижение численности и сокращение ареала.

Моржи и белые медведи показывают высокие адаптивные способности к изменениям климата, но остается под вопросом, в какой момент наступит порог, после которого вымирание пагофильных морских млекопитающих станет неизбежным.