Институт систематики и экологии животных СО РАН
ВАЖНЕЙШИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ЗАВЕРШЕННЫХ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ В 2009 ГОДУ
- Для исследования механизмов формирования устойчивости к патогенам экспериментально созданы линии большой пчелиной огневки Galleria mellonella с повышенной устойчивостью к энтомопатогенному грибу Beauveria bassiana и бактерии Bacillus thuringiensis. Устойчивость к бактериальной инфекции сопровождается изменением окислительно-восстановительного баланса в кишечнике. Устойчивость к микозам проявляется в увеличении активности инкапсуляции, фенолоксидазной активности в лимфе и гемоцитах насекомого, что свидетельствует о важнейшей роли фенолоксидазной системы в защите насекомого от проникновения энтомопатогенного гриба (рис. 1). Полученные результаты позволяют скорректировать состав и регламент применения биопестицидов для более эффективного их использования (42 – Биология развития и эволюции живых систем).
Увеличить
Рис. 1. Увеличение активности реакций клеточного и гуморального иммунитета, компонентов антиоксидантной и детоксицирующей систем у четвертого поколения личинок G.mellonella при селекции на устойчивость к энтомопатогенным грибам и бактериям.
- В экспериментах на рыжих лесных муравьях впервые выявлено, что в основе профессиональной специализации особей лежат уровень агрессии и способность обучаться. Муравьи с низким уровнем агрессии становятся сборщиками пади тлей и разведчиками; агрессивные особи, не обучающиеся избегать врагов и хищников, выполняют функции охотников и охранников (рис. 2). На фоне индивидуальной вариабельности выделяются особи с особенно ранним проявлением соответствующих реакций, которые служат эталонами для обучения (43 – Экология организмов и сообществ).
Увеличить
Рис. 2. Различия в уровне агрессии (слева) и в реакции на потенциального хищника (справа) у муравьев с разной профессиональной специализацией.
- На основе анализа последовательности ДНК митохондриальных генов COI и COII проведён молекулярно-филогенетический анализ 16 видов кузнечиков семейства Tettigoniidae. Установлено монофилетическое происхождение этого семейства, а также каждого из исследованных подсемейств (рис. 3). Молекулярный анализ поддерживает гипотезу о филогенетической близости Bradyporinae и Tettigoniinae и противоречит представлениям о том, что габитуальное сходство кузнечиков Bradyporinae и Hetrodinae обусловлено их происхождением от общего предка (44 – Биологическое разнообразие).
Увеличить
Рис. 3. Филогенетические деревья кузнечиков семейства Tettigoniidae, реконструированные на основе данных о нуклеотидных последовательностях митохондриальных генов COI и COII.
- Выявлена важная роль совместного влияние жизнеобеспечивающих ресурсов среды и отношений самец-самка-потомство в сохранении плодовитости вида и реализации генетического потенциала природных популяций. На примере грызунов показано, что уровень агрессии между самцами определяется доступностью самок, а между самками – доступностью подходящей для размножении территории. Количество ранений, полученных самками в конкурентной борьбе, пропорционально количеству самок на единицу площади пригодных биотопов (рис. 4а). Становление адаптивных характеристик потомков зависит от физиологического статуса матерей, определяемого как трофическим обеспечением, так и брачными отношениями с самцами. В парах, образованных по взаимному предпочтению, к концу беременности самки достигают лучшего физического состояния, чем в сформированных случайно, что, в свою очередь, гарантирует самкам большую плодовитость и молочность, лучший рост и меньшую смертность их потомства (рис. 4б).
Увеличить
Рис. 4. Влияние жизнеобеспечивающих ресурсов среды и отношений самец-самка-потомство в сохранении плодовитости вида.
- В результате многолетнего мониторинга очага клещевого энцефалита выявлено присутствие субвирионных компонентов (вирусной РНК и/или гликопротеина Е) в среднем более чем у 75% обыкновенных бурозубок (Sorex araneus) и красных полевок (Myodes rutilus) и менее чем у 30% полевых мышей (Apodemus agrarius). При этом доля вирусоносителей достоверно повышалась в годы спада численности. Обнаружены также сезонные различия в детекции вируса у животных. Показано, что относительная доля зверьков-вирусоносителей среди красных полевок оставалась высокой в течение всего года, а среди обыкновенных бурозубок и полевых мышей в осеннее-зимний период была значительно выше, чем в весеннее-летний (рис. 5).
Увеличить
Рис. 5. Частота обнаружений субвирионных компонентов (РНК и/или гликопротеина Е) в органах мелких млекопитающих в зависимости от сезонов года (данные усреднены за 10 лет).
- Впервые установлено, что в зимнее время температура тела обыкновенной слепушонки варьирует в узком диапазоне, и эти колебания не содержат закономерных периодических составляющих, хотя летом у этих зверьков наблюдаются статистически значимые суточные или ультрадианные ритмы (рис. 6). Таким образом, у слепушонки, как и у зимоспящих грызунов, выключаются механизмы генерации циркадных ритмов, но происходит это при высокой температуре тела. Экспериментально показано, что слепушонка способна к двукратному снижению энергообмена относительно базального метаболизма при увеличении концентрации СО2 в среде. Содержание изолированно или парами существенно не влияет на это снижение.
Увеличить
Рис. 6. Зависимость уровня базального метаболизма от концентрации углекислого газа во вдыхаемом воздухе у обыкновенной слепушонки (Ellobius talpinus).
- Проведён анализ населения жужелиц высокогорий Алтая, основанный на многолетних материалах из 64 пунктов. Отмечено 194 вида из 35 родов жужелиц, только 135 из них – высокогорные. Выявлено 7 районов с относительно однородной высокогорной фауной, географически соответствующие Северному, Северо-Восточному, Западному, Центральному, Юго-Западному, Восточному и Юго-Восточному Алтаю. Наиболее своеобразны высокогорные жужелицы Западного Алтая (рис. 7). Отмечен очень высокий уровень видового эндемизма жужелиц высокогорий Алтая: 57 видов известны только с территории Алтая, 29 – эндемики Алтае-Саянской горной системы.
Увеличить
Рис. 7. Граф сходства локальных фаун жужелиц высокогорий Алтая. В – Восточный Алтай, З – Западный, С – Северный, СВ – Северо-Восточный, Ц – Центральный, ЮВ – Юго-Восточный, ЮЗ – Юго-Западный.
- Впервые оценены численность и биомасса водных насекомых в прибрежных тростниковых зарослях Барабинских озер. По численности в этом типе биотопов доминируют хирономиды и стрекозы, а по биомассе – только стрекозы (рис. 8). Максимально высокие значения плотности населения (500 и более особей на 1 м2) и биомассы (3–5 г на 1 м2) личинок стрекоз в тростниковых зарослях сопоставимы с таковыми на старицах рек. Возможно, локальные аномально высокие плотности населения являются причиной периодических массовых миграций имаго стрекоз из мест выплода.
Увеличить
Рис. 8. Соотношение численности (а) и биомассы (б) водных насекомых в тростниковых зарослях типичного озера Чановской озерно-речной системы.
- Составлена карта летнего населения мелких млекопитающих Западно-Сибирской равнины и Алтая. На карте отражена численность этих животных, их видовое богатство и доминирующие виды (рис. 9). Мелкие грызуны, входящие в эту группу, имеют важное значение как вредители сельского и лесного хозяйства. Одновременно они, так же как насекомоядные, поддерживают стабильность биоценозов, служат кормовой базой ценных пушных зверей и обеспечивают функционирование очагов ряда опасных для человека инфекций. Поэтому составленная карта может быть использована при планировании природоохранных, охотничье-промысловых, дератизационных и медико-санитарных мероприятий.
Увеличить
Рис. 9. Карта летнего населения мелких млекопитающих Западно-Сибирской равнины и Алтая.