Эволюция жизненного цикла дубровника Анализ многолетней динамики популяций дубровника – птицы, занесенной в Красный список МСОП со статусом «угроза вымирания» - позволяет утверждать, что его жизненный цикл за последнее тысячелетие претерпел быструю антропогенную эволюцию, связанную с культивацией риса в Юго-Восточной Азии (рис. 1). Отбор был направлен на увеличение выживаемости за счет снижения репродукции. Пример дубровника – вероятно, единственный документированный случай быстрой антропогенной эволюции комплекса взаимосвязанных параметров жизненного цикла среди наземных позвоночных. Современное угрожающее состояние вида, вероятно, связано с невозможностью быстрых обратных изменений в условиях браконьерского преследования и перехода к интенсивному ведению хозяйства (О.В. Бурский)
Рис. 1 Демографические основы роста численности (черные рамки) повлекли изменения по трем основным направлениям: экспансия гнездового ареала (голубой), усиление территориальной регуляции (красный) и сокращение пребывания в гнездовом ареале (зеленый); изменение дополнительных параметров (оранжевый) поддерживало направление эволюции по принципу положительной обратной связи.
Нестационарная пороговая динамика грызунов пастбищных экосистем под влиянием антропогенной трансформации ландшафта Многолетний (1994-2015) мониторинг пастбищных экосистем Калмыкии показал отложенный по времени пороговый ответ популяции грызунов на снижение поголовья скота в конце 80-90-х гг. прошлого века (рис. 2). Резкий переход от устойчивого состояния высокой численности к устойчивому состоянию низкой численности сопровождался скачкообразным ростом изменчивости структуры популяции, что может указывать на снижение ее устойчивости к изменению условий. Это редкий пример пороговой динамики и скачкообразной смены режимов функционирования природной популяции в ответ на трансформацию экосистемы, вызванную социально-экономическими преобразованиями. Полученные результаты важны как для понимания механизмов устойчивости биологических систем, так и для управления ими в изменяющемся мире (А.В. Чабовский, Л.Е. Савинецкая, Е.Н. Суркова).
Рис. 2. Траектория движения популяции в пространстве двух осей: численности в предыдущий год и ее роста в последующий. Голубой и красный кружки показывают точки равновесия для периода высокой численности (1994-2003) и периода низкой численности (2003-2015) на пересечении линий нулевого роста (черная горизонтальная пунктирная линия) и средней многолетней численности по периодам (голубая и красные вертикальные линии). Резкий переход из одного устойчивого состояния в другое произошел в один год – в 2003 г.
Экологический сценарий происхождения и эволюции микроба чумы Разработан экологический сценарий происхождения и эволюции микроба чумы Yersinia pestis (рис. 3). Сценарий открывает широкие перспективы для эколого-молекулярно-генетического синтеза в инфектологии и подготавливает фактологические основы для создания современной теории происхождения и эволюции возбудителей природноочаговых болезней человека и животных. Выявленные закономерности создают теоретические предпосылки для разработки алгоритма искусственной селекции и культивирования чумоподобных микробов с заданными свойствами, необходимого для совершенствования системы биологической безопасности общества и контроля бактериологического оружия (В.В. Сунцов).
Рис. 3. Сценарий происхождения, естественного распространения в Евразии и антропогенной мировой экспансии микроба чумы Yersinia pestis во время первой (I), второй (II) и третьей (III) пандемий. 1 – южная граница зоны “вечной” мерзлоты; 2 – Сахаро-Гобийская аридная зона; 3 – граница доминантного распространения в природе микроба Y. pseudotuberculosis O:1b; 4 – район происхождения микроба чумы и направления его естественной экспансии в Евразии; 5 – ареал первичных природных очагов; 6 – ареалы вторичных природных очагов; 7 – распространение представителя рода Tatera из тропической Африки на Азиатский континент в раннем плейстоцене. gly+ (gly–) – способность (неспособность) штаммов ферментировать глицерин. Точечными стрелками показаны пути антропогенного распространения подвида, обладающего признаком gly–, из индостанских популяций T. indica.
Жизненный цикл, репродуктивные решения и конфликт полов у желтого суслика На модели желтого суслика впервые для грызунов показано, что часть рецептивных самок не размножаются из-за дефицита самцов, что не характерно для млекопитающих и противоречит общепринятым следствиям теории конфликта полов (рис. 4). Участие в размножении самок определяется пространственно-временным распределением самцов, и, соответственно, соотношением полов на момент выхода из спячки. Впервые для самцов наземных беличьих установлено наличие альтернативных поведенческих тактик доступа к самкам во время гона: «активная» и «пассивная». Более успешной тактики - активного поиска самки и конкурентной борьбы - придерживаются взрослые самцы, первыми выходящие из спячки, в хорошем физическом состоянии и с высоким социальным статусом. Пассивная «тактика ожидания» без широких перемещений свойственна взрослым самцам в плохом физическом состоянии, а также молодым самцам, выходящим из спячки позже.
Кариотипическая изменчивость и пути послеледниковой экспансии обыкновенных бурозубок (Sorex araneus) Изучение распределения кариотипов в географическом пространстве позволяет представить себе предполагаемые пути послеледниковой экспансии обыкновенных бурозубок (Sorex araneus) и ранние этапы формирования современного распределения их хромосомных рас на территории России (рис. 5). У обыкновенных бурозубок выявлено два центра кариотипического разнообразия, которые, по-видимому, обозначают два рефугиума, на северо-западе в Прибалтике и около Байкала.
Рис. 4. Успех размножения самок желтого суслика в зависимости от соотношения полов на момент выхода из спячки. Успешные самки просыпаются при относительно большем обилии самцов, чем неуспешные.
Рис. 5 Современного распределение хромосомных рас обыкновенных бурозубок на территории России и предполагаемые пути послеледниковой экспансии. Хромосомные расы, образующие различные кариотипические цепочки выделены различной штриховкой. Стрелки – предполагаемые пути перемещения, двойные стрелки соединяют идентичные кариотипы. Жирная пунктирная стрелка соединяет идентичные (ныне изолированные) кариотипы, предположительно представляющие одну расу в период отступления ледника (LGT) когда Балтика еще не наполнилась.
Программа сохранения видового разнообразия животных – вредителей Впервые на модели мелких млекопитающих предложена инновационная программа сохранения видового разнообразия животных – вредителей, подвергающихся целенаправленному истреблению, реализация которой сохранит эти виды от вымирания (рис. 6). Программа интегрированного подхода к контролю численности животных-вредителей предусматривает решение фундаментальных вопросов (мониторинг численности объектов контроля, анализ популяционных механизмов восстановления численности видов – вредителей, оценка биоценотических последствий контроля численности ключевых видов), а также прикладных задач (оценка экономической прибыли при дератизации, внедрение не летальных способов контроля численности вредителей, координация действий контрольных служб и природоохранных организаций). В России вопросы сохранения разнообразия видов – вредителей ранее не разрабатывались и подняты нами впервые.
Рис. 6. Программа интегрированного подхода к контролю численности животных-вредителей
Причины и последствия нарушения биологического разнообразия в естественных экосистемах в очагах природных инфекций Показано, что наиболее важным фактором нарушения биологического разнообразия в естественных экосистемах в очагах природных инфекций является применение высокотоксичных родентицидов, которые разрешены соответствующими инструкциями (Рис. 7). В России химический способ борьбы с грызунами в очагах остается ведущим, в то время как в развитых странах внедрена интегрированная система контроля, основу которой составляет разработка не летальных способов сокращения численности вредителей (С.А. Шилова, О.Н. Шекарова, Л.Е. Савинецкая).
Рис. 7. Биоценотические последствия применения высокотоксичных родентицидов на примере борьбы с монгольской пищухой фосфидом цинка в природных очагах чумы в соответствии с Методическими Указаниями 3.1.25-65-09. Монгольская пищуха является ключевым видом (keystone) высокогорных экосистем. На норах монгольской пищухи видовое разнообразие растений увеличивается в 6 раз. Пищухи составляют до 80 % в питании хищных млекопитающих и птиц высокогорных экосистем. Норы монгольских пищух населяют разнообразные таксоны живых организмов.