Рис. 1. Желтая пеструшка (Eolagurus luteus) в Московском зоопарке. Инбридинг (близкородственное скрещивание) неизбежен при разведении животных в неволе. Его негативное следствие – инбредная депрессия, проявляющаяся на генетическом и фенотипическом уровнях. Она выражается в повышении смертности потомства, снижении его плодовитости, темпов роста и развития, ухудшении иммунитета. В теоретическом и практическом отношениях важно изучать влияние инбридинга на жизнеспособность и показатели размножения животных, в частности грызунов. Необходимо получение точной информации о постепенном возрастании степени инбридинга в искусственных колониях млекопитающих и сопутствующих изменениях указанных выше параметров, а также определение того уровня инбридинга, по достижении которого в ней начинают проявляться признаки инбредной депрессии. Желтая пеструшка (Eolagurus luteus) – грызун подсемейства Полевочьих (Arvicolinae) семейства Хомяковых (Cricetidae), населяющий пустыни и полупустыни Восточного Казахстана, Монголии и Северо-Западного Китая. Современный ареал желтой пеструшки сильно фрагментирован. Его резкое сокращение произошло в позднем плейстоцене-раннем голоцене по причине изменения климата. Еще до середины ХIХ века вид был обычен на территории современного Казахстана, однако позже вымер на большей части территории, сохранившись лишь в восточной части Зайсанской котловины. В настоящее время вид внесен в Красную книгу Республики Казахстан. Мы предположили, что снижение численности привело к инбридингу, а поэтому пеструшки, сохранившиеся в Зайсанской котловине, инбредны. Наш небольшой коллектив решил, что особая важность изучения размножения желтых пеструшек в условиях неволи обусловлена тем, что это редкий вид, ареал которого постоянно сокращается со времен плейстоцена. А для того, чтобы понять, как может повлиять инбридинг на дальнейшую судьбу этого вида, в искусственных условиях надо оценить, как будет изменяться продолжительность жизни особей, сколько пар пеструшек будет размножаться, а сколько – нет, уменьшится ли число рожденных и выживших детенышей в колонии, происходящей всего от нескольких особей, при долгосрочном инбредном разведении. Рис. 2. Изменение коэффициентов инбридинга особей желтой пеструшки из колонии Московского зоопарка в зависимости от поколения разведения. Колония желтых пеструшек, которую мы изучали, содержалась в Московском зоопарке с 2017 по 2021 гг. и происходила от 10 особей (5 самок и 5 самцов), которые, в свою очередь, были потомками 1-го поколения, полученными от 7 неродственных животных (3 самки и 4 самца), отловленных в Зайсанской котловине. Из 10 основателей колонии, 5 животных (4 самки и один самец) происходили от одной матери. То есть, степень инбридинга особей в каждом последующем поколении повышалась. Мы провели точную оценку влияния инбридинга на продолжительность жизни и показатели размножения пеструшек с расчетом коэффициентов инбридинга особей. Животные относились ко второму-десятому поколениям разведения. Коэффициент инбридинга (значение вероятности присутствия двух гомологичных аллелей гена, идентичных по происхождению) был рассчитан для 177 особей и варьировал от 0 до 0.29. Максимальные значения (0.25-0.29) были зарегистрированы у особей седьмого-десятого поколения. Также мы измерили продолжительность жизни (в днях) у 61 животного и использовали информацию о размножении либо его отсутствии в 45 парах. Для каждой пары, которая произвела потомство, было рассчитано общее число выводков, родившихся и доживших до 30 дней (возраст полового созревания) детенышей. Мы установили, что продолжительность жизни пеструшек в колонии существенно снижалась на фоне прогрессивного увеличения их коэффициентов инбридинга. Статистический анализ также подтвердил негативное влияние инбридинга на основные показатели размножения зависят и зависят они, в первую очередь, от степени инбридинга самок. В частности, коэффициенты инбридинга самок, которые произвели 10 и более (до 23) выводков, варьировали от 0 до 0.14, самок, не имевших потомства, – от 0.14 до 0.29. Негативное влияние данного фактора усиливается при условии, если, в параллели с самками, повышается степень инбридинга размножающихся самцов. В колонии признаки инбредной депрессии стали проявляться при повышении коэффициентов инбридинга потомства примерно до 0.2 (начиная с шестого поколения). Рис. 3. Снижение продолжительности жизни особей желтой пеструшки по мере увеличения их коэффициентов инбридинга. Исследование выявило относительную устойчивость желтых пеструшек к инбредной депрессии в условиях, когда искусственная популяция происходит всего от 7 животных. Для желтой пеструшки в Зайсанской котловине характерны резкие колебания численности от массового размножения до почти полного вымирания в результате неблагоприятных погодных условий. По-видимому, негативный эффект инбридинга может нивелировать высокий репродуктивный потенциал. Можно предположить, что в природе это позволяет этому виду быстро восстановить численность после периода ее снижения. Полученные результаты могут быть использованы при разработке программы размножения данного охраняемого вида в неволе. В.В. Стрельцов, О.Г. Ильченко, Е.В. Котенкова По результатам исследования опубликована следующая статья: V.V. Streltsov, O.G. Ilchenko, E.V. Kotenkova “Long-term effect of inbreeding in the yellow steppe lemming (Eolagurus luteus) captive colony” // Current Zoology, 2024 https://doi.org/10.1093/cz/zoae051

Бобровый водоём Бобров называют экосистемными инженерами, поскольку они перестраивают водные экосистемы и оказывают существенное воздействие на множество водных и околоводных организмов. В основном широко известны умения бобров строить плотины и создавать пруды. Однако такая их деятельность проявляется в основном на небольших водотоках, тогда как бобры живут еще в озерах, малых водоёмах, на болотах, на крупных реках, где они почти не занимаются строительством. Но где бы они не обитали, они всегда роют – норы, чтобы в них жить, и каналы, чтобы перемещаться и таскать ветки и бревна. Именно роющая деятельность бобров является самым основным их воздействием на природу, поэтому справедливей было бы называть бобров не строителями, а копателями. Пойменный водоем в начале лета. Сверху отчетливо видны подводные бобровые каналы, соединяющие норы. Все остальное пространство зарастает растительностью, и к осени вода останется только в углубленных бобрами участках водоема. Одним из основных мест, где обитают бобры, являются пойменные водоемы – многочисленные и очень разнообразные водные объекты, которые заполняются паводковыми водами рек во время половодья. Сейчас из-за глобальных климатических изменений реки стали меньше разливаться, поэтому множество пойменных водоемов не получают воду весной, и постепенно высыхают, и зарастают. Это вынуждает бобров приспосабливаться к новым условиям, чтобы сохранить свои места обитания. Водоем почти полностью высох и зарос, вода остается только в понижениях в районе старых бобровых нор. Группа исследователей из Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН, географического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова и заповедника Приволжская лесостепь оценили масштабы воздействия роющей деятельности бобров на пойменные водоемы. Для этого была составлена карта всех пойменных водоемов верховьев р. Хопер (в пределах Пензенской области), 36 из которых были обследованы во время полевых экспедиций, и 46 дистанционно с помощью ГИС-анализа. Исследование выявило существенное влияние бобров на малые пойменные водоемы. Благодаря появлению множества нор и каналов суммарная площадь водоемов увеличилась на 40%, а периметр на 60%. Из-за роющей деятельности бобров береговая линия стала более извилистой, что полностью изменило структуру прибрежных местообитаний у 60% водоемов. Водоем существует лишь благодаря активному углублению, хорошо заметен грунт, который бобры выгребают со дна на кромку канала. Около трети водоемов были существенно трансформированы деятельностью бобров, а каждый десятый водоем существовал исключительно в пределах вырытых бобрами каналов, представляя собой «бобровые копани». Если бы не деятельность этого звери, такие водоемы бы полностью высыхали к концу лета. При этом, было доказано, что количество и протяженность бобровых нор и каналов зависело от амплитуды изменений площади водоемов. Чем больше водоем высыхал, тем активнее бобры там рыли, пытаясь углубить и продлить ему жизнь, смягчая негативные эффекты от последствий климатических изменений. Бобровые каналы, соединяющие пересыхающие водоемы, помогают многим водным организмам спастись в периоды маловодья. Бобровые каналы и норы служат важными местообитаниями для водных организмов, они используются как жилища и убежища, служат для перемещения между водоемами и удобного выхода на сушу. Активная роющая деятельность препятствует захвату водоемов полупогруженными растениями, таким образом, замедляя их зарастание и последующее высыхание. Изменение бобрами рельефа дна формирует мозаику местообитаний, что способствует увеличению биоразнообразия. К сожалению, если проблемы с весенними половодьями продолжатся, многие водоемы станут не пригодными для бобров, как бы они не старались их углублять, и это негативно отразится на водной фауне и флоре пойм. Однако роющая деятельность бобров может стать примером для возможных природно-ориентированных стратегий, для сохранения и восстановления малых пойменных водоемов. Работа опубликована в журнале Limnologica: Volume 109, November 2024, 126214 Ecosystem engineering at the regional scale—Beaver impact on floodplain pondscapes. Исследование выполнено в рамках проекта РНФ 23-24-00018.

Каспийский тюлень – эндемик Каспийского моря. За последнее столетие популяция тюленя сильно сократилась, в настоящее время вид занесён в Красную Книгу Российской Федерации. Множество факторов неблагоприятно влияет на состояние вида, включая сокращение ледового покрова, трансформацию местообитаний, сокращение пищевой базы, отлов животных, судоходство, инвазивные виды и тд. Негативно на морских млекопитающих влияет и загрязнение среды обитания. Сотрудники ИПЭЭ РАН совместно с Институтом биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина (ИБВВ РАН) и Казахстанским агентством прикладной экологии (КАПЭ) проверила работу по оценке содержания общей ртути в шерсти, вибриссах и цельной крови каспийских тюленей. Оценка проведена для живых и мертвых (найденных павшими) особей каспийского тюленя, осенью обитающих на северо-востоке Каспийского моря (в акватории Республики Казахстан). В среднем в шерсти тюленей содержалось 2604 ± 1708 мкг/кг ртути (n = 64), разброс – от 258 до 8511 мг/кг. В вибриссах среднее содержание ртути было 3412 ± 1804 мкг/кг ртути (n = 59), разброс – от 984 до 12957 мкг/кг. В крови среднее содержание ртути было 114 ± 68 мкг/л ртути (n = 59), разброс – от 88 до 350 мкг/л ртути. Такие концентрации в целом сопоставимы с исследованиями других видов ластоногих. В содержании ртути в шерсти, вибриссах и крови не было обнаружено половых различий. Возрастные различия были обнаружены только при анализе шерсти: особи возрастом 3+ лет содержали достоверно больше ртути, чем особи возрастом 0-2 года. У четырёх из исследованных особей концентрация ртути в шерсти превышала пороговые значения, которые в других исследованиях приводили к нарушениям работы нервной системы (>5400 мкг/кг). Однако, у большинства исследованных животных выявленные концентрации ртути были ниже значений, при которых регистрировалось воздействие на организм у других видов морских млекопитающих. Работа выполнена при финансовой поддержке North Caspian Operating Company N.V. и ТОО «Казахстанское Агентство Прикладной Экологии». Авторы выражают благодарность руководству вышеуказанных компаний. Работа опубликована в журнале Marine Pollution Bulletin (Q1, IF = 5.3), Total mercury in fur, whiskers and whole blood of Caspian seals (Pusa capsica) from north-east of Caspian Sea (Kazakhstan).

Круглый стол «Технологии декарбонизации», организованный Центром технологий декарбонизации УГНТУ, прошёл 25 октября в «Точке кипения – Уфа» Межвузовского кампуса Евразийского НОЦ мирового уровня. Выступления, освещающие актуальные темы из области изучения климатических изменений, с большим интересом слушали студенты и сотрудники УГНТУ, УФИЦ РАН и УУНиТ. Заведующая лабораторией биогеоценологии им. В.Н. Сукачева в ИПЭЭ РАН Юлия Курбатова представила доклад на тему инструментальных методов наблюдений за потоками парниковых газов, в частности, она рассказала о теоретических основах, приборной базе и методологии организации полевых наблюдений. Были рассмотрены методы турбулентных пульсаций в экологических исследованиях, российская сеть мониторинга пулов и потоков климатически активных веществ, а также международный опыт в организации инструментальных наблюдений за парниковыми газами в наземных экосистемах. Трофим Максимов, доктор биологических наук, заместитель генерального директора по науке и международным проектам Федерального исследовательского центра «Якутский научный центр СО РАН», говорил о репрезентативных экосистемах России в условиях изменения климата. Он уделил внимание теме влияния потепления климата и антропогенной нагрузки на северо-восточную Евразию в конце XX-начале XXI века, отметив важность мониторинга экосистем криолитозоны. Участники круглого стола активно обсуждали доклады, задавали вопросы спикерам и делились своими мнениями. *Круглый стол состоялся в рамках реализации стратегического проекта «Технологии декарбонизации» программы «Приоритет-2030». 

Новый вид Ornithophila baikalica. A — общий вид со спины, B — общий вид с брюшной стороны, C — грудь и голова, D — голова, E — брюшко. Мухи-кровососки семейства Hippoboscidae распространены по всему миру. Это семейство паразитов птиц и млекопитающих в настоящее время включает более 200 видов. Данные насекомые имеют большое ветеринарное значение как переносчики опасных заболеваний и других групп паразитов. Род Ornithophila является одним из самых маленьких родов среди Hippoboscidae. В настоящее время он включает всего два вида: Ornithophila gestroi и O. metallica. Эти виды являются полнокрылыми, широко специализированными паразитами птиц, обитающих в тропиках и субтропиках Азии, Африки, Европы и Средней Азии, включая Россию и Казахстан. В ходе ежегодного кольцевания птиц в Байкальском государственном природном заповеднике был собран и описан новый вид — Ornithophila baikalica sp. nov.. Ornithophila baikalica sp. nov. был обнаружен на толстоклювой камышовке, птице, которая гнездится на юге Сибири и Дальнего Востока и мигрирует зимой в Юго-Восточную Азию, а иногда в Египет, Бутан, Японию и Малайзию. Новый вид отличается от всех известных видов рода тем, что тергиты 3–5 брюшка самки уменьшены до размеров точек. Работа опубликована в журнале Nature Conservation Research 9(2): 100–104: A new Ornithophila (Diptera: Hippoboscidae) species from Baikal State Nature Reserve (Russia).

Рис. 1. Маршрут НИС «Профессор Леванидов» в морях Сибирской Арктики в 2019 г. (вверху слева), траловые станции (треугольники), включая те, на которых пойманы ликоды Lycodes spp. (кружки) в морях Лаптевых (вверху справа), Чукотском (внизу слева), Восточно-Сибирском (внизу в центре) и Карском (внизу справа). Несмотря на растущий в последние десятилетия интерес к биоте Арктики, в знаниях о составе и распространении видов, в том числе и в отношении арктической ихтиофауны, имеется много «белых пятен». Одной из малоизученных групп являются представители рода Lycodes, принадлежащие к широко распространенному, многочисленному и самому богатому в Арктике видами семейству Zoarcidae. Здесь зарегистрировано по меньшей мере 34 вида данного семейства, что составляет около 17% общего видового разнообразия рыб. Из них около 70% - представители рода Lycodes. Эти донные обитатели шельфа и континентального склона играют важную роль в трофических цепях, обеспечивая передачу органического вещества и энергии от донных организмов на более высокие трофические уровни (крупные хищные рыбы и морские млекопитающие). Некоторые ликоды могут достигать длины более 50 см и считаются пригодными для выработки пищевой продукции, однако их прилов в настоящее время не используются, поскольку они не образуют плотных скоплений. Видовой состав и фактические ареалы некоторых арктических ликодов все еще остаются спорными из-за недостаточной изученности и зачастую некорректной видовой идентификации. Рис. 2. Различные вариации окраски полуголого ликода Lycodes seminudus (масштаб 1 см). Сотрудниками Зоологического института, Института океанологии и Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН проанализированы и обобщены материалы по 12 видам ликодов, собранные в ходе экспедиции НИС «Профессор Леванидов» 2019 г. в четырех морях Сибирской Арктики (Чукотском, Восточно-Сибирском, Лаптевых и Карском). Описаны и обсуждены морфологические признаки и их изменчивость, а также распространение этих видов. L.reticulatus впервые обнаружен в Восточно-Сибирском море, L.pallidus - в Чукотском море, L. raridens - в море Лаптевых и L.rossi - в Чукотском и Восточно-Сибирском морях. Рис. 3. Наиболее морфологически изменчивый в Арктике бледный ликод Lycodes pallidus (масштаб 1 см). Полученные данные значительно расширяют наши знания о современных ареалах арктических ликодов и могут свидетельствовать об экспансии тихоокеанских видов в Арктику. Они также показывают, что L.pallidus и L.polaris, возможно, являются наиболее многочисленными и широко распространенными видами в трёх морях Сибирской Арктики. При этом первый вид характеризуется самым широким диапазоном морфологической изменчивости. Представленные данные ценны с точки зрения осуществления мониторинга биоразнообразия арктических экосистем, которые подвержены быстрой трансформации в условиях изменения климата и растущего антропогенного пресса. Выходные данные статьи: Nazarkin M.V., Orlov A.M. 2024. Extending the knowledge of taxonomy, biodiversity, and biogeography of Arctic ichthyofauna: A case study of the most diverse genus Lycodes (Zoarcidae) // Zoologischer Anzeiger. V. 313. P. 355-365. https://doi.org/10.1016/j.jcz.2024.11.003

Рисунок 1. Размеры головы и шеи у некоторых изученных растительноядных млекопитающих. Сотрудники Лаборатории экологии, физиологии и функциональной морфологии высших позвоночных Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН Руслан Беляев и Наталья Прилепская вместе с коллегами из ИГАБМ СО РАН (Якутия), Technion (Израиль) и RMCA (Бельгия) провели масштабное исследование пропорций тела у крупных растительноядных млекопитающих.. В проведенной работе были изучены десятки скелетов современных слонов, парно- и непарнокопытных, а также некоторые ископаемые представители этих отрядов, включая шерстистого и степного мамонтов, американского мастодонта, мегабелодона, гирахиуса и пр. Сравнение современных непарнокопытных (лошадей, носорогов, тапиров) и слонов с их палеогеновыми предками позволило продемонстрировать, как изменился план строения тела в этих филогенетических линиях за десятки миллионов лет эволюции, а также предложить биомеханические интерпретации наблюдаемым изменениям. Кайнозой по праву считается эрой млекопитающих. После мел-палеогенового вымирания млекопитающие стали полноценными хозяевами планеты, заняв многие ранее недоступные для них экологические ниши. Во многих филогенетических линиях появились крупные и гигантские формы, некоторые из которых существуют и сегодня. Внешний вид крупных растительноядных млекопитающих крайне разнообразен, различия в пропорциях тела слонов и жирафов, лошадей и носорогов, бизонов и бегемотов делает их экстерьер мгновенно узнаваемым для наших глаз. Однако, помимо бросающихся в глаза различий эти животные обладают и многочисленными сходствами биомеханики их тел, которые сформированы в ответ на адаптацию опорно-двигательного аппарата к гигантизму. Наиболее ранние известные предки хоботных и непарнокопытных были достаточно мелкими формами. Так древнейшее известное хоботное – эритерий (Eritherium azzouzorum) из палеоцена (~60 млн лет) Марокко – немного превосходил размерами дамана и весил 5-6 кг. Достаточно хорошо известные плезиоморфные непарнокопытные из раннего эоцена (50-55 млн лет) Северной Америки и Евразии были размером с собаку и весили от 9-10 до 20-50 кг. Как же изменились современные слоны, лошади и носороги по сравнению со своими палеогеновыми предками помимо впечатляющего увеличения в размерах? В обоих отрядах в ходе эволюции происходили изменения, связанные как с аллометрическим ростом, так и с глубокой специализацией локомоторного аппарата. Причем, если аллометрические изменения оказываются, во-многом, схожими между собой, то направления специализации локомоторного аппарата у слонов и копытных оказываются прямо противоположными. Рисунок 2. Относительная высота передней конечности у крупных растительноядных млекопитающих: (а) жираф, (б) меритерий (поздний эоцен Африки), (в) индийский слон, (г) арсинойтерий (поздний эоцен Африки), (д) двугорбый верблюд, (е) аренагиппус (ранний эоцен Северной Америки), (ж) кулан, (з) зубр, (и) индийский носорог, (к) гиппопотам. В случае слонов происходит специализация опорно-двигательного аппарата к крайне экономичному способу передвижения, основанному на принципе обратного маятника. Удивительным образом, именно этот принцип реализован и в двуногой локомоции человека. В ходе эволюции хоботные теряют не только способность к прыжкам и использованию ассимитричных аллюров, включая галоп, но и способность к бегу как таковому. Даже при самой быстрой локомоции одна из конечностей слона всегда сохраняет опору на субстрат. Вместе с потерей способности использовать галоп, хоботные практически полностью утратили способность спины к сгибанию в сагиттальной плоскости, их задние конечности утратили трехзвенную структуру (бедро, голень, стопа) став двухзвенными, суставы конечностей выпрямились, что сделало ногу колоннообразной (Рисунок 2). Такая колоннообразная конечность превращается в своеобразный шест, позволяющий осуществлять высокоэффективный переход кинетической энергии движущегося центра масс в потенциальную и наоборот. При этом, энергия во время локомоции практически не тратится на вертикальные передвижения центра масс, которые у слонов во время быстрого передвижения в 7 раз ниже, чем, например, у тапира. В результате, ходьба слонов с использованием принципа перевернутого маятника является одним из наиболее энергоэффективных способов передвижения среди наземных позвоночных. В ходе эволюции увеличение размеров тела хоботных сопровождается существенным увеличением высоты их передних и задних конечностей. Так, по сравнению с меритерием из позднего эоцена Африки (Эль-Файюм, Египет), высота конечности современных слонов относительно длины их собственного тела увеличивается более чем вдвое (Рисунок 2б, в). Это позволяет им увеличить длину шага (а как следствие и скорость передвижения) и одновременно сократить вертикальные колебаний центра масс при локомоции. Удлинение конечностей происходит за счет длины их проксимальных сегментов (лопатка, плечо и предплечье в передней конечности, бедро и голень в задней), в то время как вклад кисти и стопы в длину конечности становится минимальным. Высокие конечности были характерны и для некоторых групп вымерших хоботных, включая мастодонтов и амебелодонов. Однако наиболее высокими конечностями среди изученных хоботных обладали мамонты – Mammuthus primigenius и M. trogontherii. Более высокие маятники конечностей должны были обеспечивать еще более энергоэффективное передвижение, чем у современных слонов. Это делало конечности идеально подходящими для совершения длинных сезонных миграций и преодоления наземных и водных препятствий. У копытных млекопитающих происходит прямо противоположная оптимизация локомоторного аппарата. Если хоботные теряют способность к бегу, то копытные, напротив, становятся одними из наиболее специализированных к бегу животных. Они сохраняют трехзвенную структуру конечностей, характерную для плезиоморфных териевых млекопитающих, а их суставы остаются визуально “подсогнутыми” при сравнении с практически прямыми конечностями слонов. Трехзвенные конечности, суставы которых зигзагообразно ориентированы, позволяют копытным оптимизировать кинематику суставов и снизить энергетические затраты на нежелательную механическую работу мускулов, направленную друг против друга внутри конечности. Это существенно снижает энергетические затраты при беге, особенно с использованием ассимитричных аллюров. В ходе эволюции непарнокопытных происходит существенная перестройка локомоторного аппарата, которая наиболее очевидна у лошадей. Относительная высота конечностей у этих животных становится существенно больше, чем у их мелких палеогеновых предков (Рисунок 2е, ж). Причем в отличие от слонов, увеличение высоты происходит в первую очередь за счет удлинения дистальных сегментов, то есть кисти и стопы. Их длина у лошадиных увеличивается по сравнению с палеогеновыми предками практически вдвое. Подобное удлинение конечностей позволяет сместить основную массу мускулатуры проксимально, делает нижнюю половину ноги относительно более легкой. Это позволяет сократить расход механической энергии, уменьшить момент инерции конечности и увеличить скорость ее переноса во время бега. Вместе с увеличением абсолютной и относительной длины конечностей у лошадиных происходит двухкратное увеличение относительной длины шеи и полуторакратное увеличение относительной длины черепа. Существенно более длинная шея и голова позволяют лошадям сохранить возможность пастись на уровне субстрата несмотря на существенно увеличившуюся высоту ног. Работа опубликована в журнале: Ruslan I. Belyaev, Gennady G. Boeskorov, Alexander N. Kuznetsov, Mathys Rotonda, Natalya E. Prilepskaya. 2024. Comparative study of the body proportions in Elephantidae and other large herbivorous mammals. Journal of Anatomy.

А – Варя за работой Спешим поделиться с Вами радостным событием. В этом году в аспирантуру к Алексею Алексеевичу Котову поступила Варвара Кроленко – настоящая мастерица по изготовлению срезов биологических объектов. По программе обновления приборной базы организаций Министерства науки и высшего образования РФ, в институт был закуплен ультратом Leica EM UC7 и сегодня общими усилиями мы его запустили. Прибор предназначен для получения полутонких и ультратонких срезов объектов, залитых в эпоксидные смолы. Варя будет резать на нем водяных блох (Crustacea: Cladocera) для своей кандидатской диссертации. Б – первые срезы на поверхности воды После резки, Варя исследует срезы на просвечивающем электронном микроскопе и на основе полученных данных выполнит объемные реконструкции некоторых систем органов ветвистоусых ракообразных. Появление в институте такого прибора открывает дорогу к исследованиям, находящимся на переднем крае науки. Например, таким. В – готовая лента срезов Но резка биологических объектов – это только один из подготовительных этапов для проведения ультраструктурных исследований. Для того, чтобы полностью выполнять такие работы в нашем институте, необходимо приобрести просвечивающий электронный микроскоп, а также оборудовать отдельную комнату для пробоподготовки. Сейчас в комнате, где прописан ультратом, на 18 квадратных метрах помещается 4 человека, 3 прямых микроскопа, 4 стереомикроскопа и много всего еще ценного. Кроме того, на постоянной основе к нам заходят в гости школьники и студенты из других организаций. Задачи у всех нас очень разные, от рутинных фаунистики-флористики, до занудной систематики и даже работы с живыми объектами. Расширяя перечень тем лаборатории, мы мечтаем и об увеличении площадей для работы. А уж на их освоение и оснащение новым оборудованием фантазии и сил у нас точно хватит.

Рисунок 1. Daphnia atkinsoni. Источник: Pereboev et al. / Zoologica Scripta, 2024. Биологи выяснили, что два вида рачков, называемых водяными блохами — Daphnia atkinsoni и Daphnia triquetra, — в процессе эволюции независимо друг от друга приобрели на голове структуру из шипов, похожую на терновый венец. Такой венец помогает им защищаться от хищников, а потому повышает шансы рачков на выживание. Геномный анализ показал, что «терновый венец» — очень древнее приобретение, возникшее у дафний уже в мезозойской эре (по грубым оценкам — 145–66 миллионов лет назад). Полученные данные помогают лучше понять, как развивались защитные приспособления у беспозвоночных животных. Результаты исследования, поддержанного грантом Президентской программы Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Zoologica Scripta. Рисунок 2. Голова Daphnia atkinsoni с «терновым венцом», вид сверху. Снимок под конфокальным лазерным микроскопом. Источник: Алексей Котов. Дафнии (Daphnia), называемые также водяными блохами, — это рачки, которые населяют большинство континентальных водоемов мира. Они служат пищей для мелких рыб, других позвоночных и беспозвоночных животных. Еще в XVIII веке ученые обнаружили, что для защиты от хищников — например, щитней (Notostraca) — у некоторых видов дафний есть особые приспособления. Это могут быть хвостовая игла, твердая хитиновая пластинка на голове, а также окружающие ее шипы. Шипы вокруг головной пластинки у дафний напоминают корону, поэтому биологи называют такие структуры «терновым венцом». При этом «венец» непостоянен — он может формироваться у рачков, когда в водоеме присутствуют хищники, а при отсутствии опасности утрачиваться. До сих пор оставалось неизвестно, возник ли «терновый венец» у дафний единожды в процессе эволюции, или разные виды приобрели его независимо друг от друга. Биологи из Института проблем экологии и эволюции имени А.Н. Северцова РАН (Москва) в сотрудничестве с коллегами из других институтов исследовали два вида дафний, способных формировать «терновый венец», — Daphnia atkinsoni и Daphnia triquetra. Ученые выделили ДНК из рачков, отловленных ранее в водоемах на территории юга России, Монголии и Казахстана. Полученные генетические последовательности исследователи расшифровали и сравнили с геномами дафний, не имеющих на голове подобной защитной структуры. Геномный анализ показал, что Daphnia atkinsoni и Daphnia triquetra представляют собой две генетически независимые линии, каждая из которых имеет близких родственников среди видов без «тернового венца». Так, Daphnia atkinsoni оказалась родственна «не коронованному» виду Daphnia tibetana, а Daphnia triquetra — виду Daphnia studeri. Кроме того, авторы определили, что группа видов, в которую входят Daphnia atkinsoni и Daphnia triquetra, возникла в позднем мезозое — примерно 145–66 миллионов лет назад. Соответственно, столь же древним оказывается появление «тернового венца» у дафний как средства защиты от хищников, которые существуют так же давно. «Полученные нами данные позволяют лучше понять историю появления защитных приспособлений у пресноводных животных в процессе эволюции. Именно ветвистоусые ракообразные служат модельными объектами для подобных работ. Структуры, подобные "терновому венцу", позволяют увеличить шансы на выживание в присутствии естественных врагов, а потому важны с точки зрения поддержания вида. В дальнейшем мы планируем продолжить исследование рачков Daphnia atkinsoni, поскольку имеются свидетельства того, что под этим названием скрывается целая группа родственных видов. Мы хотим не только прояснить число видов в группе, но и понять, насколько у них различается регуляция появления и исчезновения "тернового венца" в случае присутствия или отсутствия хищника в водоеме», — рассказывает участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Алексей Котов, член-корреспондент РАН, профессор РАН, главный научный сотрудник лаборатории экологии водных сообществ и инвазий Института проблем экологии и эволюции имени А.Н. Северцова РАН. В исследовании принимали участие сотрудники Института биологии внутренних вод имени И.Д. Папанина РАН (Борок), Института биологии развития имени Н.К. Кольцова РАН (Москва) и Карлова университета (Чехия). Материалы по теме: Indicator: "Два вида водяных блох надели «терновые венцы» в процессе эволюции независимо друг от друга" Naked Science: "Два вида водяных блох надели «терновые венцы» в процессе эволюции независимо друг от друга" Рамблер: "Два вида водяных блох надели «терновые венцы» в процессе эволюции независимо друг от друга" Научная Россия: "Водяные блохи надели «терновые венцы» в процессе эволюции независимо друг от друга"

Колонии монгольских песчанок в годы депрессии численности грызунов выглядят безжизненными, поскольку животные почти не появляются на поверхности, а их крики тревоги не могут быть услышаны человеком, так как издаются в ультразвуковом диапазоне, значительно превышающем верхний порог слуховой чувствительности человека. Исследователи из МГУ им. Ломоносова, Института Природных Ресурсов РАН, Московского зоопарка и Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН изучали акустическую структуру ультразвуковых криков тревоги монгольских песчанок Meriones unguiculatus. Исследования проводили в природных условиях Даурской степи, для верификации полученных записей сравнивали акустические параметры ультразвуков диких песчанок с криками тревоги, записанными в семейных группах монгольских песчанок в неволе во время имитации чистки клеток. В середине лета 2021, когда были собраны данные для этого исследования, плотность популяции монгольской песчанки и всех других обычных видов грызунов в Даурской степи была очень низкой из-за сильного майского снегопада, затопившего норы с размножающимися животными. В результате в июне-июле было много свежеоткопанных нор, которые выглядели жилыми, но живых песчанок удавалось увидеть только три раза за 17 дней постоянного посещения колоний. Запись ультразвуковых криков проводили с помощью приставки к смартфону Echo Meter Touch 2 PRO, которая записывала крики в диапазоне от 6 кГц до 128 кГц. Эта приставка позволяет видеть в реальном времени спектрограмму ультразвука. Однако такая спектрограмма хорошо видна при записи криков летучих мышей в ночное время, и не видна на ярком солнце в дневное время, когда активны монгольские песчанки. Поэтому запись проводили вслепую и затем сразу просматривали записанные ультразвуки на компьютере. Два исследователя регулярно посещали потенциально обитаемые колонии песчанок и проводили одну сессию записи в 10-30 мин за визит. Исследователь стоял или медленно двигался вдоль входов в норы, направляя рекордер на отверстия нор. Все ультразвуковые крики тревоги были записаны из нор, животные на поверхности не издавали никаких криков. Наличие видоспецифических ультразвуков свидетельствовало об обитаемости норы в день записи. Такой подход может быть использован для поиска жилых нор монгольской песчанки в условиях сильной депрессии численности, когда визуальные наблюдения нерезультативны. Как в природе, так и в неволе ультразвуковые крики тревоги монгольских песчанок представляли собой протяжные ультразвуки средней длительностью 118 миллисекунд, с плоским контуром основной частоты и средней максимальной основной частотой в 26.84 кГц. Было обнаружено, что крики тревоги монгольских песчанок в неволе были несколько короче и выше по основной частоте и следовали друг за другом с укороченными интервалами между криками по сравнению с природными условиями. Кроме монгольских песчанок, ультразвуковые крики тревоги известны только для трех видов грызунов: серой крысы Rattus norvegicus, суслика Ричардсона Spermophilus richardsonii и крапчатого суслика S. suslicus. Монгольские песчанки также сопровождают издавание ультразуковых криков тревоги подофонией: ритмичными ударами лапами о субстрат в слышимом для человека диапазоне частот. Однако подофонию удалось наблюдать и записывать только в неволе. Остается неясным эволюционное происхождение и адаптивное использование ультразвукового крика тревоги, обладающего плохой проникающей способностью как в норах, так и над поверхностью почвы, у довольно крупного грызуна. Результаты исследования опубликованы в Q1 журнале Mammalian Biology: Volodin I.A., Klenova A.V., Kirilyuk V.E., Ilchenko O.G., Volodina E.V., 2024. Ultrasonic alarm call of Mongolian gerbils (Meriones ungiuculatus) in the wild and in captivity: a potential tool for detecting inhabited colonies during population depression. Mammalian Biology, v. 104, p. 407-416.