Фото 1. Верховое сфагновое болото «Старосельский мох». Ученые ИПЭЭ РАН подвели итоги многолетнего исследования поглощения и эмиссии (выделения) парниковых газов болотными экосистемами южной тайги европейской части России на основе данных прямых наблюдений. Уникальные экспериментальные данные позволили ученым сделать выводы, что ранняя весна (которая, как ожидается, будет чаще наблюдаться в условиях потепления климата) приводит к увеличению поглощения диоксида углерода заболоченными ельниками в это время года. Процессы заболачивания охватывают около пятой части территории России и оказывают значительное влияние на продуктивность лесных экосистем и их способность к поглощению и эмиссии парниковых газов, прежде всего, диоксида углерода. В свою очередь, газообмен парниковыми газами наземных экосистем с атмосферой определяется современными изменениями климата. Для изучения влияния изменчивости условий окружающей среды на процессы поглощения и эмиссии диоксида углерода южно-таёжными экосистемами разной стадии заболачивания сотрудниками ИПЭЭ РАН был проведён сравнительный анализ данных многолетних одновременных наблюдений за потоками СО2 на верховом сфагновом болоте и в заболоченном сфагново-черничном ельнике, расположенных на Юго-западе Валдайской возвышенности. Наблюдения за потоками СО2 проводились в течение 6 лет методом турбулентных пульсаций. Фото 2. Заболоченный сфагново-черничный ельник Результаты наблюдений показали, что в исследуемый период верховое болото являлось устойчивым стоком атмосферного СО2, а заболоченный ельник может функционировать и как сток, и как источник диоксида углерода, в зависимости от режима осадков. В ходе исследования было выявлено, что аномально тёплые погодные условия в конце зимы и в начале весны приводят к раннему началу фотосинтеза заболоченного ельника и значительному увеличению стока СО2 из атмосферы. При этом, для верхового болота не было отмечено существенных изменений потоков диоксида углерода, в ответ на аномалию погодных условий. Активное поглощение СО2 из атмосферы верховым болотом в условиях южной тайги Европейской территории России (ЕТР), как правило, наблюдается уже после схода снежного покрова - в середине апреля. Таким образом, наличие древостоя, а также его состав и структура, могут во многом определять ответную реакцию болотной экосистемы на воздействие климатических аномалий, что необходимо учитывать при прогнозе поглотительной способности болот и заболоченных территорий в условиях современных изменений климата. Благодаря проведенному исследованию было экспериментально установлено, что заболоченные ельники в южной тайге ЕТР могут быть как источниками, так и стоками атмосферного диоксида углерода, в зависимости от метеорологических условий конкретного года наблюдения, а верховое болото является устойчивым стоком атмосферного СО2. Кроме того, при аномально теплых погодных условиях в конце зимы и в начале весны (2020 г.) было зафиксировано раннее начало поглощения СО2 заболоченным ельником, при этом, аномально теплая зима оказала минимальное влияние на потоки СО2 у верхового болота. Результаты настоящего исследования подтверждают предположения о том, что раннее начало весны может приводить к увеличению поглощения СО2 заболоченными ельниками в это время года. Автор фото: м.н.с. Лаборатории биогеоценологии им. В.Н. Сукачёва Иванов Д.Г. Данная работа была выполнена при поддержке гранта РНФ 21-14-00209 Ссылка на статью:Mamkin, V., Avilov, V., Ivanov, D., Varlagin, A., and Kurbatova, J.: Interannual variability in the ecosystem CO2 fluxes at a paludified spruce forest and ombrotrophic bog in the southern taiga, Atmos. Chem. Phys., 23, 2273–2291, https://doi.org/10.5194/acp-23-2273-2023, 2023. Материалы по теме: Ритм углерода: "Заболоченные леса чувствительны к климатическим изменениям"

Окунь, очень большой хищник Развитие молекулярно-генетических методов открыло для биологов большие возможности для более точного, быстрого и подробного изучения видового богатства, чем при «классическом» подходе с многолетними наблюдениями, длительной скрупулёзной камеральной обработкой и определением видов, базирующимся на морфологических признаках. Благодаря развитию международного проекта по ДНК-идентификации животных в настоящее время накоплен большой объём данных о генетическом разнообразии миллионов видов животных и растений. Сейчас имеется возможность практически в автоматическом режиме определять вид животного наподобие того, как по небольшому штрих-коду в магазине можно узнать всё о товаре – от его цены до места изготовления. Однако, чем больше исследователи накапливают знаний о генетической изменчивости животных и методах биоинформационной обработки – тем больше возникает поводов выделить те или иные популяции в отдельные таксоны. Это выражается в массовом описании новых видов, что даже получило название «таксономическая инфляция». «Моллюскоядная» плотва, достигающая огромных размеров Ключевым вопросов в этом процессе является способ выделения (делимитации) «таксономических единиц» на основании молекулярных данных (так называемые mOTUs). Есть несколько математических подходов к выделению таких «таксономических единиц», основанных на разных принципах и допущениях и реализованных во множестве компьютерных программ. Сбор материала В работе, выполненной коллективом исследователей из российских и китайских научных организаций, проведена ДНК-идентификация рыб из озера Плещеево (Ярославская область). Ихтиофауна этого озера довольно бедна и хорошо изучена, при этом здесь обитает уникальная популяция переславской ряпушки – особо охраняемого вида рыб из «Красной книги России». Полученные в результате генетического анализа последовательности гена COI рыб Плещеева озера ученые сравнили с таковыми из международных баз данных. В результате набор из 125 последовательностей (24 из которых для озера Плещеево) был подвергнут делимитации, проведенной 15 разными методами, используемыми современными учеными-ихтиологами. Из 21 вида рыб, определяемых «классическим» методом, на основании генетических данных было получено от 16 до 43 mOTUs (вероятных вида). После проведения сравнительного анализа было выделено пять наиболее адекватных методов делимитации видов на основании генетических данных, и для некоторых были представлены простые скрипты подобного анализа для среды ‘R’. Результаты исследования опубликованы в журнале «Water». Ряпушка, наше время «В нашей работе мы можем точно констатировать, что априорные причины использования того или иного метода на сегодняшний день недостаточно сформулированы, и для точной и всесторонней оценки биоразнообразия необходимо использовать комбинацию нескольких методов, основанных на разных подходах. Высокое генетическое разнообразие приводит к существованию нескольких филогенетических линий внутри многих видов, что демонстрирует полезность концепции «полиморфных видов», которая нисколько не уменьшает видовое богатство и не препятствует рациональному использованию и охране биоразнообразия», - рассказывает ведущий научный сотрудник ИБВВ РАН Д.П. Карабанов. Ряпушка, 1979 г. Отметим, что подобное исследование помимо частной проблемы повышения достоверности идентификации рыб Плещеева озера имеет общебиологическое значение, поскольку выявленные закономерности в полной мере могут быть применены в генетическом анализе различных животных и растений. Плещеевская ряпушка на гербе города Переславль-Залесский. По материалам публикации: Karabanov DP, Kotov AA, Borovikova EA, Kodukhova YV, Zhang X. Comparison of the Efficiency of Single-Locus Species Delimitation Methods: A Case Study of a Single Lake Fish Population in Comparison against the Barcodes from International Databases. Water. 2023; 15(10):1851. https://doi.org/10.3390/w15101851

В Лиманском районе в заказнике «Степной» был выпущен выращенный в питомнике «Сайгак» двухлетний самец реликтовой антилопы. Специальный спутниковый ошейник, не доставляющий ему неудобств, произведен в России компанией "Эс-Пас", он позволит отслеживать перемещение сайгака. "В настоящий момент, когда численность популяции сайгака Северо-Западного Прикаспия начинает увеличиваться, очень актуальны работы, направленные на исследование процессов восстановления миграционных путей этих антилоп. Такую работу можно провести только путём мечения сайгаков передатчиками. ИПЭЭ РАН инициирует такие экспериментальные работы по слежению за сайгаками с помощью спутниковых и GSM передатчиков c 2004 года, и на сегодняшний день имеет опыт в этой сфере. Сейчас важно накопить репрезентативный объем данных за все сезоны года, чтобы понять, как сайгаки используют пространство на каждом этапе своего жизненного цикла. Очень надеемся на этот передатчик. Выпуск этого сайгака состоялся в рамках такой долговременной работы", - рассказала старший научный сотрудник Лаборатории поведения и поведенческой экологии ИПЭЭ РАН, к.б.н. Ячменникова Анна Андреевна, которая координирует совместную работу ИПЭЭ РАН с питомником "Сайгак". При выпуске присутствовал Вячеслав Владимирович Рожнов, д.б.н., академик РАН, заведующий Лабораторией поведения и поведенческой экологии. На территории заказника «Степной» на данный момент находится около 15 тысяч особей. Из-за постоянных кочевок и перемещений сайгаков эта цифра нестабильна. Территорию Заказника "Степной" патрулируют госинспекторы, охраняющие животных от браконьеров. Эффективность их работы в течение последних 20 лет можно оценить по бесспорному увеличению количества сайгаков в степи, что видно даже невооруженным глазом. Фотографии: Василий Дудин, Мария Заболотная и Юлия Филоненко

Фото 1. С приветственным словом в адрес Р.Е. Кощановой и участников конференции выступает проректор по науке и инновационным работам КГУ им. Бердаха, д.г.н. И.Р. Турдымамбетов, слева от него Р. Е. Кощанова 18 мая 2023 г. в Каракалпакском государственном университете имени Бердаха (г. Нукус, Узбекистан) состоялся семинар «Актуальные проблемы энтомологических исследований Южного Приаралья», посвящённый юбилею доцента биологического факультета КГУ к.б.н. Р.Е. Кощановой.  Роза Ережеповна - первый акаролог в Каракалпакии, училась в аспирантуре в ИПЭЭ РАН (в то время - ИЭМЭЖ АН СССР) в лаборатории почвенной зоологии, руководимой академиком М.С. Гиляровым; защитила под руководством члена-корреспондента РАН Д.А. Криволуцкого диссертацию на тему «Свободноживущие клещи в составе почвенной фауны поливных земель Каракалпакии».  На семинаре с докладом «Современные проблемы экстремальной экологии в исследованиях лаборатории синэкологии ИПЭЭ РАН» выступила н.с. лаборатории синэкологии Л.Б. Волкова.  Для участников семинара были организованы экскурсии на основные объекты экологического туризма Каракалпакстана. Среди них тугаи в Нижне-Амударьинском государственном биосферном резервате; спонтанно зарастающее растительностью высохшее дно Арала в районе бывшего морского порта Муйнак, ботанический сад Нукуса и др.  Фото 2. Муйнак, бывший морской порт. Восстановительная сукцессия на высохшем дне Аральского моря Культурная программа включала посещение всемирно известных памятников истории и культуры Каракалпакии: древнейший памятник зороастризма Чильпык-кала, насчитывающий более двух тысяч лет; археолого-архитектурный комплекс IV в. до н.э. - XIV в. н.э. Миздахкан с мавзолеями Шамун наби, Мазлумхан Сулу, Халфа Ережеп, руинами крепости Гяур-Кала; Государственный музей искусств имени И. В. Савицкого в Нукусе с крупнейшей коллекцией советского авангардного изобразительного искусства и др.  Фото 3. Чильпык, древнейший памятник зороастризма, насчитывающий 2200 лет Возобновившиеся контакты ИПЭЭ РАН с Каракалпакским университетом им. Бердаха на основании заключенного в 2022 г. договора о научном сотрудничестве, а также связи с другими научными учреждениями республики имеют широкую перспективу развития и сотрудничества.

ИПЭЭ РАН участвует в реализации важнейшего инновационного проекта государственного значения (ВИП ГЗ), направленного на создание единой национальной системы мониторинга климатически активных веществ. С 02.09.2022 учреждения Минобрнауки России, Росгидромета и МГУ им. М.В. Ломоносова под контролем Минэкономразвития России совместно реализуют Важнейший инновационный проект государственного значения (ВИП ГЗ), направленный на создание единой национальной системы мониторинга климатически активных веществ в Российской Федерации. Результаты, полученные в рамках ВИП ГЗ, представлены на веб-сайте РИТМ углерода – Российские инновационные технологии мониторинга углерода. Реализация проекта обеспечит формирование научно обоснованных и международно признаваемых оценок антропогенных и природных потоков парниковых газов (ПГ) между земной поверхностью и атмосферой на территории России. Для получения всесторонних объективных оценок потоков парниковых газов ВИП ГЗ включает 6 консорциумов со следующими задачами: 1) разработка глобальной модели земной системы мирового уровня (Институт вычислительной математики им. Г.И. Марчука РАН и др.) 2) разработка системы климатического и экологического мониторинга ключевых районов Мирового океана и морей РФ (Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН и др.); 3) разработка системы климатического и экологического мониторинга и прогнозирования, в т.ч. борьба с опустыниванием (Главная геофизическая обсерватория им. А.И. Воейкова и др.); 4) разработка системы наземного и дистанционного мониторинга пулов углерода и потоков парниковых газов (Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН и др.) 5) разработка сценариев и моделей оценки социально-экономических эффектов реализации климатической повестки и политики низкоуглеродного развития (Институт народнохозяйственного прогнозирования РАН и др.); 6) техническое перевооружение, актуализация кадастра ПГ, совершенствование сбора исходных данных (Институт глобального климата и экологии имени академика Ю. А. Израэля). ИПЭЭ РАН входит в 4-й консорциум ВИП ГЗ. Так как сотрудники Лаборатории биогеоценологии им. В.Н. Сукачева ИПЭЭ ведут многолетний мониторинг ПГ в Тверской области, в рамках ВИП ГЗ лаборатория осуществляет оценку существующей инфраструктуры мониторинга экосистемных потоков парниковых газов в наземных экосистемах Российской Федерации. По 21 станции мониторинга экосистемных потоков парниковых газов выпущен в электронном виде буклет «Каталог эколого-климатических станций России». Анализ данных, полученных с помощью национальной системы мониторинга, поможет улучшить качество принимаемых управленческих решений при адаптации российской экономики к изменениям климата. Эти данные в дальнейшем будут использоваться для корректировки мероприятий плана реализации Стратегии низкоуглеродного развития до 2050 года.

Отбор проб Сотрудниками лаборатории поведения низших позвоночных (Ганжа Е.В., Павлов Е.Д.) исследовано пищевое поведение анабаса Anabas testudineus и оценён риск проглатывания им гранул микропластика (пенополистирола). Установлено, что в Центральном Вьетнаме пресноводные водоёмы разного типа сильно загрязнены пластиковыми отходами, при этом пластик из пенополистирола встречается в семи из десяти исследованных водоёмов. Этот тип пластика имеет положительную плавучесть, а размер его отдельных сферических гранул (2.5‒3.5 мм) соответствует размеру пищевых объектов, которые может потреблять анабас с поверхности воды. Районы отбора проб  В эксперименте, анабасу были предложены три варианта гранул: гранулы корма, гранулы пластика и смесь гранул пластика и корма. С помощью видеокамер регистрировали время схватывания гранул. Результаты показали, что тип гранул не влиял на время схватывания первой гранулы. Последнюю гранулу корма рыбы схватывали раньше, чем гранулу пластика. При подаче смеси гранул рыбы схватывали как корм, так и пластик. Как правило, к концу опыта все гранулы корма были съедены. Анабас схватывал гранулы пластика, некоторое время удерживал в ротовой полости, но всегда отвергал (не проглатывал). Часть отвергнутых гранул пластика были деформированы и разделены на мелкие фрагменты. Это указывает на наличие у анабаса механизма внутриротового тестирования схваченных объектов. Результаты эксперимента указывают на то, что анабас реагирует на наличие в воде гранул пенополистирола, расценивая их в качестве кормового объекта. Тем не менее, анабас, за счёт вкусовой и тактильной рецепции в ротовой полости, способен оценивать свойства схваченного объекта, что влияет на его последующее потребление. Таким образом, у анабаса выявлен эффективный защитный механизм избегания потребления гранул пенополистирола диаметром 2.5–3.5 мм, что способствует его выживанию в условиях внутренних водоёмов Вьетнама, загрязнённых пластиковыми отходами. При этом количество пластика в воде не столь важно при наличии возможности у гидробионтов избегать его потребления. Не вызывает сомнений необходимость мониторинга количества и типа пластика, попадающего не только в морскую, но и в пресную водную среду. Но также требуется рассмотрение проблемы загрязнения пластиком и с другой стороны – изучения механизмов его избегания у различных гидробионтов. Работа выполнена в рамках проекта Эколан 3.2 (Российско-Вьетнамский Тропический Центр), статья опубликована в журнале Water. Материалы по теме: Министерство науки и высшего образования: "У рыбы-ползуна обнаружен механизм, благодаря которому она не путает микропластик с пищей" Газета.ру: "У рыб нашли ранее неизвестный механизм защиты от пластика" Правда: "Учёные РАН обнаружили у рыб новый механизм фильтрации пластика" Форпост: "Учёные РАН обнаружили у рыб новый механизм фильтрации пластика" ЦСН: "Рыба-ползун обладает уникальным механизмом защиты" ОАГБ: "Учёные РАН обнаружили у рыб новый механизм фильтрации пластика" Involta: "Ученые обнаружили у рыбы-ползуна внутренний механизм фильтрации пластика" Fishnews: "Рыбе-ползуну не пришелся по вкусу пластик" Ferra: "Не ешь: российские биологи нашли у рыбы способность реагировать на пластик" Polpred: "У рыбы-ползуна обнаружен механизм, благодаря которому она не путает микропластик с пищей" Voronezh Times: "Учёные РАН обнаружили у рыб новый механизм фильтрации пластика"

ИПЭЭ РАН совместно с Национальным парком «Земля леопарда» и АНО «Дальневосточные леопарды» реализует программу релокации дальневосточных леопардов в Уссурийский заповедник. При помощи ученых леопардов переселяют в места, где они исчезли более 50 лет назад. Краснокнижных кошек, популяция которых в России с начала века выросла в три раза (до 125 особей), перемещают из юго-западной части региона в южную – здесь леопарды исчезли более 50 лет назад. Реализуемый проект – первый в мире в рамках работы по сохранению дальневосточных леопардов. Первыми «переехали» самец и самка, которых специалисты между собой называют Адам и Ева. Это молодые животные в возрасте около двух лет. Хищница зарегистрирована в базе данных «Земли леопарда» под номером Leo 284F, самец – Leo 270M. Животные были поочередно перемещены без вреда для здоровья. Выпуск проведен «мягким способом», при котором они в состоянии сна были оставлены в специальном вольере, а затем самостоятельно покинули его без присутствия людей. Так минимизируется стрессовый фактор для зверя.  «Уссурийский заповедник входит в исторический ареал леопарда на Дальнем Востоке - животных здесь отмечали до 70х годов ХХ века. Из благополучной группировки в Национальном парке два молодых зверя были перевезены и выпущены в заповеднике. Наличие спутниковых ошейников позволяет отслеживать перемещения животных», - рассказал член-корреспондент РАН Сергей Найденко, директор ИПЭЭ РАН. Всего для восстановления ареала запланировано переселение не менее шести взрослых особей леопарда из нацпарка «Земля леопарда» в Уссурийский заповедник. Материалы по теме: 1TV: "В Уссурийский заповедник спустя полвека переселили леопардов" BezФормата: "Результаты слежения за переднеазиатскими леопардами, выпущенными в Северной Осетии: почти десять месяцев в природе" Восток Медиа: "Тебе в другую сторону: пятнистые переселенцы в Приморье заняли новые участки — видео" УссурМедиа: "Леопарды-новоселы Уссурийского заповедника изучают территорию и знакомятся друг с другом"

Рис.1 Взаимосвязь суммарной вертикальной подвижности в поясничном отделе позвоночного столба и кубического корня массы тела у парно- и непарнокопытных Умение быстро бегать является базовой адаптацией, помогающей в борьбе за выживание многим наземным животным. Бег позволяет хищным животным активно охотиться, а их жертвам убегать от опасности. Во время бега важную роль играют как движения конечностей, так и позвоночного столба. Исходный для наземных тетрапод способ локомоции был унаследован ими от рыбообразных предков. Выйдя на сушу, они сохранили тот же паттерн движений спины, который характерен для плавания рыб, — боковые изгибы тела. При этом у рыб продвижение осуществляется за счет отталкивания от воды всем телом назад и вбок, а у рептилий — за счет отталкивания лапами от земли. Однако в отличие от рептилий, спина млекопитающих при ходьбе и беге практически не изгибается вбок. Вместо этого она способна гнуться вертикально, то есть вверх-вниз. Это важнейшее свойство позволило наземным млекопитающим освоить галоп — скоростной и очень экономичный способ передвижения, а водным млекопитающим, таким как киты и сирены, плавать с помощью вертикальных (а не боковых, как у рыб, амфибий и рептилий) движений хвоста. Несмотря на фундаментальную роль подвижности позвоночника, изученность этой темы остается крайне фрагментарной. Так среди современных непарнокопытных фактические данные о гибкости спины доступны только для домашней лошади. В своем новом исследование специалисты из ИПЭЭ РАН и ПИН РАН использовали разработанную ими раннее математическую модель межпозвонкового сустава, откалиброванную для расчета подвижности в суставах копытных млекопитающих с помощью экспериментальных данных. Эта модель позволяет рассчитывать амплитуду движения в межпозвонковом сочленении, используя размеры суставных поверхностей двух соединяющихся в суставе позвонков. В результате ими были изучены представители пятнадцати из шестнадцати современных видов непарнокопытных, а также впервые была реконструирована подвижность спины у эоценовых предков лошадей, живших примерно 55 миллионов лет назад. Рис.2 Размах вертикальной подвижности в пояснично-крестцовой области спины, используемый тапирами во время галопа. (а) Медленный латеральный галоп у чепрачного тапира (отрисовка бегущего тапира из видео https://www.youtube.com/watch?v=UX70MCvtmu0); (б) быстрый латеральный галоп равнинного тапира (из P. P. Gambaryan, 1974. How Animals Run: Anatomical Adaptations с изменениями) Непарнокопытные – это древняя и в прошлом крайне разнообразная группа млекопитающих. В отличие от парнокопытных (буйволов, антилоп, оленей, свиней, верблюдов и т. п.), расцвет разнообразия которых начался 20–25 миллионов лет назад и значительная часть которых сохранилась до наших дней, основная адаптивная радиация и дивергенция непарнокопытных происходила в раннем эоцене, более 50 миллионов лет назад. Современные непарнокопытные представляют собой лишь скромные остатки некогда обширной и разнообразной группы. Они включают крупных растительноядных млекопитающих, принадлежащих к трем семействам: тапировые (Tapiridae), носороговые (Rhinocerotidae) и лошадиные (Equidae). Их представители довольно сильно отличаются друг от друга и имеют специфический и легко узнаваемый экстерьер. Лошади являются наиболее хорошо изученными животными, использующими для передвижения дорсостабильный галоп. Во время бега галопом их спина лишь незначительно изгибается в вертикальной плоскости (это и делает верховую езду на этих животных настолько комфортной). Как было показано в новом исследовании, вертикальная гибкость поясницы невелика у всех лошадиных — лошадей, зебр и ослов. Она совсем немного превышает минимум, известный для парнокопытных, который характерен для таких огромных животных, как жирафы и бегемоты. Однако, несмотря на низкую подвижность поясничного отдела у лошадиных, их спина является наиболее гибкой среди современных непарнокопытных. Вертикальная подвижность в поясничной области у тапиров даже ниже, чем у лошадей, и находится на одном уровне с жирафами и бегемотами, а у носорогов — самая низкая среди всех современных парно- и непарнокопытных. Это ставит закономерный вопрос: почему спина у непарнокопытных настолько малоподвижна? Является ли это состояние для представителей отряда исходным или возникшим вторично? Для ответа на эти вопросы в проведенном исследование была впервые оценена подвижность спины у ископаемого предка непарнокопытных. Объектом для изучения стал эквоид Arenahippus grangeri из раннего эоцена Северной Америки. Подвижность поясничного отдела позвоночника у аренагиппуса оказалась в полтора раза выше, чем у современных лошадиных, и в 2–3 раза выше, чем у рецентных тапиров и носорогов. Схожая с аренагиппусом морфология была характерна и для других палеогеновых непарнокопытных. Это были мелкие животные, так Arenahippus имел длину около 60–70 см и весил примерно 9 кг, тапироид Heptodon — около 15 кг, а риноцеротоид Hyrachyus — около 20–50 кг. Для них было характерно большее, чем у современных непарнокопытных число поясничных позвонков (семь против трех-четырех у носорогов, четырех-пяти у тапиров, пяти-шести у лошадиных), а также большая относительная длина поясницы (~40% от суммы длин грудного и поясничного отделов). Что особенно сильно отличает их от современных носорогов, у которых относительная длина поясницы короче в три раза (~14%). Эти особенности указывают на то, что все палеогеновые непарнокопытные активно использовали вертикальную гибкость спины во время галопа. Располагаемая вертикальная гибкость в поясничном отделе у A. grangeri соответствует многим мелким и средним по размеру парнокопытным, использующим для бега прыжковые формы галопа. Авторы работы предложили гипотезу о том, что снижение подвижности спины и выработка дорсостабильного галопа у современных непарнокопытных могут быть связаны с особенностями их пищеварения. Увеличение размеров тела у всех групп непарнокопытных в ходе эволюции очевидным образом сопровождалось увеличением потребности в пище, что привело к формированию таких хорошо изученных черт, как очень высокие коронки зубов (гипсодонтия) и усложнение морфологии жевательной поверхности щечных зубов (лофодонтия). Это же привело и к усложнению пищеварительного тракта. Пищеварительная система у растительноядных животных характеризуется увеличением длины кишечника и формированием специальных камер для ферментации целлюлозы. У непарнокопытных ферментация целлюлозы происходит в толстом кишечнике. Так, объем желудка у лошади составляет в среднем около 19 литров, в то время как объем одной лишь слепой кишки 26–30 литров, а всех других отделов толстого кишечника — в среднем 76 литров. Вследствие этого заполненный пищей кишечник составляет значительную долю от массы тела, причем этот вес приурочен именно к его задней половине. Вероятно, что чем тяжелее в ходе эволюции становилась пищеварительная система, тем большую нагрузку испытывали поясничные мышцы. Поэтому, чтобы носить тяжелый кишечник, непарнокопытным необходимо было усилить мышцы поясницы. Это можно было сделать двумя способами. Первый — нарастить мышечную массу. Но для этого требовалось бы отобрать ее у каких-то других мышц. Второй способ — уменьшить длину мышечного волокна (то есть амплитуду их сокращения). Это позволило бы пустить все высвободившуюся массу на увеличение количества волокон, то есть силы. Такое перераспределение между длиной и поперечным сечением в пользу последнего существенно ограничивает вертикальную подвижность поясницы. В результате чего в эволюционной истории лошадиных произошел переход от передвижения с помощью следующих друг за другом амплитудных прыжков (прыжково-скоростного галопа), который был характерен для их палеогеновых предков, к бегу с минимальными вертикальными колебаниями центра тяжести и более высокой частотой шагов (скоростному галопу), характерному для всех современных представителей этого семейства. Источник: Ruslan I. Belyaev, Alexander N. Kuznetsov, Natalya E. Prilepskaya. Truly dorsostable runners: Vertebral mobility in rhinoceroses, tapirs, and horses // Journal of Anatomy. V. 242. Issue 4. P. 568–591. https://doi.org/10.1111/joa.13799. Ссылка: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/joa.13799

Принципиальная схема (А) и фотография (Б) эксперимента по внесению углеродной изотопной метки (13CO2) Исследователи из ИПЭЭ РАН, Зуев А.Г., д.б.н. Кривошеина М.Г., к.б.н. Леонов В.Д., д.б.н. чл.-корр. Тиунов А.В. и к.б.н. Гончаров А.А., совместно с коллегами из Института Леса КарНЦ РАН и Университета Тарту (Эстония) изучили поступление вещества и энергии в почвенные пищевые сети через мицелий микоризных грибов в хвойных лесах. Исследования проведены на базе биостанций ИПЭЭ РАН «Малинки» (г. Москва) и «Оковский лес» (Тверская область), и включали в себя внесение стабильной изотопной метки (13CO2) и её дальнейшее отслеживание в почвенных пищевых сетях. Изотопный состав углерода (δ13C, ‰) тканей почвенных беспозвоночных. Показаны медианы (вертикальные линии), межквартильный размах (коробочки), а также величины 95% доверительных интервалов (усы). Вертикальная пунктирная линия показывает пороговую природную величину δ13C (-23.0 ‰). В скобках приведены размеры выборок. Была показана высокая степень зависимости питания почвенных беспозвоночных мицелием микоризных грибов от таксономической принадлежности животных. Самая сильная трофическая связь с мицелием микоризных грибов была обнаружена у коллембол семейства Isotomidae и панцирных клещей (орибатид) семейства Oppiidae. Углеродная метка также выявлена в составе тканей хищников-генералистов, что указывает на распространение углерода, поступающего через мицелий микоризных грибов, на более высокие трофические уровни почвенных пищевых сетей. Также отмечено, что эуэдафические (собственно почвенные) жизненные формы беспозвоночных, наиболее приспособленные к обитанию в толще минеральной почвы, имеют более сильную трофическую связь с мицелием микоризных грибов, по сравнению с атмобионтными и гемиэдафическими беспозвоночными, обитающими в подстилке и верхнем органогенном слое почвы. Работа опубликована в журнале Mycorrhiza (SJR Q1, IF = 3.856). Zuev A.G., Krivosheina M.G., Leonov V.D., Öpik M., Vasar M., Saraeva, A.K., Tiunov A.V., Goncharov A.A. (2023). Mycorrhiza-feeding soil invertebrates in two coniferous forests traced with 13C labelling. Mycorrhiza. 33: 59–68

Правда ли, что мир под нашими ногами не менее богат и разнообразен, чем то, что мы видим на поверхности? Что мы о нем знаем и чего не знаем? Какие удивительные существа там живут и чему они могут нас научить? Почему нельзя оставлять на земле мусор и пластиковые пакеты? Надо ли убирать отходы жизнедеятельности за своими собаками? Какова функция почвы в общем круговороте веществ? Об этом сотрудники портала «Научная Россия» поговорили с Константином Брониславовичем Гонгальским, профессором РАН, заместителем директора Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН, заведующим лабораторией изучения экологических функций почв.  — Константин Брониславович, экологические функции почвы — какие они? — Мы привыкли, что почва всегда под нами, мы твердо стоим на земле, но не всегда понимаем, что она нам дает. Более или менее осознаем, что почва дает урожай, если выращиваем сельскохозяйственную продукцию; древесину — если на ней растет лес. Но на самом деле почва несет в себе множество других функций. В последние годы внимание многих исследователей привлечено к тому, что почва — это буферная среда, которая может снижать силу климатических изменений, модерировать процессы тепло- и влагообмена, то есть накапливать и отдавать влагу в экосистемы, снижать температурные изменения, влияющие на растения. В последние годы все больше внимания приковывается к почве с точки зрения того, что она служит одним из важнейших регуляторов потоков углерода — эмиссии парниковых газов и депонирования в почву излишнего углерода, который человек производит в процессе своей деятельности, используя в основном углеводородное топливо. Почва позволяет депонировать этот углерод обратно. В последнее время эта накапливающая функция регулирования потоков углерода — одна из наиболее важных для человека. — У почвы есть еще информационная функция. Что это значит? — Это значит, что в ней обитает огромное количество организмов, содержащих в себе грандиозное количество информации в виде ДНК или РНК, и запас той информации, которая есть в почве, до сих пор еще недооценен. Функций почвы как таковых на самом деле значительно больше, чем известные нам сегодня. — То, что мы «закатаны в асфальт», живем уже не на почве, — это плохо или нормально? — Безусловно, среда в городе совершенно другая, нежели в природных экосистемах. Жара в городе сильнее, потому что тут есть раскаленные поверхности. Когда у нас почва открытая, она «дышит» — в ней огромное количество животных, микроорганизмов, корней, они все испаряют влагу, выдыхают углекислый газ или производят другие газы. Она находится в балансе с окружающей атмосферой над почвой. Конечно, когда все это закрыто асфальтом, связи нарушаются, микроклимат в городе совсем другой. Поэтому очень важно иметь хоть какие-то зеленые участки, вплоть до искусственных газонов. Еще важный вопрос, и он меня волнует как человека, связанного с почвенной биотой: в городах происходит бесконечный процесс очищения после опадания листьев, когда их собирают и увозят, — это очень сильно нарушает функционирование экосистем, в том числе и почвы. — Этого делать не надо? — Тут есть чисто утилитарная мотивация: у нас не будут расти газоны, будет развиваться какая-то сорная растительность… Но если мы говорим с точки зрения этих экосистем, то, конечно, оставлять листву значительно более правильно, и это во многом будет способствовать самоподдержанию экосистем. Вот пример. Я только что был на Глобальной конференции по изучению почвенного биоразнообразия в Дублине. Речь там шла обо всех организмах, которые живут в почве. 80% докладов было о микроорганизмах — грибах, бактериях, археях. В общем, конференция была посвящена всему живому, что мы можем найти в почве. В свободное время я ходил по паркам и обнаружил, что во многих местах стоят указатели, где написано: экосистема сформирована таким образом, чтобы поддерживать естественное биоразнообразие. Например, газоны и кусты как-то ограничены, под ними разложены кучками спиленные бревнышки, кое-где совсем не убран никакой растительный опад и стоит табличка: «Для сохранения биоразнообразия». Ведь многие организмы живут именно в том, что мы убираем: в опаде, в бревнах, ветках. И это поддерживает функционирование экосистем — они сами способны обеспечивать себя в долгосрочной перспективе. Цикл не прерывается, если мы не выносим питательные вещества в форме растительного опада, они продолжают естественным образом функционировать. И это привлекает много видов, в том числе охраняемых. Такая практика мне очень понравилась. — Понятно, что не надо убирать опавшие листья. Но нужно ли убирать отходы жизнедеятельности за своим питомцем? Тут есть полярно противоположные точки зрения. — Мы живем в городе. Это пространство людей, и мы должны заботиться не только об их здоровье, но и о комфорте. Да, собачьи фекалии — это естественный продукт, но ни в одной экосистеме нет такой плотности собак, как в наших парках. Если у нас по одному и тому же газону проходит сотня собак за день, с продуктами их жизнедеятельности никакая экосистема не справится. Плюс город так устроен, что в нем многие элементы биоразнообразия, которые связаны с утилизацией помета, просто отсутствуют. Например, жуков-навозников в городе практически нет. Раньше, когда были лошади, они присутствовали в парках. Сейчас они сюда не прилетают. Вообще численность копрофагов (насекомых, поедающих экскременты) сейчас в городах небольшая. Они не смогут справиться с тем пометом, который оставляют собаки. Поэтому в этом случае я на техногенной стороне — надо убирать. — Согласна с вами. Поговорим о вашей лаборатории: что важного и уникального вы делаете в данном направлении? — Наша лаборатория была создана в 1993 г., в этом году нам 30 лет. Ее создал академик Глеб Всеволодович Добровольский, один из ведущих наших почвоведов, который прожил почти 100 лет. Он в то неспокойное время, когда нужно было сохранить то, что имеется, наоборот, создал направление, сейчас одно из самых востребованных в мире. В начале 1990-х гг. мало кто занимался изучением функционирования почв. У нас в лаборатории есть классические почвоведы, которые занимаются почвами, есть почвенные микробиологи и почвенные зоологи. Особенность нашей лаборатории в том, что мы пытаемся выстраивать взаимодействие между животными, микробами и почвой и смотреть, как они между собой связаны, как происходит их функционирование в широком смысле. Наши почвоведы, например, участвовали в составлении глобальной карты запасов углерода в почве. Составлена карта запасов углерода в почве на территории России, показывающая прогнозные и аналитические данные: где и сколько в почве содержится углерода. Это важно в том числе для расчетов эмиссии углерода из почвы, для оценок, кто кому должен, если переходить к оценке так называемых карбоновых кредитов, и т.д. Наши почвенные зоологи очень активно вовлечены в оценки глобального распределения почвенных животных и их участия в процессах, тоже в больших масштабах. — Существует ли карта, где нарисовано, на каких глубинах и какие организмы могут жить? — Такой карты еще нет. Но надо сказать, что животные в основном живут в самом верхнем слое — 10–15 см. Там живет порядка 90% всего почвенного биоразнообразия. — А глубже? — У наших коллег в лаборатории почвенной зоологии был проект по глубокопочвенной фауне, они докапывались до 2 м. Там тоже есть жизнь — иногда по корням туда уходят мелкие животные. Конечно, их там очень мало, но они там встречаются. — А на какой глубине нет жизни? — По крайней мере, на той глубине, которая представляет собой почву, до подстилающей породы, все равно есть жизнь. В конечном счете там есть микроорганизмы (бактерии, археи, грибы): они проникают очень глубоко. В грунтовых водах всегда есть жизнь. Но когда мы сталкиваемся с подстилающей породой, там формально проходит граница биосферы, и дальше жизнь не идет. — Доводится ли вам открывать новые почвенные организмы? — Я бы сказал, что это рутинный процесс. Их приходится описывать постоянно — все время появляются новые виды почвенных животных. В нашей лаборатории не так много систематиков, но в соседней лаборатории, например, они есть. Например, в прошлом году Анатолий Борисович Бабенко открыл около 30 видов коллембол, или ногохвосток, а Сергей Ильич Головач — около 20 видов двупарноногих многоножек. Я описал несколько видов мокриц. Тут дело не в том, чтобы их найти, а в том, чтобы описать, доказать, что это новый вид, напечатать статью. Это довольно трудоемкий процесс. Но, по некоторым оценкам, мы не знаем чуть ли не 90% разнообразия. Особенно в тропиках. Когда люди приезжают собирать почвенных животных, оказывается, что определить большинство групп до вида невозможно, потому что они не описаны. Моя коллега работала с коллекцией пауков из бельгийского Конго, и у нее 90–95% видов пауков были не описаны. Она сделала в течение своего проекта, сколько могла, но львиная доля экземпляров так и остались без описания. — Какой самый удивительный подземный вид, с которым вам довелось столкнуться? — Мне не пришлось это видеть лично, но в 1970-е гг. открыли гигантских дождевых червей, о существовании которых ранее было неизвестно. Это дождевые черви длиной 1,5–2 м и диаметром 5–7 см. Размером — приличная змея. Открыли их на юге Франции, в самых курортных районах, где, казалось бы, все изучено. Они живут на большой глубине, как раз на границе почвенного профиля и подстилающей породы, там, где аккумулируются потоки грунтовых вод. Вода — довольно питательная для них среда, они строят ходы и довольно шустро там бегают. Их не могли оттуда выловить довольно долго. Потом оказалось, что этих дождевых червей много по всему миру, это реальные животные длиной в 1,5 м. Из забавных существ, с которыми мне приходилось сталкиваться, — тихоходки, самые фантастические твари, обитающие под землей. Они чрезвычайно милые внешне, я видел плюшевых тихоходок в детских магазинах. — Какой интересный способ рассказать людям о подземном мире! — Это важная вещь. На конференции по биоразнообразию почв присутствует довольно много людей, которые занимаются продвижением знания о почвенной биоте, о почве на мировом уровне. Например, создан консорциум Global Soil Biodiversity Initiative — Инициатива по продвижению изучения биоразнообразия. Они проводят вебинары, регулярно собирают конференции. Одна из важнейших проблем, которую они обсуждают, — люди во всем мире не знают о почвенных животных и ими не интересуются. Пока эти животные не станут тебе чем-то симпатичными, они не будут вызывать интереса. Тихоходки — это один из таких путей. — Какие они? — Это довольно мелкие животные (около 1 мм), которые живут в почвенной влаге и питаются соками мхов. Неприметные существа. Но они очень интересны с точки зрения экологии: например, могут переносить чрезвычайно высокие уровни радиации. Тихоходок выносили в открытый космос, потом возвращали обратно — они оживали и продолжали жить. Их охлаждали до ˗273º С, они оживали. Это одни из самых живучих существ. Они могут пережить экстремальные воздействия, когда они обезвоживаются, превращаются в сухие корочки, но продолжают при этом быть живыми организмами, хотя все процессы там остановлены. — А можно у них чему-то научиться, перенять эти навыки? Например, для путешествия в космосе, где, как известно, царит жесткое излучение, на дальние расстояния? — Потенциально — да. На конференции я увидел, что почвенно-зоологические исследования переходят на молекулярно-генетический уровень. Такие работы ведутся и у нас. То, что делается на человеке, на крупных позвоночных животных, на растениях, пришло и в почвенную зоологию и экологию. Например, можно смотреть, какие гены задействуются у тех же тихоходок в случае, когда происходит экстремальное воздействие, что им помогает его пережить. Вполне возможно, что какие-то из этих генов есть и у нас, но они не включаются или не работают. Если их как-то экспрессировать в нужный момент, они, может быть, окажутся очень кстати. Понятно, что мы не можем схлопнуться до сухой корочки и перелетать в космосе, будучи абсолютно обезвоженными, что могут делать тихоходки, но какие-то пути к анализу этого состояния вполне возможны. — Известно, что некоторые из существ, живущих под землей, обладают удивительными свойствами. Например, голые землекопы не болеют раком и очень долго живут. Или недавно в Сибири, под Красноярском, нашли светящихся червей — непонятно, зачем они светятся, ведь это лишние, казалось бы, энергозатраты. Приходилось ли вам встречаться с чем-то необъяснимым и удивительным? — Кстати, светящимися червями у нас в лаборатории тоже занимаются. Из того, что мы видели удивительного под землей, можно упомянуть двупарноногих многоножек, кивсяков. Они бывают крупные, бегают по поверхности. Это животные, которые могут содержать в себе огромное количество ядовитых веществ, например синильной кислоты. Когда их собираешь без перчаток, кожа на руках белеет — отмирает, такие там высокие концентрации кислоты. При этом сами они от этого совершенно не страдают — они полностью изолированы внешне от этой кислоты. Их почти никто не ест, у них практически нет врагов. Совершенно удивительно, как они в таких больших концентрациях производят ядовитые вещества. — Среди изучаемых вами существ есть долгожители? — У беспозвоночных этот эффект достигается ограничением среды. Каждое беспозвоночное или насекомое стремится как можно скорее завершить свой жизненный цикл, пройти от яйца до того, чтобы произвести следующее поколение. Они ограничены обычно несколькими факторами, в том числе температурой. Жизненный цикл удлиняется при продвижении в высокие широты. Те насекомые, которые могут завершить жизненный цикл в течение года или несколько раз за год в наших широтах, где-нибудь в Арктике делают это в течение нескольких лет. Второе — это ресурсы, белок, который они получают как пищу. Поэтому мы наблюдаем явления цикад, которые в личиночной стадии живут 11 лет, потом линяют и превращаются в цикаду. Что им мешает сделать это быстрее, почему они должны жить столько лет в почве? Потому что личинки цикад питаются корнями растений, в которых очень мало белка. А им, чтобы построить тело (а цикада — это крупное насекомое), нужно этот белок набрать. — То, что вы занимаетесь почвой, накладывает отпечаток на ваш образ жизни? Вы более внимательны, чем обычный человек? Когда идете по земле, обращаете внимание на то, что у вас под ногами? — Говорят, индусы ходят босиком так, чтобы не раздавить муравья. Мне всегда было интересно: почему они ограничиваются уровнем муравья? Есть же более мелкие животные. Где проходит эта граница, на которой мы можем наступить на организм, а где не можем? Конечно, мне всегда любопытно посмотреть, что есть еще мельче и еще симпатичнее. — Поэтому вы ходите с микроскопом? — Ну, нет. Я занимаюсь систематикой мокриц, собираю их, определяю, поэтому везде заглядываю под пни и коряги. Мои дети уже привыкли к этому, помогают мне все время где-нибудь что-нибудь поймать. Всегда находится что-нибудь интересное, даже в изученных местах — появляются виды-вселенцы, например. Сейчас происходит постоянное перемешивание почвенной фауны. Многие виды активно проникают в новые для них экосистемы буквально на глазах одного поколения, на моих собственных. В некоторых городах количество видов мокриц и дождевых червей увеличивается за счет вселенцев очень быстро. Даже прогуливаясь по одним и тем же паркам где-нибудь в Москве, все время можно найти что-нибудь интересное. Конечно, я все время хожу и смотрю под ноги. — Наверное, это не менее интересно, чем астроному созерцать звезды — это тоже своего рода целая вселенная? — Да, так и есть. Многие из этих существ довольно симпатичные. Конечно, когда я говорю, что занимаюсь мокрицами, у многих это вызывает отторжение. Я веду занятия у студентов небиологических специальностей по почвенной биологии, они начинают фыркать. А потом смотрят в микроскоп и говорят: «Ой, какая у него мордашка симпатичная! Ой, он весь пушистый!» Знакомство с живыми объектами побуждает людей их изучать. А когда ты в это погружаешься, становишься более дружелюбным к этому объекту. Это очень помогает: дети наших сотрудников спокойно хватают кивсяков, мокриц, приносят, изучают, их не боятся. И мне кажется, что это важно. — Константин Брониславович, как должен вести себя человек с точки зрения почвенной экологии в парке, в лесу? Что делать нельзя? — Очень важно выносить за собой мусор. Даже если вам кажется, что это легко разлагается, он может нести за собой продукты разложения, которые отравляют почву. Важно выносить пластик. Сейчас много экспериментов по поводу того, как ведет себя пластик в природе. Просто лежащий на почве пластиковый пакет увеличивает температуру, как теплица. Особенно это сказывается на микробах. Меняется ритм их жизни, и это может понемногу повлиять на все процессы, которые происходят в почве. Я поехал в Дублине за город, вышел на море. Стоит огромный каменный постамент, на нем написано: «Каждый раз, когда вы идете на пляж, унесите с собой в мусор три кусочка пластика». Знаете, на меня это подействовало — я собрал и выбросил. Так же мы делаем с детьми: если я вижу, что валяется пластиковый пакет, я не гнушаюсь его поднять и выбросить за того человека, который об этом не подумал. Поэтому я бы сказал, что самое главное — выносить мусор. Интервью проведено при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ и Российской академии наук