Изучение, охрана и рациональное использование растительного мира

Подготовлен к печати ХI том сводки «Флора Восточной Европы», содержащий характеристики 35 семейств высших растений с 204 родами и 980 видами; он завершает 30-летнее изучение этой территории. Продолжена работа по подготовке и публикации «Определителя лишайников России», «Определителя грибов России», многотомной сводки «Растения Центральной Азии» (БИН РАН); завершена «Флора Сибири», подготовлен к печати первый том «Флоры Алтая» (ЦСБС СО РАН). Опубликован первый том «Критического конспекта флоры Кавказа», содержащий полную сводку сосудистых растений от псилотовых до голосеменных с их синонимикой и данными об ареалах, а также ботанико-географическое районирование региона. Итоговым результатом многолетних исследований флоры Вьетнама стали три коллективных монографии, в том числе обзор одного из крупнейших семейств – орхидных (897 видов); 16 видов описаны как новые. (БИН РАН)

На основе оригинальной базы флористических данных впервые проведен сравнительный анализ и установлены основные закономерности и уровни видового и родового эндемизма флор Восточной Азии, включая Восточную Сибирь, Российский Дальний Восток, Монголию, Восточный Китай, Корею, Тайвань и Японию. Тропические роды, составляющие до 80 % флоры на 20º северной широты, практически исчезают на 55- 60º северной широты, тогда как для умеренных родов характерна обратная закономерность. Наиболее резкий градиент в распределении флоры наблюдается на 40º северной широты, что соответствует изотерме положительных зимних температур. (БПИ ДВО РАН; Музей естественной истории, Иллинойс, США; Ботанический институт АН Китая; Университет Андонга, Республика Корея)

Изучена структура флоры Волго-Ахтубинской поймы и дельты р. Волги; зарегистрировано 1010 видов, в том числе 200 – адвентивных, преимущественно средиземноморского (31,5%) и североамериканского (22%) происхождения. В большей степени (71%) проникновение адвентивных видов происходит стихийно. Составлен конспект альгофлоры планктона нижневолжских водохранилищ и их основных притоков, включающий 1898 видов, разновидностей и форм водорослей;

определена таксономическая, географическая и экологическая структура альгофлоры. (ИЭВБ РАН)

Определен полный видовой состав фитопланктона лиманов Восточного Приазовья и Азовского моря. Установлено, что в условиях частичной изоляции от Мирового океана здесь сформировалась флора, типичная для внутренних водоемов. Виды морского происхождения составдяют не более 30% флоры Азовского моря и 5% флоры лиманов. (ММБИ КНЦ РАН)

Всесторонне охарактеризована роль лишайников в арктических и бореальных высокогорьях, их участие в выветривании горных пород, почвообразовании и пищевых цепях. (ИЭРиЖ УрО РАН)

Создана информационно-поисковая База данных «Справочник по числам хросомом сем. Маревые». Установлено, что для многих видов этого семейства характерна разной степень полиплоидии – от ди- до декаплоидного уровня. На территории Сибири числа хромосом определены для 75% видов маревых. (ЦСБС СО РАН)

На примере 2500 видов прослежено на молекулярном и морфологическом уровнях развитие различий в организации флоэмного транспорта древесных и травянистых форм. Сдана в печать монография «Транспортная система сосудистых растений». (БИН РАН)

Подготовлена и опубликована «Стратегия ботанических садов России по сохранению биоразнообразия растений». (ГБС РАН)

Разработан цифровой вариант карты растительности Корякского АО в масштабе 1 : 200000. Обобщены материалы по растительности Магаданской области. (ИБПС ДВО РАН)

Завершен очередной этап анализа результатов интродукции видов древесных растений в Сибири; изучены 766 видов из 129 родов и 40 семейств деревьев, кустарников, полукустарников и древесных лиан, перспективных для выращивания в условиях Южной Сибири. (ЦСБС СО РАН)

Общая генетика

Опубликована коллективная монография «Генофонд и геногеография народонаселения», т.2. «Геногеографический атлас населения России и сопредельных стран» Помимо многочисленных карт распределения частот полиморфных генов человека в Северной Евразии и маркеров митохондриальной ДНК атлас содержит интегральные карты североевроазийского генофонда, включая карты гетерозиготности и межпопуляционного генного разнообразия, а также карты основных направлений географической изменчивости генофонда. (ИОГЕН РАН). На основании данных об изменчивости митохондриальной ДНК и нерекомбинирующих участков Y-хромосомы охарактеризованы структура и разнообразие ряда этнических групп Северной Евразии, реконструированы наиболее древние этапы формирования генофондов монголоидного населения этого региона. (ИБПС ДВО РАН)

Подведены итоги 10-летних исследований цитогенетического статуса космонавтов, принимавших участие в полетах на орбитальных станциях. Полученные результаты позволяют прогнозировать генетический риск, обусловленный продолжительностью пребывания в космосе.

Для исследований молекулярных механизмов генетических процессов, а также для поиска новых регуляторных элементов геномов и изучения структурно-функциональных особенностей генетической информации про- и эукаритических организмов предложена репортерная система, основанная на высокой активности и термостабильности лихеназы.

Обоснованы генетические принципы искусственного воспроизводства и рационального промысла популяций лососей; проведено исследование генетических эффектов промысла, искусственного воспроизводства, акклиматизации. (ИОГЕН РАН)

Открыт новый ген SuUR, который участвует в управлении репликацией ДНК в районах интеркалярного гетерохроматина. В мутантах по исследуемому гену эти районы не только заканчивают репликацию раньше нормы, но и полностью политенизируются. Исследована эктопическая экспрессия гена SuUR в системе GAL4-UAS. Установлено, что ее проявление различается в политенных и диплоидных тканях и усиливается при мутации в генах Е2F и mus209. (ИЦГ СО РАН)

Идентифицирован новый ген, кодирующий белок-антипортер, ответственный за резистентность клеток цианобактерий к гербициду параквату.

Разработаны принципы организации формализованной количественной оценки потенциальной мутагенной и канцерогенной опасности химических соединений для человека по результатам их биотестирования и статистического анализа связи между структурой и активностью. (ИОГЕН РАН)

С помощью метода хромосомной живописи проведено детальное сравнение геномов человека и трех видов древнейшей ветви плацентарных млекопитающих: индийского и африканского слонов и трубкозуба. Установлено, что трубкозуб имеет геном, по своей структуре наиболее близкий к структуре предполагаемого предка млекопитающих. (ИЦГ СО РАН)

С использованием ферментных молекулярно-генетических маркеров завершены исследования популяционно-генетической структуры лиственницы Сукачева на Урале. (БСИ УНЦ РАН)

Биология развития

Открыты новые нейрогены – sip-1 и семейства d4, контролирующие развитие нервных клеток коры головного мозга млекопитающих. Гены, гомологичные генам семейства d4, присутствуют и у дрозофилы. Подробно изучены закономерности их развития в онтогенезе.

В ходе регенерации хрусталика и сетчатки у взрослых тритонов впервые локализована мРНК гена Prox1. Экспрессия этого гена в регенерирующем хрусталике максимальна в активно пролиферирующих клетках. В нативной и регенерирующей сетчатке максимальный уровень экспрессии гена обнаружен в зоне локализации мультипотентных клеток. Возможно, что ген Prox1 кодирует фактор транскрипции, контролирующий пролиферацию и дифференцировку клеток в процессе регенерации хрусталика и сетчатки.

На начальных стадиях дифференцировки эмбриональных стволовых клеток выявлена экспрессия гомеобоксных регуляторных генов семейств POU, Pax, Prox и Ptx, контролирующих процессы детерминации и дифференцировки.

При изучении нейральных стволовых клеток человека (НСК) в культуре ткани и при трансплантации в травмированный головной и спинной мозг крыс установлено, что микроокружение, которое формируется при патологии, стимулирует миграцию НСК в нейрогенных областях; в интактном мозге это не наблюдается. (ИБР РАН)

Получены трофобластные стволовые (ТС) клеточные линии обыкновенной полевки (до сих у млекопитающих ТС клеточные линии были получены только у мыши). Наличие ТС клеточных линий, которые могут дифференцироваться in vitro в трофобластные типы клеток, открывает новые возможности для выяснения функции и регуляции экспрессии генов, важных для развития трофобластной линии у млекопитающих, а также представляет новую модельную систему in vitro для изучения импринтипрованной инактивации Х-хромосомы. (ИЦГ СО РАН)

Показано, что при регенерации у иглокожих может происходить полная смена фенотипа дифференцированных клеток. Наличие механизмов, осуществляющих кардинальную перестройку работы генома специализированных клеток, делает иглокожих удобными объектами для изучения проблем функционирования стволовых клеточных систем, совершенствования методов трансплантации и тканевой репарации. (ИБМ ДВО РАН)

При изучении механизмов экспрессии генов в ходе миогенеза рыб показано, что легкие цепи миозина ЛЦ1 и ЛЦ3 в скелетных мышцах вьюна кодируются разными генами. (ИБР РАН)

Лесоведение

Сформирована база данных по лесам, включающая материалы государственных учетов лесов, выборочные данные лесоустройства, результаты научно-исследовательских и проектно-изыскательских работ. Установлено, что в целом экономический и ресурсный потенциал лесов России остается достаточно высоким и может вносить более существенный вклад в обеспечение экологической безопасности и устойчивое развитие страны. Развита концепция устойчивого лесопользования и управления лесными ресурсами, учитывающая многофункциональную роль лесов как регулятора глобальных биосферных процессов, источника вовлеченных в хозяйственную деятельность сырьевых ресурсов и экологического каркаса территории. (ЦЭПЛ РАН)

Разработана высокоэффективная методика изучения таксационной и морфологической структуры лесов Сибири на основе лазерной и цифровой фото- и видеосъемки, цифровой спутниковой съемки и трехмерного компьютерного анализа изображений; с ее помощью выявлены закономерности таксационного строения и динамики фитомассы в насаждениях. (ИЛ СО РАН).

Обоснованы принципы, методология и оценка биоразнообразия лесов Северной Евразии. Разработаны методы оценки сукцессионного состояния лесных сообществ. Выявлены факторы изменения биоразнообразия лесов под влиянием природных и антропогенных факторов. Определены параметры и индикаторы биоразнообразия с учетом их значимости в лесообразовательном процессе. Разработаны процедуры мониторинга биоразнообразия лесного покрова, включая использование данных наземных исследований и дистанционного зондирования. Сформирована компьютерная база данных, которая включает перечень синтаксонов лесной растительности Европейской России. Выявлены региональные особенности мониторинга биоразнообразия лесных экосистем.

Изучены характер и масштабы катастрофических воздействий природных и антропогенных факторов (лесных пожаров, насекомых-вредителей, промышленных загрязнений) на лесные экосистемы. Установлены пространственно-временные закономерности катастрофических воздействий и разработаны методические подходы к их прогнозированию. Разработаны методы картирования поврежденных пожарами лесов и участков повреждений лесов насекомыми вредителями по данным спутниковых наблюдений низкого среднего пространственного разрешения TERRA-MODIS. Система аэрокосмического мониторинга массового размножения вредных насекомых леса может служить информационной поддержкой для принятия управленческих решений по борьбе с вредителями леса. (ЦЭПЛ РАН)

Разработана концепция ценотипов основных лесообразующих пород России; в качестве показателей использованы морфологические, экофизиологические и геоботанические характеристики видов, особенности их возобновительной и сукцессионной стратегий, адаптивные реакции на изменение ведущих экологических факторов, рейтинговое положение в системах функциональной, природоохранной и сырьевой организации природно-территориальных комплексов. (ИЛАН РАН)

Проведен комплексный анализ биоты грибов, ассоциированных с хвойными породами Дальнего Востока. Выявлен порог поражаемости дальневосточных пятихвойных сосен возбудителем пузырчатой ржавчины. Найден неизвестный в России потенциально опасный патоген лиственницы – ржавчинный гриб. Обнаружено пять новых для России видов сумчатых грибов, паразитирующих на хвое сосен. Установлено, что основными возбудителями болезней сеянцев хвойных на Дальнем Востоке являются почвенные грибы. (БПИ ДВО РАН)

Установлено, что среди факторов, которые могут способствовать инвазии, адаптации и распространению на территории России сосновой древесной нематоды Bursaphelenchus xylophilus, вызывающей гибель хвойных пород, важную роль могут играть температурные условия. Составлена карта регионов России, где возможно проявление этого заболевания; определены предполагаемые пути его проникновения. (ИНПА РАН)

Гидробиология и ихтиология

Для волжских водохранилищ показано, что микробиальные планктонные сообщества (микробиальная «петля»), включающие гетеротрофных бактерий, мелких цианобактерий, эукариотные водоросли, микроскопические грибы, гетеротрофных флагеллят и инфузорий, составляют, в среднем за вегетационный сезон 30% суммарной биомассы планктона; необходим их количественный учет при оценке суммарной биомассы пелагических гидробионтов. (ИБВВ РАН)

Многолетние исследования структуры и потоков вещества и энергии в экосистемах озер, рек и эстуариев позволили сформулировать основные принципы прогнозирования продуктивности водных экосистем, в основе которых лежат балансовые и динамические модели, имитирующие поток вещества от первичных продуцентов к консументам разных трофических уровней. (ЗИН РАН)

Реинтродукция речного бобра и стремительная экспансия в бассейне р. Волги вызвала существенные изменения экосистем малых рек; в них численность и биомасса зоопланктона растет, а разнообразие, численность и биомасса бентосных организмов и рыб падает. Пищевые сети в реках, заселенных бобрами, и тех, где бобры отсутствуют, существенно различаются. Зоопланктон бобровых прудов формирует мощный биофильтр, восстанавливающий качество воды. (ИПЭЭ РАН, ИБВВ РАН). Впервые изучены и количественно оценены экологические и лесохозяйственные последствия поселения бобров на лесных осушительных магистральных каналах; установлено, что в местах поселения бобров эффективность осушительной сети резко снижается. (ИЛАН РАН, ИБ КарНЦ РАН)

Выявлены биохимические механизмы мигрирующих и немигрирующих группировок у молоди атлантического лосося. Мигрирующие группировки используют летом притоки, имеющие по сравнению с главным руслом лучшие кормовые условия. Они характеризуются более активными процессами аэробного метаболизма, биосинтеза и накопления питательных веществ. (ИПЭЭ РАН, ИБ КарНЦ РАН)

Подведены итоги почти полувекового изучения структуры сообществ рыб в бассейне Средней Волги и ее изменения после образования Волжских водохранилищ. В настоящее время здесь обитает 55 видов рыб. Сократилось число реофильных рыб, стало больше лимнофильных с преобладанием карповых и окуневых. Выявилась тенденция к позднему и растянутому нересту. Сообщества рыб малых рек бассейна Волги представлены эврибионтными видами, наиболее устойчивыми к антропогенному загрязнению, но не имеющими промыслового значения. (ИЭВБ РАН)

Выявлены филогеографические закономерности формирования и расселения гольцов рода Salvelinus в северной Пацифике. Показано, что центром происхождения видов этого рода являются Японское море и южная часть Охотского моря. Дивергенция видов гольцов этого рода началась на границе плиоцена и плейстоцена и в дальнейшем проходила в периоды плейстоценовых оледенений. Полученные данные могут быть использованы для уточнения ареалов эндемичных видов, понимания популяционно-генетической структуры, определения путей и масштабов миграций видов и их рационального промысла. (ИБМ ДВО РАН)

Проведено сравнительное исследование фауны инфузорий Саратовского водохранилища и водоемов поймы, надпойменных террас и водоразделов. Зарегистрирован 141 вид инфузорий перифитона, причем 58 видов отмечены впервые для Саратовского водохранилища, а 48 видов – для Волжского бассейна. (ИЭВБ РАН)

Создана уникальная база данных, содержащая результаты сборов и обработки материалов 36-летнего круглогодичного мониторинга основных гидрологических параметров, видового состава и показателей обилия зоопланктона на разных глубинах Белого моря; столь подробных длительных рядов наблюдений за состоянием экосистем пелагиали моря до сих пор не существовало. (ЗИН РАН)

Проанализированы и обобщены данные многолетнего изучения первичной продукции всех групп автотрофных организмов различных биотопов и экологических зон Баренцова моря. Впервые оценена доля каждой группы в суммарной продукции фитоценозов и показано, что в образование и поддержание повышенного уровня биопродуктивности прибрежных областей этого водоема основной вклад вносят водоросли-макрофиты и организмы микрофитобентоса. (ММБИ КНЦ РАН)

На примере озера Неро (Ярославская область) впервые в мировой лимнологии показано наличие нового класса водоемов, в которых в течение вегетационного сезона отсутствуют все неорганические формы важнейших биогенных элементов – азота, фосфора и растворенного кремния. Установлено, что в создании такой необычной ситуации значительную роль играют макрофиты, продукция которых только в 4 раза меньше продукции фитопланктона. (ИБВВ РАН)