КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер 18-74-00010

НазваниеРаспространение и многолетняя динамика брюхоногих моллюсков шельфовых морей восточной Арктики

РуководительНехаев Иван Олегович, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет", г Санкт-Петербург

Период выполнения при поддержке РНФ 07.2018 - 06.2020 

Конкурс№29 - Конкурс 2018 года по мероприятию «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными.

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни, 04-103 - Гидробиология и ихтиология

Ключевые словаБаренцево море, Арктика, изменение климата, брюхоногие моллюски, экология, фауна, экологический мониторинг, систематика

Код ГРНТИ34.35.33


СтатусУспешно завершен


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Несмотря на длительную историю изучения арктической донной фауны, большинство исследований до сих пор носит описательный характер. Многие закономерности и обуславливающие их причины не могут быть выявлены в ходе однократных исследований, проводимых стандартными гидробиологическими методами. Данный проект будет ориентирован на проверку основных предположений о причинах пространственной и временной неоднородности населения раковинных брюхоногих моллюсков шельфовых морей восточной Арктики. Раковинные брюхоногие моллюски являются экологически и таксономически богатой группой и для них характерны те же тенденции в распространении, что и для остальных представителей макрозообентоса. Частными задачами станут поиск факторов, обуславливающих существование крупных фаунистических ассоциаций брюхоногих моллюсков в морях восточной Арктики. Для этого будет проведена инвентаризация фауны брюхоногих моллюсков региона, выявлены особенности локального распространения. Также будет выявлена филогеографическая структура массовых видов. Это позволит сопоставить филогеографические и фаунистические границы. Другим направлением работы станет выявление многолетней динамики видового обилия. Для этого будут использованы данные, полученные в ходе длительных мониторинговых исследований на разрезе «Кольский меридиан», у берегов Мурмана и в Белом море. Будет проверено предположение о влиянии климатических изменений на распространение раковинных брюхоногих моллюсков. В ходе выполнения проекта планируется подготовка определителя раковинных брюхоногих моллюсков восточной Арктики. Результаты работ по проекту позволят оценить уязвимость донной фауны региона как к глобальным (климатические изменения), так и к локальным угрозам.

Ожидаемые результаты
В ходе выполнение проекта планируется получить сведения о закономерностях пространственного распространения брюхоногих моллюсков в восточной Арктике. Также будет проанализирована многолетняя и сезонная динамика видового разнообразия и количественных показателей моллюсков. Основой для получения этих результатов станет инвентаризация недавних сборов моллюсков и музейных коллекций. Для изучения неоднородности донного населения морей Восточной Арктики будет применён комплексный подход, включающий как фаунистический анализ, на основании которого будут выделены крупные видовые комплексы так и филогеографические исследования широко распространённых видов. Совместный анализ полученных результатов даст возможность проверить соответствие границ крупных фаунистических комплексов, филогенетическим границам. Подобный подход является новым и к нему в мировой практике прибегали крайне редко, для решения более частных задач. Для выявления возможных изменений фауны раковинных Gastropoda под влиянием климата будут изучены как современные сборы, так и музейные коллекции для отдельных районов, в которых проводились гидробиологические исследования на протяжении длительного периода времени (Мурманское побережье, разрез «Кольский меридиан» в Баренцевом море). Будут оценены возможные методические погрешности и даны рекомендации по улучшению методики изучения динамики населения фауны макрозообентоса. Результаты работ по проекту также позволят оценить уязвимость донной фауны региона как к глобальным (климатические изменения), так и к локальным угрозам. В ходе выполнения проекта планируется работа над подготовкой определителя брюхоногих моллюсков Арктических морей России.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2018 году
1. В ходе первого года работ по проекту был обобщён огромный массив данных по распространению раковинных брюхоногих моллюсков. Эта работа необходима для мониторинга и сохранения арктических экосистем, которые находятся под влиянием климатических изменений и деятельности человека. Был составлен видовой список брюхоногих моллюсков, включающий 285 видов. Достоверность находок видов, обитание которых на территории изучаемого региона вызывает сомнение была проверена по коллекциям Зоологического института РАН. Особое внимание было уделено малоизученными группам брюхоногих моллюсков. Два вида было описано впервые для науки. 2. Другим направлением работ по проекту стало изучение моллюсков, собранных на разрезе «Кольский Меридиан», который является старейшей мониторинговой площадкой в Баренцевом море, а возможно и во всей Арктике. Разрез представляет собой группу станций (мест, в которых проводятся исследования), на каждой из которых собирают данные начиная с конца 19-ого века. Исследования на разрезе велись (и ведутся до сих пор) практически ежегодно, однако информация о них крайне редко публикуются, поэтому основным источников информации лужат научные коллекции, хранящиеся в Зоологическом институте РАН. Нами были пересмотрены все экземпляры моллюсков, собранные на разрезе и сохранившиеся до настоящего времени. Основным результатом исследования стало выявление неполноты музейных коллекций и, соответственно невысокой степени их пригодности для мониторинговых исследований. В настоящее время видовые списки (как для всей евразийской Арктики, так и для основных её регионов), составленные на основе музейных коллекций являются основными источниками информации о распространении донных организмов, а обнаружение видов, отсутствующих в коллекциях часто бездоказательно трактуется как изменение ареалов. На наш взгляд депонирование материалов в публичные коллекции должно являться необходимым условием для долгосрочных мониторинговых программ. 3. В период с 10-ого июля по 2-ое августа 2018 – участие в рейсе экспедиции «Арктический плавучий университет – 2018» на НИС «Профессор Молчанов». Основной целью работы в этой экспедиции являлся сбор материала для дальнейших молекулярно-филогенетических, филогеографических и фаунистических исследований в труднодоступных районах северной части Баренцева и Карского морей. Были исследованы брюхоногие моллюски, обитающие у северной части архипелага Новая Земля – одного из наименее изученных районов Баренцева моря. Материал был отобран в четырёх районах: залив Бухта Благополучия, залив Русская гавань, залив Ледяная гавань, район мыса Желания до глубины 50 м. Были обнаружены нехарактерные для Арктических мелководий сообщества с преобладанием Lacuna vincta, Margerites helicinus и Testudinalia tessulata. В целом фауна моллюсков, выявленная у северного побережья Новой Земли оказалась более схожей с таковыми бореальных районов (Мурманское побережье, Белое море), чем с арктическими (фьорды Шпицбергена, Земля Франца Иосифа). Северная часть Новой Земли является одним из наиболее холодных прибрежных районов Баренцева моря, поэтому обнаружение нехарактерных для Арктики видовых комплексов не связаны с температурными условиями. В качестве гипотез формирования сообществ бореального облика можно предположить а) влияние прибрежного новоземельского течения, или б) существование у берегов Новой Земли рефугия (места, где могли выживать организмы при неблагоприятных условиях) во время последнего ледникового периода. 4. Одним из объектов изучения стали моллюски Boreocingula martyni. Эти улитки относятся к плохо изученному семейству Rissoidae. У всех вскрытых самок Boreocingula martyni были обнаружены недоразвитые мужские копулятивные органы. Такое явление называется псевдогермафродитизм и известно у других групп моллюсков, однако у арктических микромоллюсков обнаружено впервые. Развитию псевдогермафродитизма способствуют оловоорганические загрязнители. Предлагается, что Boreocingula martyni и другие представители семейства могут быть использованы для биоиндикации арктических акваторий. Однако, для изучения этого потенциала требуются отдельные исследования.

 

Публикации

1. Кроль Е.Н., Нехаев И.О. Variation of shell shape in Solariella obscura (Vetigastropoda: Trochoidea) in the Eurasian Arctic seas and adjacent part of the Western Pacific Ocean Bulletin of Russian Far East Malacological Society, Krol E.N., Nekhaev I.O. 2018. Variation of shell shape in Solariella obscura (Vetigastropoda: Trochoidea) in the Eurasian Arctic seas and adjacent part of the Western Pacific Ocean. Bulletin of Russian Far East Malacological Society, 22 (1/2): 69-78 (год публикации - 2018)

2. Нехаев И.О. Taxonomic review of the genus Boreocingula (Gastropoda: Rissoidae) in the Arctic and cold temperate waters Polar Biology, Nekhaev I.O. 2019. Taxonomic review of the genus Boreocingula (Gastropoda: Rissoidae) in the Arctic and cold temperate waters. Polar Biology. Vol 42 (5): 889-905 https://doi.org/10.1007/s00300-019-02481-9 (год публикации - 2019) https://doi.org/10.1007/s00300-019-02481-9

3. Нехаев И.О. Redescription of Admete sadko Gorbunov, 1946 (Gastropoda: Cancellariidae) Zootaxa, Vol. 4508, No 3. p. 427–430 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.11646/zootaxa.4508.3.5

4. - Биолог СПбГУ: улитки-псевдогермафродиты могут помочь понять, насколько загрязнены моря Арктики Naked Science, - (год публикации - )


Аннотация результатов, полученных в 2019 году
Был составлен видовой список раковинных брюхоногих моллюсков Арктики включающий присутствие/отсутсвие определённого вида в каждом море. Для Баренцева моря также отдельно учитывалось присутствие/отсутствие вида в юго-западной (бореальной) части. Список базируется во-первых на опубликованных данных, во-вторых на результатах пересмотра и переопределения музейных коллекций и определения недавних сборов, выполненные в ходе текущего проекта. Всего список включает 250 видов раковинных Gastropoda. Большая часть из них – 204 вида известно из Баренцева моря (из юго-западной части Баренцева моря – 150 видов). Здесь же было отмечено наибольшее число «уникальных», то есть не известных из других морей Евразийской Арктики, видов - 63. Число видов в других исследованных морях оказалось следующим: Белое – 84 вида (1 уникальный), Карское – 124 (1 уникальный), Лаптевых – 114 (1 уникальный), Восточно-Сибирское – 93 (1 уникальный), Чукотское - 93 (19 уникальных). Краевые моря (Баренцево и Чукотское) характеризовались наиболее отличной от других морей фауной. Отдельный более детальный анализ был проведён для раковинных микрогастропод (то есть с максимальным размером раковины менее 5 мм) Евразийской Арктики. Всего в состав фауны региона входит 66 видов микрогастропод, относящихся к 17 семействам. Система большинства из них во многом базируется только на признаках раковины. Самая богатая фауна (49 видов) также известна из Баренцева моря, тогда как число известных видов в остальных морях существенно ниже (от 10 до 20 видов). Анализ функционального разнообразия микрогастропод позволил выявить три основные группы: фито- и детритофаги, обитающие на мелководьях, шельфовые виды, питающиеся фораминиферами, а также симбиотические виды. Обычно численность и биомасса раковинных микрогастропод вносит невысокий вклад в общее разнообразие экосистемы. В ходе изучения материала по семейству Skeneidae было сделано переописание вида Ganesa bujnitzkii Gorbunov, 1946. Ранее этот вид рассматривался в составе рода Skenea. В ходе изучения синтипов вида было обнаружено, что моллюски относятся к роду Leptogyra подкласса Neomphaliones. Это первое обнаружение представителей подкласса в Арктике. Все известные представители семейства Melanodrymiidae куда относится род Leptogyra известны из специфичных местообитаний, таких как метановые сипы или затонувшая древесина. Место сбора моллюсков находится на пути «трансарктического дрейфа» по которому органика из сибирских рек попадает в Гренландское море, мы можем предположить, что вероятнее всего находка может являться первым свидетельством наличия в Арктике специфичных сообществ, использующих энергию разлагающейся древесины. Ранее такие сообщества, населённые, отчасти эндемичными таксонами были известны из вод восточной Гренландии и северной Исландии. Новость на сайте СПбГУ, посвящённая находке: https://spbu.ru/news-events/novosti/uchenye-spbgu-obnaruzhili-v-arktike-redkuyu-ulitku-pitayushchuyusya-drevesinoy На основе музейных коллекций было проверено предположение о циклическом изменении ареалов моллюсков в Баренцевом море в связи с климатическими флуктуациями для двух массовых видов брюхоногих моллюсков – Puncturella noachina и Solariella varicosa. Согласно этому предположению (Galkin, 1998 и др.) на протяжении 20-ого века некоторые виды моллюсков меняли свой ареал в зависимости от долговременных (десяток лет и более) периодов отрицательных и положительных температурных аномалий. Недостатком гипотезы является её отсутсвие методов статистической проверки гипотезы. Нами этого были пересмотрены все доступные материалы по указанным видам из Баренцева моря и разработан подход для статистической обработки полученных данных. В целом гипотеза об изменениях ареалов в зависимости от долговременной фазы потепления или похолодания не подтвердилась.

 

Публикации

1. Кроль Е.Н., Нехаев И.О. Redescription of Leptogyra bujnitzkii (Gorbunov, 1946) comb. nov., the first representative of the gastropod subclass Neomphaliones from the high Arctic Zootaxa, vol. 4759 no 3, p. 446–450 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.11646/zootaxa.4759.3.13

2. Нехаев И.О., Зуев Ю.А., Русяев С.М. Nomads of northern coasts: distribution of Aporrhais pespelicani (Gastropoda: Stromboidea) in the Barents Sea Ruthenica, - (год публикации - 2020)

3. Нехаев И.О., Кроль Е.Н. A review of the genus Anatoma in the Eurasian Arctic Seas (Gastropoda: Vetigastropoda) Zoosystematica Rossica, - (год публикации - 2020)

4. Нехаев И.О., Меркульев А.В. Missing and misidentified museum specimens hinder long-term monitoring: a case study of shell-bearing gastropods from the Kola Meridian transect, Barents Sea Polar Research, - (год публикации - 2020)

5. Турсунова Л.С., Нехаев И.О. Morphometrical analysis of radulae of naticid gastropods (Caenogastropoda: Gastropoda) from the Eurasian Arctic Труды ИБВВ РАН, vol. 89: 58-61 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.24411/0320-3557-2020-10006

6. Нехаев И.О., Кроль Е.Н. Hidden under ice and mud: diversity of shell- bearing microgastropods in the eastern Arctic seas Systematics and Biodiversity, - (год публикации - 2020) https://doi.org/10.1080/14772000.2020.1785577

7. Арифулина А.Э., Нехаев И.О. Морфология переднего отдела пищеварительной системы брюхоногих моллюсков рода Admete (Neogastropoda: Cancellariidae) Евразийской Арктики Беломорская студенческая научная сессия СПбГУ – 2020. Тезисы докладов. СПб: СПбГУ, с. 94 (год публикации - 2020)

8. Арифулина А.Э., Нехаев И.О. Морфология переднего отдела пищеварительной системы некоторых арктических видов рода Admete (Caenogastropoda, Neogastropoda: Cancellariidae) Моллюски: биология, экология, эволюция и формирование малакофаун. Тезисы докладов научной конференции с международным участием. Ярославль: Филингрань., С. 11. (год публикации - 2019)

9. Кроль Е.Н., Нехаев И.О. Фауна моллюсков семейства Skeneidae в морях Евразийской Арктики (Gastropoda: Vetigastropoda) Моллюски: биология, экология, эволюция и формирование малакофаун. Тезисы докладов научной конференции с международным участием. Ярославль: Филингрань, С. 45 (год публикации - 2019)

10. Кроль Е.Н., Нехаев И.О. Skeneidae and Anatomidae in the seas of the Eurasian Arctic Abstracts of the International Seminar on Biodiversity and Evolution of Molluscs, September 26-27, 2019, Vladivostok, Russia. Vladivostok: NSCMB and RFEMS, P. 36-37 (год публикации - 2019)

11. Кроль Е.Н., Нехаев И.О. Leptogyra bujnitzkii (Gorbunov, 1946) — a first representative of gastropod subclass Neomphaliones from the high Arctic Беломорская студенческая научная сессия СПбГУ – 2020. Тезисы докладов. СПб: СПбГУ, 93 (год публикации - 2020)

12. Нехаев И.О. Разнообразие морских раковинных микрогастропод восточной Арктики Тезисы докладов научной конференции с международным участием. Ярославль: Филингрань, С. 57 (год публикации - 2019)

13. Нехаев И.О., Русяев С.М., Зуев Ю.А. Исчезающее пятно: популяция Aporrhais pespelicani на Мурмане Моллюски: биология, экология, эволюция и формирование малакофаун. Тезисы докладов научной конференции с международным участием. Ярославль: Филингрань., С. 89 (год публикации - 2019)

14. Нечаев И.О., Меркульев А.В. Museum collections as a chronicle for long-term monitoring: a case of benthic gastropods from the Kola Meridian transect (Barents Sea) 54th European Marine Biology Symposium, Dublin, Ireland, 25-29 August 2019. Book of Abstracts, p. 136 (год публикации - 2019)

15. Турсунова Л. С., Нехаев И.О. Новые данные о морфологии радулы арктических представителей семейства Naticidae (Gastropoda: Caenogastropoda) Моллюски: биология, экология, эволюция и формирование малакофаун. Тезисы докладов научной конференции с международным участием. Ярославль: Филингрань, С. 89 (год публикации - 2019)

16. - Биолог СПбГУ: улитки-псевдогермафродиты могут помочь понять, насколько загрязнены моря Арктики Сайт СПбГУ, - (год публикации - )

17. - Биолог СПбГУ: улитки-псевдогермафродиты могут помочь понять, насколько загрязнены моря Арктики Naked Science, - (год публикации - )

18. - Pseudohermaphrodite snails can help to assess how polluted the Arctic seas are EurekAlert, - (год публикации - )

19. - Ученые СПбГУ обнаружили в Арктике редкую улитку, питающуюся древесиной Сайт СПбГУ, - (год публикации - )

20. - A rare snail living on wood is discovered in the Arctic ocean EurekAlert, - (год публикации - )


Возможность практического использования результатов
В ходе проекта получено два основных результата, которые имеют потенциал для использования в экологическом мониторинге и оценке уязвимости морских экосистем Арктики к глобальным (влияние климатических изменений, рыбного промысла, инвазийных видов) и локальным (загрязнение портовых акваторий факторам. 1. Показано, что имеющиеся данные и подходы к их анализу не пригодны для достоверного выявления и прогнозирования долгосрочных изменений среды. В частности статистически не подтвердилась гипотеза о циклических изменениях ареалов морских беспозвоночных в связи с колебаниями климата. Также продемонстрирована непригодность архивных данных и музейных коллекций, полученных в ходе долгосрочных мониторинговых проектов (исследования на разрезе "Кольский меридиан") для целей документирования реальных изменений, происходящих в экосистемах. Основной рекомендацией является обязательное создание репозиториев для данных и материалов, получаемых в ходе крупных проектов. 2. Моллюски семейства Rissoidae могут являться потенциальным объектом биологического мониторинга среды к загрязнению оловоорганическими соединениями. Эта группа соединений ранее активно использовались для защиты корпусов кораблей и подводных портовых конструкций от биологического обрастания. У моллюсков загрязнение оловоорганическими соединениями вызывает аномалии в развитии, заключающиеся в появлении у самок мужских половых органов (псевдогермафродизм). В ходе проекта были впервые обнаружены такие самки у вида Boreocingula globulus, собранных в портовых районах Арктики (Певек и бухта Роджерс на острове Врангеля).