научный журнал по биологии Журнал общей биологии ISSN: 0044-4596

АНИСТРАТЕНКО В.В., БОГАТОВ В.В., ИЗЗАТУЛЛАЕВ З.И., ПРОЗОРОВА Л.А., СИТНИКОВА Т.Я., СЛУГИНА З.В. — 2012 г.

МИРКИН Б.М., НАУМОВА Л.Г. — 2012 г.

ЖИТИНА Л.С., ИЛЬЯШ Л.В., КУДРЯВЦЕВА В.А., МЕЛЬНИКОВ И.А. — 2012 г.

Видовой состав и обилие ледовых водорослей исследовали в январе – апреле в проливе Великая Салма (1997 г.), в феврале – апреле в Кандалакшской губе (2002 г.) и губе Чупа (2003 г.) Кандалакшского залива Белого моря. В общей сложности обнаружено 146 таксонов водорослей, по числу видов преобладали диатомеи. Наибольшее видовое богатство отмечено в проливе Великая Салма (108 таксонов), наименьшее – в Кандалакшской губе (51 таксон). Видовой состав водорослей в трех исследованных районах достоверно различался (при сходстве по индексу Шимкевича–Симпсона на уровне 0.61–0.63). Величина интегральной биомассы ледовых водорослей варьировала в значительной степени как во времени, так и в пространстве. Во всех районах средняя биомасса возрастала в течение сезона: в проливе Великая Салма от 0.08 до 4.10 мг · С/м 2, в Кандалакшской губе от 0.38 до 89 мг · С/м 2, в губе Чупа от 1.72 до 64.70 мг · С/м 2. Состав водорослей, дававших наибольший вклад в величину биомассы, варьировал по сезону, между станциями в каждом районе и между районами. В состав доминирующих видов входили не только типично ледовонеритические формы (Nitzschia frigida, Pauliella taeniata, Entomoneis kjellmanii, E. paludosa и др.), но и неритические (Thalassiosira gravida, T. nordenskioeldii), и литоральные (Amphora laevis и др.). На распресненных участках губы Чупа доминировали пресноводные формы – цианобактерия Gomphosphaeria lacustris и зеленая водоросль Ulothrix implexa. Отмечен случай доминирования зеленой водоросли Rhaphidonema nivale, чьим предпочитаемым биотопом является снежный покров.

ПАЕВСКИЙ В.А. — 2012 г.

Скорость миграции птиц была проанализирована у 115 видов из 35 семейств и 14 отрядов по данным, взятым из опубликованных источников на основе возвратов колец. Обнаружено, что средняя скорость варьирует от 10 до 880, а максимальная – от 30 до 1392 км/сут, но у большинства видов значения средней скорости находятся в пределах 20 – 100, а максимальной – в пределах 40 – 360 км/сут. Между средней и максимальной скоростью существует достоверная положительная корреляция. Отношение максимальной скорости к средней у различных видов разное, а суммарно у всех птиц составляет 4 : 1. Кулики в среднем мигрируют вдвое быстрее чем воробьиные птицы, а средняя скорость хищников слегка выше скорости куликов. Виды из семейства дроздовых мигрировали достоверно быстрее, чем виды из семейства вьюрковых, а вьюрковые достоверно быстрее, чем синицевые. Между славковыми и дроздовыми и между славковыми и трясогузковыми не было значимых различий в средней скорости передвижения. Между массой тела и средней скоростью миграции куликов найдена достоверная негативная корреляция, а у воробьиных связи между этими параметрами нет. У многих видов птиц взрослые мигрируют значимо быстрее молодых, а между самцами и самками ряда видов различий в скорости не найдено. Средняя скорость миграции рано улетающих дальних ночных мигрантов среди воробьиных достоверно выше, чем у поздно улетающих ближних дневных мигрантов. Скорость весенней миграции была значительно выше осенней, но лишь у некоторых видов. Поведение мигрантов во время полёта и на остановках определяется сложным взаимодействием между их видоспецифичным кормовым поведением, погодными и биотопическими условиями.

ХОХЛОВА Т.В. — 2012 г.

В обзоре суммированы результаты исследований зрения млекопитающих, включая зрительные пигменты фоторецепторов, цветовое и контрастное зрение, эксперименты с поведением. Показан градуальный характер утраты млекопитающими в процессе эволюции элементов дневного колбочкового зрения, характерного для других таксонов позвоночных. У однопроходных еще сохранился зрительный пигмент SWS2 (колбочковый синечувствительный 2), а также MWS/LWS (зелено/ красночувствительный) и родопсин палочек. У плацентарных, кроме некоторых приматов, – тоже два колбочковых зрительных пигмента, SWS1 (ультрафиолетовый/фиолетовый, или синечувствительный 1), MWS/LWS и родопсин палочек. У человека и некоторых приматов с помощью дупликации образовался новый ген пигмента MWS и сформировалось трихроматическое зрение. Морские млекопитающие (киты, ластоногие) и ряд видов внутри разных отрядов утратили еще и синий пигмент SWS1, что, вероятно, связано с особенностями переработки информации от этих колбочек. Приведены современные представления о цветовом зрении с двумя колбочковыми пигментами и палочками. Даны максимумы спектральной чувствительности зрительных пигментов видов из разных отрядов и данные по пространственной контрастной чувствительности. Высокой остроты зрения достигли копытные и приматы (до 20–38 цикл./град.), а наивысшей – человек со специализированной фовеа (30–60 цикл./град.).

СЕВЕРЦОВ А.С. — 2012 г.

Формирование фундаментальной ниши происходит в результате эволюции. Виды, находящиеся в состоянии эволюционного стазиса, испытывают различные ухудшения условий существования, нарушающие поддерживающий стазис контрбаланс векторов движущего отбора. В результате действия несбалансированных векторов отбора формируются адаптации к экстремальным условиям существования, избыточные относительно обычных условий. Пределы толерантности и резистентности к экстремальным экологическим ситуациям ограничивают фундаментальную нишу. Межвидовая конкуренция не является причиной сужения реализованной ниши относительно фундаментальной. В тех случаях, когда ее интенсивность достаточна для перераспределения ресурсов между конкурентами, она может ограничить один или два параметра реализованной ниши по лимитированным ресурсам, но не все многомерное пространство реализованной ниши. Реализованная ниша является частью фундаментальной потому, что популяции вида обитают в условиях, обеспечивающих их существование в данном местообитании. Для существования в более или менее подходящих условиях достаточно реализации только части адаптивных возможностей вида, его фундаментальной ниши.

АДЖИЕВ Р.К., ОНИПЧЕНКО В.Г., ТЕКЕЕВ Д.К. — 2012 г.

Длительность сохранения жизнеспособности семян растений в почве имеет большое значение для поддержания устойчивости популяций многих видов. В почвах альпийских сообществ накапливается значительное число всхожих семян, однако прямых экспериментов по определению возможной длительности сохранения их жизнеспособности в природе не проводили. Нами осуществлен многолетний эксперимент с погребением в почву семян альпийских растений в сообществах четырех типов. Исследования показали, что 8 из 63 изученных видов альпийских растений сохранили среднюю и высокую всхожесть семян после пятилетнего погребения в почву. Среди видов, показавших высокую всхожесть погребенных семян, преобладают представители рода Carex и виды сообществ, развивающихся в условиях значительного снегонакопления (гераниево-копеечниковые луга и альпийские ковры). Эти виды составляют основу постоянных семенных банков альпийских почв и характеризуются эксплерентной (рудеральной) популяционной стратегией.

БУШУЕВ А.В., ИВАНКИНА Е.В., ИЛЬИНА Т.А., КЕРИМОВ А.Б., РОГОВИН К.А., СОКОЛОВА О.В. — 2012 г.

На примере подмосковной популяции мухоловки-пеструшки изучали связь между типом меланиновой окраски оперения и силой экспериментально спровоцированного иммунного ответа. У самцов мухоловки-пеструшки существует весь набор переходов от яркой чернобелой окраски до криптической светло-бурой, практически неотличимой от окраски самок. Несмотря на многочисленные исследования, природа этого полиморфизма во многом остается неясной. В отличие от многих других видов с моноцикличным размножением, заметная часть популяций мухоловки-пеструшки на всем протяжении ее видового ареала совмещает два энергоемких продуктивных процесса – размножение и линьку. Основная экспериментальная процедура состояла в активации иммунной системы у самцов разных цветовых морф в период выкармливания птенцов с помощью инъекции непатогенного полифакториального антигена – эритроцитов барана (SRBC) и повторной поимки через 6–8 дней для оценки силы иммунного ответа. Кроме того, после каждой поимки у птиц оценивали общее число лейкоцитов (WBC), соотношение гетерофилы-лимфоциты (H/L) и ночью измеряли уровень базального метаболизма (BMR). Самцы разных типов окраски, которые так и не приступили к линьке в период выкармливания птенцов, не различались по силе иммунного ответа. Среди линяющих птиц сила иммунного ответа у самцов бурой окраски (морфы 4–7 по шкале Дроста) была значимо выше, чем у самцов, обладающих насыщенной меланиновой окраской (морфы 2–3). Это различие явилось результатом двух разнонаправленных процессов. Если у иммунизированных самцов криптической и промежуточной окраски переход к линьке сопровождался резким возрастанием титра антител после иммунизации, то у ярких самцов, напротив, наблюдалась тенденция к снижению силы иммунного ответа. Подобная асимметрия в иммунокомпетентности на начальных этапах линьки, возможно, находит отражение в расхождении жизненных стратегий самцов – яркие птицы реже, чем бледноокрашенные особи, совмещают размножение с линькой.

ПАВЛИНОВ И.Я. — 2012 г.

Кратко изложен возможный способ построения общей таксономической теории для биологической систематики, рассматриваемой в контексте неклассической научной парадигмы. Обосновывается необходимость такой теории, представлены некоторые ключевые пункты ее построения: ее интерпретация как рамочной концепции для частных таксономических теорий, разрабатываемых в разных школах систематики; формирование представлений о познавательной ситуации, включающей три взаимосвязанныe компоненты – субъектную, объектную и эпистемическую; ее построение как содержательно интерпретированной квази-аксиоматики с четкой структуризацией понятийного пространства, включая разделение аксиом и правил вывода; ее построение как “концептуальной пирамиды” генерализаций разного уровня общности; включение базовой модели в определение таксономической системы (классификации), формирующей ее содержание. В числе фундаментальных проблем обозначены две: определение таксономического разнообразия как предметной области систематики в целом; определение онто-эпистемологического статуса таксономической системы (классификации) вообще и таксонов в частности.

НЕПОМНЯЩИХ В.А. — 2012 г.

Одна из самых простых и распространенных форм изменчивости инстинктивного поведения животных заключается в переключении между последовательными альтернативными действиями, а также в вариациях интенсивности и продолжительности последовательных действий. Эта изменчивость может быть спонтанной в том смысле, что она порождается самой нервной системой животного и наблюдается даже при неизменной внешней стимуляции. В то же время она не является абсолютно случайной. В данном обзоре показано, что в поведении многих животных наблюдается автокорреляция: зависимость между количественными характеристиками последовательных действий животного. Взаимодействие автокорреляций со случайными воздействиями приводит к расширению диапазона спонтанной изменчивости, к “беспричинным” вариациям поведения, не связанным с потребностями организма и внешними стимулами. Указанное взаимодействие и, соответственно, повышенная изменчивость представляют собой свойство механизма, управляющего поведением. Из этого следует, что широко распространенная трактовка инстинктивного поведения как запрограммированного отражает только одну его сторону. С равным основанием можно утверждать, что инстинкт – это механизм, порождающий вариации поведения, не запрограммированные заранее.

ГЕРЛИНСКАЯ Л.А., ЗАВЬЯЛОВ Е.Л., МОШКИН М.П. — 2012 г.

Физиологические механизмы стресса оказывают многостороннее влияние на реализацию адап- тивного потенциала особи. С этих позиций анализ факторов, определяющих уровень стрессиро- ванности животных на фоне динамичной среды, приобретает существенную эколого-эволюцион- ную значимость. В работе представлены результаты многолетних исследований, выполненных на участке мелиоративного канала, который ежегодно заселяется водяными полевками. Полученные данные показали, что высокий уровень стрессированности самцов водяной полевки отмечается на фоне дефицита экологически значимых ресурсов - пищи и половых партнеров. Активация адрено- кортикальной функции, наблюдаемая при ресурсном дефиците, формируется в результате обост- рения внутривидовой конкуренции, которая имеет место как при низкой обеспеченности кормами, так и при снижении доли самок в локальной популяции. Эффекты этих факторов опосредуют- ся через изменения пространственно-этологической структуры изучаемого поселения, которые выражаются в увеличении перекрывания индивидуальных участков животных. Обеспеченность кормами и дефицит самок в разной степени влияет на уровень глюкокортикоидов у резидентных и нерезидентных самцов. Из полученных результатов следует, что у водяной полевки социальные взаимодействия играют роль реальных факторов стресса даже при значительном падении общей численности популяции, которые в Северной Барабе происходят на фоне снижения обводненности территории и сокращения пригодных для летнего обитания угодий.

ВОРНОВ Д.А., КОСЕВИЧ И.А., ПАНЧИН Ю.В., ПОПОВА Л.Б. — 2012 г.

У многоклеточных животных (Metazoa) межклеточные каналы, соединяющие цитоплазму сосед- них клеток, построены из белковых молекул и называются щелевыми контактами. Они найдены в разных группах животных и считаются универсальным признаком Metazoa. До недавнего вре- мени кишечнополостные класса Anthozoa (кораллы и актинии) считались исключением из этого правила. Структурные и физиологические данные не подтверждали наличия щелевых контактов у этой группы. В геноме актинии Nematostella vectensis (Cnidaria, Anthozoa) и других Anthozoa не удавалось найти генов, гомологичных двум известным на настоящий момент семействам белков щелевых контактов - коннексинам и паннексинам. В недавних исследованиях был обнаружен гомолог паннексина нематостеллы, а наши исследования показали наличие щелевых контактов между бластомерами эмбриона этого животного. Электрическая связь между бластомерами эм- бриона Nematostella на стадии 8 клеток обнаружена в физиологических экспериментах. При этом флуоресцентная краска (карбоксифлуоресцеин) не перетекает из окрашенного бластомера в сосед- ние клетки. Это доказывает, что имеющаяся электрическая связь не обусловлена цитоплазмати- ческими мостиками, оставшимися в результате неполного дробления. Эти данные подтверждают представление о всеобщности щелевых контактов у Metazoa и универсальности белков щелевых контактов паннексинов.

БАСКАЕВ К.К., БУЗДИН А.А. — 2012 г.

Мобильные элементы - это фрагменты ДНК, способные к самовоспроизведению в геноме орга- низма-хозяина. Мобильные элементы обычно составляют ~40-50% генома млекопитающих. В на- стоящем обзоре рассматриваются эволюционно недавние вставки мобильных элементов, которые произошли после расхождения предковых линий человека и шимпанзе, т.е. позднее, чем ~6 млн. лет назад. Человекспецифические мобильные элементы представлены сравнительно небольшим общим числом копий. Они подразделяются на четыре группы: HERV-K (HML-2), L1, Alu и SVA. Количество человекспецифических копий представителей HERV-K(HML-2), L1, Alu и SVA состав- ляет около 150, 1200, 5500 и 860 копий на геном соответственно. Кроме того, нам удалось описать новое семейство человекспецифических мобильных элементов, присутствующее только в геноме человека и отсутствующее в ДНК других приматов. Вставки человекспецифических мобильных элементов можно рассматривать как важных кандидатов на роль молекулярно-генетических аген- тов антропогенеза - каждая новая вставка такого мобильного элемента предоставляет акцептор- ному геномному локусу набор новых функциональных сайтов связывания транскрипционных факторов, которые могут вносить существенные изменения в работу соседних генов. Исходя из известных случаев влияния человекспецифических мобильных элементов на экспрессию соседних генов, можно оценить общее число регулируемых ими генов человека как сотни.

ГАВРИЛОВ В.М. — 2012 г.

Исследование основано на результатах комплексного измерения расхода энергии в покое и при активности у птиц разных систематических групп, характеризующихся значительной вариабель- ностью филогенеза, особенностей экологии и питания, способов локомоции и разными размерами тела. Мы полагаем, что возникновение гомойотермии было прямо связано с развитием высокой активности, которая обеспечивалась аэробным метаболизмом. Стандартный метаболизм современ- ных птиц и млекопитающих более чем на порядок выше, чем у пойкилотермных животных тако- го же размера. Этот высокий уровень теплопродукции в сочетании с низкой теплопроводностью является основой гомойотермии. Теплопроводность - результат вазомоторных и пиломоторных реакций. Различия в уровне теплопродукции на порядок существуют даже тогда, когда температура тела пойкилотермных достигает таких же значений, как у гомойотермных. Поддержание гомой- отермии энергетически дорого и требует значительно более высокого потребления пищи, чем у пойкилотермных животных. Трудно допустить, что такое возрастание метаболизма формировалось в филогенезе только для терморегуляционных целей, особенно на начальных этапах эволюции го- мойотермии, когда она была неэффективна для поддержания термостабильности. Это предположе- ние маловероятно и потому, что гомойотермия развивалась в раннем мезозое - наиболее теплом и термостабильном периоде истории Земли. Терморегуляция - побочный эффект возрастания аэроб- ной мощности. Мы полагаем, что возрастание аэробной мощности, обеспечивавшей возрастание активности, было главным селективным фактором и послужило основой для развития гомойотер- мии. Селективное преимущество возросшей активности можно считать основным условием для выживания и размножения гомойотермных. Превосходство птиц и их предков с более высокой энергетической мощностью легко объяснить в селективных терминах. Они могут поддерживать бо- лее высокие скорости и продолжительность полета при пищедобывательном или оборонительном поведении, будут превосходить в защите или захвате территории и преуспевать в ухаживании и раз- множении. Эти преимущества, несмотря на увеличение энергетической стоимости существования, важны еще и потому, что возросшая минимальная мощность дает ее обладателю возможность со- ответственно увеличивать поступление энергии для обеспечения новых энергетических запросов.

ВАСФИЛОВ С.П. — 2011 г.

Показатель отношение сухой массы листовой пластинки к ее площади (LMA) очень изменчивый. Сухая масса листа состоит из суммы масс симпласта (совокупность всех протопластов листа) и апопласта (совокупность всех клеточных стенок листа). Отношение масс симпласт/апопласт положительно связано с любым функциональным признаком листа, рассчитанным на единицу сухой массы. Величина этого отношения определяется размерами клеток и их количеством на единицу площади листа, числом слоев клеток мезофилла и дифференцировкой его клеток на палисадные и губчатые, а также плотностью упаковки клеток. Величина LMA определяется толщиной и плотностью листа. Величина и направленность изменчивости каждого из этих признаков листа определяет степень и направленность изменчивости LMA. Отрицательная корреляция между толщиной и плотностью листа снижает уровень изменчивости LMA. Следствием этой связи является закономерность: чем тоньше лист, тем больше его плотность. Изменение признаков, определяющих величину LMA, имеет место как внутри вида под влиянием факторов среды, так и между видами, различающимися особенностями структуры и функций листа. Свет - самый мощный фактор среды, влияющий на LMA. Увеличение освещенности приводит к увеличению LMA. В период роста листа это происходит за счет структурных изменений, ассоциирующих с уменьшением отношения масс симпласт/апопласт. В условиях высокой освещенности возрастание LMA может происходить за счет накопления крахмала. По отношению к большинству функций листа массу крахмала можно отнести к массе апопласта. Накопление крахмала в листе характерно также для условий повышенной концентрации СО2 в воздухе. В условиях высокой освещенности, в отличие от высокой концентрации СО2, LMA возрастает также за счет увеличения вклада апопласта в сухую массу листа. Низкий уровень минерального питания приводит к повышению LMA за счет увеличения содержания крахмала в листьях из-за ограничения потребностей в фотосинтатах зон роста. Высокий уровень минерального питания в период роста листа приводит к повышению LMA за счет увеличения толщины мезофилла - компонентов системы фотосинтеза. При влиянии дополнительных факторов среды часть увеличения LMA может происходить за счет крахмала. Увеличение LMA за счет крахмала сопровождается увеличением плотности листа. Увеличение LMA за счет толщины мезофилла может не сопровождаться изменением плотности. В условиях водного дефицита LMA увеличивается. У взрослого листа это может происходить за счет крахмала. Увеличение LMA при росте листа в условиях водного дефицита ассоциирует со снижением отношения масс симпласт/ апопласт.

НЕДОРЕЗОВ Л.В. — 2011 г.

МИРКИН Б.М., НАУМОВА Л.Г. — 2011 г.

ЦВЕЛЕВ Н.Н. — 2011 г.

ГЕРАСЬКИН С.А., УДАЛОВА А.А. — 2011 г.

Изучали уровень цитогенетических нарушений в популяциях сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.), произрастающих в зоне влияния комплекса предприятий атомной промышленности. Частота аберрантных клеток в корневой меристеме проростков семян из испытывающих техногенное воздействие популяций достоверно превышала фоновый уровень на протяжении 6 лет наблюдения. В фоновой популяции цитогенетические показатели подчинялись циклическим изменениям во времени. В подвергающихся техногенному давлению популяциях обнаружено нарушение закономерностей, присущих фоновой популяции. Увеличение уровня цитогенетических нарушений сопровождалось возрастанием амплитуды его колебаний, а отклонения значений основных количественных параметров колебательного процесса от характерных для фоновой популяции возрастали вместе со степенью техногенного воздействия. Вариабельность изученного признака в условиях техногенной нагрузки увеличивалась. Вклад внутрисемейной изменчивости цитогенетических показателей являлся превалирующим, но его величина снижалась в условиях техногенеза. Обнаружена тенденция к дестабилизации динамики коэффициента повторяемости в условиях техногенной нагрузки. В ходе посемейного анализа уровня цитогенетических нарушений на контрастных фонах, которые моделировали острым облучением семян перед проращиванием, в контрольной популяции сосны выявлен высокозначимый вклад компонент "семья", "среда" и "взаимодействие семья - среда" в цитогенетическую изменчивость. В популяциях, развивающихся в условиях техногенного воздействия, обнаружены модификации структуры эколого-генетической изменчивости, степень которых увеличивалась с возрастанием техногенной нагрузки.

БЕЛОВА И.Н., ЛОГОФЕТ Д.О., УЛАНОВА Н.Г. — 2011 г.

При всей популярности, которую приобрел в теории лозунг о нелинейности экологических взаимодействий, практическая экология исповедует линейную в сущности парадигму проекционной матрицы, т.е. линейной матричной модели динамики популяции с дискретной структурой. Доминантное собственное число λ1 проекционной матрицы L рассматривается как потенциал роста популяции и дает количественную меру приспособленности вида к данным условиям среды, адекватную и точную при наличии данных типа "идентифицированные особи". Случай "идентифицированных особей с неизвестными родителями" порождает неопределенность в статус-специфических коэффициентах размножения, которая устраняется однозначно (в широком классе структур и графов жизненного цикла) путем максимизации λ1(L) при ограничениях, вытекающих из данных и знаний биологии вида. Парадигма линейности уступает место нелинейным моделям, когда моделируется взаимодействие видов, например конкуренция за общие ресурсы, причем результат взаимодействия зависит от структуры популяций конкурентов. Это обстоятельство диктует необходимость синтеза двух парадигм, что достигается в нелинейных матричных операторах как моделях взаимодействия видов, популяции которых имеют дискретную структуру.