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

АКАТОВ В.В., ЧЕФРАНОВ С.Г. — 2014 г.

Причины проявления эффекта компенсации плотностью (ЭКП) в биологических сообществах рассмотрены на примере древесного яруса лесных фитоценозов Западного Кавказа. Анализ фактического материала проведен с использованием метода численных экспериментов. На основе полученных результатов сделано предположение, что для ЭКП важно не столько абсолютное число видов в сообществах, сколько соотношение между видовой емкостью сообществ, которая определяется условиями среды и реальным числом видов, которое может не соответствовать емкости из-за влияния региональных процессов (например, истории формирования ценозов, изоляции и др.). Поэтому ЭКП не является обязательным следствием экстремальности среды и может присутствовать как в мало-, так и во многовидовых ценозах.

СТРИГАНОВА Б.Р. — 2013 г.

Дан обзор основных работ академика М.С. Гилярова, посвященных общим вопросам эволюционной биологии. При анализе филогенетических связей беспозвоночных и закономерностей эволюции основных систем органов основное внимание он уделял оценке экологических факторов и особенностям функционирования морфологических структур. На основе этого подхода рассмотрены пути приспособлений беспозвоночных животных к наземному образу жизни через почву, как транзитную среду обитания. В работах сформулированы новые подходы к соотношению ароморфозов и идиоадаптаций, происхождению метаморфоза насекомых. Выявлены общие для всех групп животных закономерности процесса филогенеза и механизмы его регуляции по принципу положительных обратных связей.

РАХМАНКУЛОВА З.Ф., РОГОЖНИКОВА Е.С., ШУЙСКАЯ Е.В. — 2013 г.

Адаптационно-компенсаторные реакции в стрессовых ситуациях всегда сопряжены с дополнительными затратами энергии растений. Высказано предположение о наличии связи между генетической изменчивостью дыхательных ферментов и их функциональной значимостью у растений, произрастающих в условиях водного стресса. На примере Kochiaprostrata (L.) Schrad. был проанализирован генетический полиморфизм вида в условиях засухи с использованием типичных белковых маркеров, которые с функциональной точки зрения являются характерными дыхательными ферментами. Из восьми исследованных белковых маркеров были выделены четыре фермента, которые характеризовались доминирующим сочетанием генотипов Dia B (a), G6pd (a), Gdh (c) и Mdh A (a), частота встречаемости которых во всех популяциях полуаридной и аридной зоны равнялась 0.53-1.0, т.е. составляла более 50% от всего многообразия сочетаний. Данная комбинация генотипов, возможно, является "адаптивным сочетанием" для популяций K. prostrata, произрастающих в аридных условиях. Характерной особенностью выделенных ферментов является то, что все они НАД(Ф)+-зависимые оксидоредуктазы, занимающие ключевые позиции в функционировании и редокс-регуляции дыхательного метаболизма при адаптации к водному дефициту. Предполагается, что наличие таких сбалансированных коадаптированных сочетаний генотипов, важных с энергетической точки зрения ферментов, детерминирует формирование энергетического и редокс-балан-сов в процессе адаптации к водному стрессу.

НЕДОРЕЗОВ Л.В. — 2013 г.

Если задана модель динамики численности популяции и достаточно длинный временнoй ряд дан- ных, то параметры модели можно оценивать на разных отрезках этого ряда, получая соответствен- но разные оценки и модель с переменными во времени параметрами. Вариации параметров моде- ли могут быть вызваны либо вариациями условий среды, влияющих на численности популяции, либо просто демографической стохастичностью. Возможный подход к решению этого вопроса рассмотрен на примере данных по колебаниям численности сосновой пяденицы (Bupalus piniarius L.) в Германии. Для аппроксимации данных используется известная модель Морана - Риккера, которая обладает достаточно богатым набором динамических режимов. Оценка параметров про- водилась по методу наименьших квадратов (по 12 значениям из 58). Анализ трендов в двух рядах из коэффициентов модели - максимального коэффициента размножения и коэффициента саморе- гуляции - показывает, что изменения обоих показателей невелики за довольно долгий промежуток времени (60 лет) и гипотеза об отсутствии направленного тренда в изменениях среды оказывается статистически правдоподобной.

ЛАВРЕНЧЕНКО Л.А. — 2013 г.

В обзоре проанализированы известные примеры предполагаемого гибридогенного видообразования у млекопитающих. Зачастую весьма сложно провести четкую грань между гибридогенным видообразованием и производными других эволюционных сценариев. Тем не менее показана реальность как аллополиплоидного гибридогенного видообразования (АГВ), так и гомоплоидного гибридогенного видообразования (ГГВ) в пределах этого класса. Закономерно, что рассмотренные примеры включают лишь единичный случай АГВ и достаточно многочисленные события ГГВ, поскольку видообразование через полиплоидию маловероятно у млекопитающих вследствие нарушения механизмов компенсации дозы генов. Предполагается, что ГГВ наиболее вероятно в группах млекопитающих, характеризующихся гемохориальной плацентой. Показано соответствие конкретных природных ситуаций теоретическим посылкам виды предполагаемого гибридогенного происхождения обычно морфологически аберрантны (в пределах своих групп), их ареалы сравнительно малы, они пространственно изолированы от исходных родительских форм и часто занимают краевые местообитания. Признание реальности этого способа видообразования у млекопитающих делает очевидным необходимость охраны не только подобных узкоареальных видов, но и стабилизированных гибридных популяций, обладающих уникальным генофондом и своеобразным фенотипическим обликом. Несомненно, такие популяции могут быть объектом охраны и как интересные эволюционные модели.

БОЧКАРЕВ Ю.Н., ЧЕРНЕНЬКОВА Т.В. — 2013 г.

Представлен обзор современного состояния вопроса о влиянии атмосферных выбросов на лесной покров. Описаны основные механизмы поступления токсических веществ в растения, а также особенности реакции хвойных деревьев на промышленное загрязнение. Сделан вывод о необходимости сопряженной оценки влияния атмосферного загрязнения и других факторов природной среды на лесной покров. В качестве примера приведены результаты исследований состояния еловых лесов в окрестностях металлургического производства на Кольском полуострове. Несмотря на снижение объемов атмосферных выбросов, в состоянии хвойных деревьев продолжает наблюдаться множество отклонений (ажурность и суховершинность крон, снижение радиального и апикального приростов стволов), сопровождающееся выпадением из состава лесных сообществ хвойных видов вблизи источника загрязнения. В результате оценки дендрохронологических показателей выявлена значимая отрицательная связь прироста деревьев с объемами поступающих в атмосферу выбросов предприятия на фоне изменения климатических показателей. Проведенные исследования на экологическом градиенте продемонстрировали различия в уменьшении радиального прироста деревьев на разных высотных уровнях влияние комбината на динамику прироста ели на нижнем геоморфологическом уровне проявлялось в меньшей степени, чем на среднем и верхнем уровнях. Высота произрастания деревьев на склоне определила также разную зависимость радиального прироста елей от климата максимальное влияние климатических параметров на рост деревьев наблюдали в средних частях склона (250-300 м над ур. м.), при этом степень связи величины годичного прироста деревьев зависела от частоты колебаний климатических характеристик. Сделан вывод, что на низкочастотных уровнях (50 лет и более) эндогенные факторы роста и развития древостоев проявляются в большей мере, высокочастотные колебания прироста (межгодовые флюктуации) определяются главным образом причинами внешнего характера в данном случае атмосферным загрязнением и погодными условиями.

КОЗЕРЕЦКАЯ И.А., СЕРГА С.В. — 2013 г.

Эндосимбиотическая бактерия Wolbachia повсеместно распространена в природных популяциях беспозвоночных по всему миру. Считается, что такое широкое распространение обеспечивается либо так называемым репродуктивным паразитизмом (модификациями полового размножения), либо мутуалистическими взаимоотношениями с организмом-хозяином, поскольку бактерия передается трансовариально. У Drosophila melanogaster Wolbachia не вызывает ни одной из известных модификаций полового размножения в достаточной мере, чтобы повлиять на частоту бактерии в популяции, при этом являясь чрезвычайно широко рапространенной в природных популяциях и лабораторных линиях этого вида насекомых. Показано, что её влияние на репродукционные процессы заключается только в низком уровне цитоплазматической несовместимости в лабораторных линиях, в природе не удалось показать даже такого эффекта. Попытки объяснить широкое распространение Wolbachia среди представителей D. melanogaster увеличением приспособленности инфицированных особей также не увенчались успехом. Данные, полученные в этом направлении, являются противоречивыми, а результаты – не универсальными. В то же время имеются неполные данные о влиянии бактерии на половое поведение дрозофилы, на экспрессию некоторых генов, метаболизм железа. Показано, что бактерия повышает резистентность особей к РНК-вирусам, часто инфицирующим мух в природе, хотя механизмы данного явления остаются невыясненными, так же как и универсальность самого феномена. Таким образом, с одной стороны, можно утверждать, что инфицирование Wolbachia имеет комплексное влияние на D. melanogaster, но с другой – причины широкого распространения Wolbachia в природных популяциях D. melanogaster объекта остаются не выясненными.

ДЛУССКИЙ Г.М. — 2013 г.

Многие виды энтомофильных растений имеют широкий круг опылителей, причем одни и те же насекомые посещают цветки многих растений. Конкуренция за опыление приводит к тому, что снижается семенная продуктивность конкурирующих видов. Однако существует целый ряд приспособлений, позволяющих растениям снизить интенсивность конкуренции. Можно выделить несколько групп (субкомплексов) растений, отличающихся по доминированию различных групп опылителей: мийофильный (доминируют мухи из надсемейства Muscoidea), сирфидофильный (доминируют мухи из семейства Syrphidae), психофильный (доминируют дневные бабочки), кантарофильный (доминируют жуки), неспециализированный и специализированный мелиттофильные (доминируют шмели). Принадлежность растений к тому или иному субкомплексу определяется главным образом строением цветков и соцветий. Обсуждаются способы механической и аттрактивной изоляции, определяющие ограничение состава опылителей. Снижение конкуренции у растений, обладающих сходными спектрами опылителей и входящих в один субкомплекс, происходит главным образом за счет изоляции в пространстве или за счет различий во времени цветения.

МОРДКОВИЧ В.Г. — 2013 г.

Зоологическая диагностика почв была задумана М.С. Гиляровым как раздел почвенной зоологии, наиболее тесно увязанный с почвоведением. Зооагенты рассматривались им как экологический фактор почвообразования, один из многих. Современная диагностика почв, решая утилитарные задачи, базируется только на консервативных свойствах стабильной части почвенного субстрата. Тем не менее признается, что генератором этих свойств являются специфические комбинации биологических, химических и физических явлений, именуемые “элементарными почвенными процессами” (ЭПП). Они нигде, кроме почв, не проявляются. Определенным ЭПП соответствуют характерные комбинации биоты, в том числе беспозвоночных животных. Выполняя функцию производителей детрита и способствуя образованию гумуса, необходимого для запуска любого ЭПП, педобионты оказываются его активными участниками. Поэтому животные, как самая высокоорганизованная и активная часть системы ЭПП, могут служить не только его индикаторами, но и навигаторами. Изучение и мониторинг ЭПП в почве затруднены, так как связаны с неизбежным нарушением естественного сложения почвенного профиля. Учет зооагентов возможен без изменения природной обстановки. По экологическим потенциям почвенных беспозвоночных, участвующих в ЭПП, по спектрам их экогрупп, жизненных форм, результатам деятельности можно ставить диагноз состояния почвы на той или иной стадии развития определенных ЭПП при разных их сочетаниях и в разных регионах или частях природных градиентов среды.

БАГОЦКАЯ М.С., ЗОРИНА З.А., СМИРНОВА А.А. — 2013 г.

Исследовали способность серых ворон (Corvus cornix L.) к орудийной деятельности: выясняли, могут ли эти птицы при помощи поршня добывать приманку из прозрачной трубки, избегая при этом "ловушку". Добывать корм из трубки без ловушки научились шесть из восьми птиц. Одна из этих шести птиц с первых же проб успешно добывала корм из трубки с ловушкой, т.е. проде- монстрировала спонтанное понимание структуры этой задачи. Четыре другие вороны научились избегать ловушку путем проб и ошибок. Затем этим четырем воронам предложили две подобные задачи (тестовые), в которых изменяли взаимное расположение компонентов экспериментальной установки. Тем самым выясняли, что именно усвоили птицы в процессе обучения: выучили набор частных правил выбора или же уловили общую структуру подобных задач. Результаты тестов по- казали, что птицы пытались решать эти задачи, применяя ранее усвоенные правила выбора.

ДИАТРОПТОВ М.Е. — 2013 г.

Проведено ежедневное на протяжении 15 дней исследование методом иммуноферментного ана- лиза уровня тироксина и кортикостерона в сыворотке крови у линяющих Sturnus vulgaris. Выяв- лен 3-суточный ритм изменения уровня тироксина и 4-суточный – кортикостерона, синхронные у разных особей. Начало роста новых маховых перьев совпадало с максимумом концентрации тироксина в сыворотке крови и имело также 3-суточный период. У свободноживущих воробьиных птиц ( Passer montanus, Parus major, Chloris chloris ) выявлен 3-суточный ритм в динамике смены оперения, синхронно проявляющийся у исследованных видов, различающихся по срокам начала послебрачной линьки. Установлен факт синхронности проявления 3-суточного ритма изменения уровня тироксина и смены оперения в процессе линьки между особями одного и разных видов воробьиных птиц.

ЗАХАРОВ А.А. — 2013 г.

ПАВЛИНОВ И.Я. — 2013 г.

Кратко рассмотрена общая теория онтогенетической систематики. Её базовым принципом является обоснование таксономической системы ссылкой на онтогенетические паттерны организмов. В таком понимании сюда относится структурная кладистика Нельсона-Плэтника, версия рациональной систематики Хо, эклектичная версия Мартынова. Последняя рассмотрена подробнее: показано, что по ряду ключевых позиций она внутренне противоречива и несостоятельна, не может претендовать на роль развитой таксономической концепции.

ИЗВЕКОВ Е.И., ИЗЮМОВ Ю.Г., КРЫЛОВ В.В., НЕПОМНЯЩИХ В.А. — 2013 г.

В обзоре рассматриваются имеющиеся на сегодня данные о влиянии естественных и искусствен- ных магнитных полей на поведение рыб. Наиболее изучены в этом отношении пластиножабер- ные (Elasmobranchii) и костистые (Teleostei) рыбы. Пластиножаберные и некоторые костистые способны воспринимать магнитное поле с помощью электрорецепторов. У ряда костистых рыб, не имеющих электрорецепторов, восприятие магнитного поля осуществляется чувствительными клетками, содержащими кристаллы биогенного магнетита. Лабораторные и полевые исследования показывают, что магнитные поля влияют на двигательную активность и пространственное распре- деление рыб. Геомагнитное поле используется рыбами для навигации. Кроме того, действие ис- кусственных магнитных полей и естественных флуктуаций геомагнитного поля на эмбрионы рыб приводит к изменениям в их развитии. Высказано предположение о том, что изменения развития могут впоследствии отразиться на поведении рыб.

ЗАМОЛОДЧИКОВ Д.Г., ЗУКЕРТ Н.В., КАРЕЛИН Д.В., КРАЕВ Г.Н., ПОЧИКАЛОВ А.В., ЧЕСТНЫХ О.В. — 2013 г.

Представлены результаты 16-летних инструментальных наблюдений (1996-2011) за состоянием многолетней мерзлоты, почв и растительности под влиянием внешних факторов в подзоне ку- старниковой тундры на северо-востоке Европейской части России (Большеземельская тундра). Данные полевых измерений потоков СО2 в 1996 и 1998-1999 гг. были использованы для построе- ния регрессионных уравнений и моделирования внутригодовых потоков углерода с шагом 3 ч. За период наблюдений произошло существенное повышение среднегодовой и среднелетней темпера- тур воздуха относительно местных климатических норм, которым соответствовал климатически стабильный период 1980 - 1996 гг. В последующий за этим период (1996-2011 гг.), соответствую- щий нашим инструментальным наблюдениям, выросли показатели средней температуры зимнего периода и за год, суммы положительных градусо-дней, поступления фотосинтетически активной радиации (ФАР), среднесезонной влажности почвы. В результате значимо увеличились средне- годовая максимальная за год глубина сезонного протаивания почвы и сезонный максимум запаса фитомассы листвы сосудистых растений. Согласно модели, чистый поток углерода (NEE) возрос от равновесного состояния в 1996-2002 гг. до заметного увеличения стока углерода в 1998-2011 гг. В результате за 16-летний период наблюдений общий сток составил 109 г С ? м-2. Независимым доказательством предполагаемого моделью эффекта служит увеличение надземных резервуаров живого и мертвого органического вещества в экосистеме. Согласно статистическому анализу мо- дели, помимо роста ФАР и температуры, действующих за многолетний период в наблюдаемом диапазоне в режиме взаимокомпенсации по отношению к NEE, главной причиной увеличения многолетнего С-стока является величина запаса листвы сосудистых растений, которая показала себя основным предиктором чистого потока углерода в экосистеме, и поэтому выступает здесь как независимый параметр С-баланса. Этот прирост, вероятнее всего, определяется увеличением влажности почвы.

ТОВЧИГА О.В., ШТРЫГОЛЬ С.Ю. — 2013 г.

Высокий уровень мочевой кислоты в крови человека, вызванный эволюционно закрепленным отсутствием фермента уриказы, отличает его от большинства животных. На сегодня гиперурикемию в основном ассоциируют с "болезнями цивилизации", в патогенезе которых она принимает участие. Однако мочевая кислота может проявлять и положительные свойства, усиливая когнитивные процессы. Высокий уровень мочевой кислоты в крови, вероятно, способствовал формированию интеллектуально развитых приматов, в дальнейшем усиливал мотивацию человека к активной деятельности. Это положение обосновано с привлечением данных В.П. Эфроимсона о значении гиперурикемии и подагры в формировании гениальности, концепции В.С. Ротенберга о поисковом поведении и гипотезы Джонсона (Johnson) о мессенджерной роли мочевой кислоты при необходимости изменения поведенческих реакций животных с переходом к добыванию пищи. Неспецифическая активирующая роль гиперурикемии может являться связующим звеном этих трех гипотез. Кроме того, усиление мотивации к деятельности, когнитивных функций на фоне гиперурикемии подтверждено на различных выборках населения. Биохимической основой таких эффектов является возможность образования мочевой кислоты в ЦНС и прохождения ее предшественников через гематоэнцефалический барьер, а также взаимосвязь обмена мочевой кислоты в ЦНС с обменом катехоламинов, дофамина, нейропротекторные и антиоксидантные свойства мочевой кислоты.

МИРКИН Б.М., НАУМОВА Л.Г. — 2013 г.

АРИСТОВ Д.С., РАСНИЦЫН А.П., РАСНИЦЫН Д.А. — 2013 г.

Рассмотрено распределение 115 семейств насекомых в 15 локальных комплексах Европейской Рос- сии, Азии, Австралии и Ю. Африки. Комплексы происходят из средне- и верхнепермских отложе- ний от уржумского яруса до переходного пермотриасового интервала. Проведено статистическое упорядочение комплексов по двум критериям. Ординация по облику фауны (по отношению числа древних и молодых семейств) согласуется со стратиграфическими данными. Метод минимизации пробелов (ghost ranges) в распространении семейств полезен в интерпретации результатов. Уржум- ское время характеризуется балансом появления и вымирания семейств (их первых и последних находок). В северодвинское и особенно вятское время число первых находок падает, в результате преобладает вымирание. На переходном пермотриасовом интервале ускоряется появление новых семейств. Облик фауны вначале вполне палеозойский, к концу вятского времени становится четко постпалеозойским. Разнообразие максимально в северодвинское время, в вятское и на переходном интервале оно падает вдвое. Если же учесть проходящие семейства (не найденные на каком-то интервале, но известные до и после него), число вымирающих семейств уменьшается до трети. А при нормировании по объему материала - до четверти. Массового вымирания в конце перми не было, тем более на самом пермотриасовом рубеже или в нижнем триасе. Структура пермотриасо- вого кризиса во многом подобна таковой мелового кризиса. После позднепалеозойского стазиса с триаса начался рост биоразнообразия, продолжающийся поныне. Очевидно в результате кризиса структура биоты стала гораздо более емкой.

ВАЙСМАН Н.Я. — 2013 г.

Многие из известных генов-супрессоров наряду с защитой тканей от неограниченного деления клеток и формирования неопластических опухолей производят разнообразные эффекты на развитие, жизнедеятельность и приспособленность животных. Плейотропное действие этих генов связано с их первичными функциями, контролирующими ключевые клеточные процессы. В сложных комплексах с другими белками продукты генов-супрессоров формируют клеточные контакты и полярность; участвуют в трансдукции молекулярных сигналов, регулирующих жизненно важные процессы в развивающемся организме; регулируют клеточные цикл, рост и пролиферацию; модулируют сигнальные пути клеточной выживаемости и программированной смерти, защищающие организм от дефектных структур в критических ситуациях. Несмотря на жизненную важность, летальные мутации супрессоров опухоли широко распространены в популяциях животных, в гетерозиготном состоянии сообщая им лучшую по сравнению с нормальными животными приспособленность в природных условиях.

ВИНАРСКИЙ М.В. — 2013 г.

Правило Бергмана (ПБ) является классическим экогеографическим правилом, связывающим раз- меры тела теплокровных животных с температурой (широтой). Современные данные показывают, что широтные клины по размеру тела, совпадающие с предсказаниями ПБ, существуют также у эктотермных организмов и в некоторых группах довольно обычны. Несмотря на обилие литера- турных данных, оценить частоту встречаемости бергмановских клин у них пока невозможно с той же полнотой, как это сделано для теплокровных животных. В крупных таксонах эктотермов (Arthropoda, Mollusca, Pisces) бергмановские клины встречаются наряду с противобергмановскими, а также с U-образными клинами. Поскольку хрестоматийное терморегуляционное объяснение ПБ к большинству эктотермов неприменимо, было предложено немало гипотез, объясняющих суще- ствование у них бергмановских клин на иных основаниях. Часть гипотез предполагают прямое мо- дифицирующее воздействие температуры на организм, но большинство авторов ищут адаптивный смысл в увеличении размеров эктотермов в высоких широтах и (или) при низких температурах. По всей видимости, единое универсальное объяснение для всех случаев бергмановской изменчивости у холоднокровных организмов отсутствует. Наблюдаемые клины, похоже, возникают в результате синергетического взаимодействия нескольких факторов, коварьирующих с широтой (высотой над уровнем моря). Оценить конкретный вклад каждого из таких факторов не всегда представляется возможным.