RUS ENG

Лаборатория популяционной биологии и генетики

История лаборатории

Лаборатория образована в 1996 г. на базе одноименной группы. Существующее название предложил А.В. Яблоков, идеи которого во многом определили тематики работ подразделения. Исследования всегда были направлены на изучение изменчивости, как неотъемлемого свойства всего живого. В 1989 – е годы основное направление деятельности сотрудников были направлены на изучение популяционной структуры массовых видов пресноводных рыб Евразии и покрывали практически полностью ареалы обитания многих видов. Для работ по популяционной структуре рыб была создана система морфологических признаков, изменчивость которых адекватно отражает историческую, географическую и экологическую определённость разделения видов на группы. Акценты на изучение различных типов и проявлений изменчивости менялись по мере выполнения задач и изменения ситуации в стране. Когда возможности широкомасштабных экспедиций по ареалам видов сузились, в лаборатории был сделан акцент на экспериментальные работы. С 2003 года начались работы по исследованию влияния искусственных и естественных магнитных полей на гидробионтов.

Сотрудники лаборатории изучают изменчивость гидробионтов во всех ее проявлениях, в природе и в эксперименте, на разных уровнях организации живого. При изучении изменчивости внимание уделяется выяснению основных закономерностей её формирования. Объекты – рыбы, моллюски, в экспериментах используются ветвистоусые ракообразные, высшие растения, с 2016 года в их число введена ряска Lemna minor.

Сотрудники

Изюмов Ю.Г.
в.н.с., к.б.н.

Кожара А.В.
н.с., к.б.н.

Комова Н.И.
н.с., к.б.н.

Крылов В.В.
зав. лаб., к.б.н.

Овчарова Л.С.
инженер

Осипова Е.А.
м.н.с.

Папченкова Г.А.
н.с.

Свирская А.Н.
н.с.

Субботкин М.Ф.
с.н.с., к.б.н.

Субботкина Т.А.
с.н.с.

Таликина М.Г.
с.н.с., к.б.н.

Чеботарева Ю.В.
с.н.с., к.б.н.

Направления исследований
  • Исследование влияния искусственных и естественных магнитных полей на гидробионтов и водные экосистемы.
  • Изучение изменчивости строения осевого скелета молоди карповых рыб как показателя микроэволюционного потенциала внутрипопуляционных групп.
  • Исследование пространственной и экологической структуры фенотипического разнообразия у видов рыб семейства карповых.
  • Внутрипопуляционная изменчивость продукционных показателей рыб.
  • Исследование питания, роста и популяционной подразделённости хищных рыб.
  • Вариабельность лизоцима рыб различных таксонов.
  • Исследование отдаленных последствий, вызванных действием токсикантов и мутагенов на гаметы и ранние стадии онтогенеза рыб.
  • Адаптация Daphnia magna в ряду поколений при действии токсикантов, химических мутагенов и электромагнитных полей.
Материально-техническое оснащение

    Сконструирована, изготовлена и используется уникальная экспериментальная установка (патент РФ № 108640 U1), которая позволяет генерировать широкий спектр заданных пользователем постоянных и переменных магнитных полей (направление, изменение направления, частота, амплитуда, форма сигнала) и одновременно компенсировать изменения геомагнитного поля в режиме реального времени.

    Устройство для генерации магнитных полей и компенсации локального низкочастотного магнитного поля

    Устройство для генерации магнитных полей и компенсации локального низкочастотного магнитного поля: 1 – трёхкомпонентный феррозондовый магнитометр; 2 – аналого-цифровой преобразователь; 3 – контрольный феррозондовый магнитометр (используется для проверки генерируемых полей до и после экспериментов); 4 – компьютер; 5 – системы колец Гельмгольца; 6 – цифро-аналоговый преобразователь.

    Согласование сигналов и управление экспериментальной установкой осуществляется при помощи программного обеспечения, разработанного специально для этих целей. На сегодняшний момент это единственная установка, способная имитировать естественные геомагнитные процессы в эксперименте.

Основные результаты исследований
  • Выполняемые сотрудниками лаборатории работы позволяют оценить риски, вызванные влиянием антропогенных факторов химической и физической природы на естественные экосистемы. Это согласуется с поиском ответов на другой большой вызов для общества, государства и науки, сформулированный в указе Президента РФ № 642 от 1 декабря 2016 г. как «…возрастание антропогенных нагрузок на окружающую среду до масштабов, угрожающих воспроизводству природных ресурсов, и связанный с их неэффективным использованием рост рисков для жизни и здоровья граждан…»
  • Эксперименты, проведённые на животных и растительных объектах с искусственно индуцированными электромагнитными полями низкой и сверхнизкой частоты, позволили выявить ряд закономерностей. Величина отклика подопытного объекта на воздействие зависит от стадии развития организма, частоты поля, скорости его изменения. Связь между эффектом действия поля и характеристиками электромагнитного поля не линейна.
  • Впервые в мировой практике было выполнено экспериментальное исследование биологических эффектов геомагнитной активности, воспроизведенной с высокой точностью на основе записи реальных геомагнитных событий. Полученные данные позволили определить основные принципы и закономерности проявления биологических эффектов геомагнитной активности на молекулярном, организменном и популяционном уровне. На основе полученных данных впервые сделано экспериментально обоснованное предположение о механизмах влияния геомагнитной активности на биологические системы.
  • Получаемые результаты вносят весомый вклад в ответ на большой вызов для общества, государства и науки, сформулированный в указе Президента РФ № 642 от 1 декабря 2016 г. как «…демографический переход, обусловленный увеличением продолжительности жизни людей, изменением их образа жизни, и связанное с этим старение населения, что в совокупности приводит к новым социальным и медицинским проблемам…». Данные, полученные в экспериментах на гидробионтах, позволяют оценить терапевтический потенциал магнитных полей с различными параметрами. На основе полученных результатов разработан способ предотвращения негативных медико-биологических эффектов геомагнитной активности и предложен метод его реализации (патенты РФ № 2574377и № 108640U1).
  • В опытах на Daphnia magna проанализирована возможность адаптации этого вида к глифосат-содержащим гербицидам в ряду поколений. Показано отсутствие адаптации, выражающееся в снижении индивидуальной плодовитости, количества выметов, уменьшении размеров тела. Следует говорить не об адаптации, а, напротив, об аккумуляции токсического эффекта.
  • Разработана методика классификации аномалий развития осевого скелета карповых рыб. С помощью данной методики по природным и экспериментальным данным о морфологической изменчивости молоди плотвы выделены 3 группы особей с различным уровнем изменчивости и различным микроэволюционным потенциалом. 1 – нормальные или типичные, без видимых отклонений развития, со средним темпом роста, типичными для вида значениями диагностических признаков. В природных скоплениях составляют их основу по численности. 2 – изменчивые, характеризуются повышенным темпом роста и наличием небольших отклонений развития. 3 – аномальные, отличаются большим количеством аномалий развития, нестандартными пропорциями тела. В природных скоплениях молоди практически не встречаются из-за жёсткого отбора, направленного против таких особей.
  • Исследовано содержание лизоцима у 12 видов карповых рыб из Рыбинского водохранилища, дельты Волги, Северного Каспия и Центрального Вьетнама. Обследованные виды характеризуются низким и очень низким уровнем лизоцима в иммунных органах: печень, почки, селезенка, а также отсутствием фермента у большинства видов в сыворотке крови. Содержание лизоцима в органах леща Рыбинского водохранилища наивысшее в холодные месяцы (январь-март) и стабильно ниже в остальное время года. Виды со сходным очень низким уровнем лизоцима обитают в водоемах различных климатических зон, которые значительно отличаются температурой воды. Полученные результаты указывают, что температура воды постоянного места обитания карповых рыб не оказывает существенного влияния на уровень лизоцима у одних и тех же видов или их родственников.
  • Исследованы изменения трофической структуры популяций рыб под влиянием естественных и антропогенных факторов. Популяция щуки состоит из 2-х групп особей, имеющих различия в размерно-возрастной и половой структуре, пространственном распределении и поведении. Наиболее многочисленная часть популяции щуки − хищника-засадчика, обитателя прибрежной зоны водоема состоит из рыб длиной 50−60 см; массой 1−2 кг, в возрасте 4−6 лет. Представлена она самками и самцами, соотношение полов близко к 1:1. Спектр питания этой группы хищников включает 18 видов рыб. Размеры заглоченных жертв − от 5 до 10 см. Вторую (малочисленную) в водоеме группу (от 4 до 0,8%) составляют крупные хищники (длина − 90-129 см, вес − 10-12 кг, возраст − 9-13 лет). Представлены они исключительно самками, где глубины ≥ 10 м. Они охотятся как пелагические хищники, используя тактику «подкрадывания» или «преследуя добычу в угон». Жертвами их являются исключительно крупные, взрослые особи 10 видов рыб, длина тела которых составляет от 20 до 59 см. В Территориальное разобщение рыб старшего возраста способствует более полному использованию кормовой базы водоёма, а присутствие щук-долгожителей расширяет уровень внутрипопуляционного разнообразия, обеспечивая большую устойчивость популяции хищников.
  • Проанализирована многолетняя динамика воспроизводительного потенциала плотвы Рыбинского водохранилища. Показатели интенсивности генеративного обмена самок (абсолютная и относительная плодовитость, размеры и масса икринок) в настоящее время охарактеризованы как высокие, что свидетельствует о достаточной обеспеченности пищей, особенно для средней и крупной плотвы. Проведено сравнение основных показателей воспроизводительной способности плотвы в Волжском и Шекснинском плесах Рыбинского водохранилища, различающихся по степени антропогенной нагрузки, по материалам 2011 - 2012 гг. Отрицательного влияния загрязнения на плодовитость и размеры продуцируемой икры не выявлено. Следовательно, плотва Шекснинского плеса восстановила свой репродуктивный потенциал, в 1987 году нарушенный аварией очистных сооружений Череповецкого промышленного узла и города Череповец.
  • Предложен метод описания изменчивости окраски раковин Dreissena polymorpha с использованием цифровой фотографии и компьютерных программ анализа изображений. Проведённые внутрипопуляционные и географические исследования окраски раковин дрейссен позволили выявить дополнительную информацию в окраске отдельных раковин и установить географические закономерности варьирования их яркости и историю формирования изменчивости этого признака.
  • Исследования по распространению, изменчивости и таксономических отношений быстрянок видового комплекса Alburnoides sp. Позволили установить, что по формуле глоточных зубов популяции части рек балтийского бассейна, где, по существующим представлениям, обитает типичная быстрянка, в действительности относятся к подвиду (виду) русская быстрянка. По другим признаками эти популяции объединяются с популяциями бассейна Волги, а быстрянки бассейна Днепра образуют обособленную группу. В целом быстрянки рек Европы, а также бассейнов Днепра, Волги, Кубани и рек Закавказья образуют фенетически хорошо дифференцируемые группы, заслуживающие видового статуса.
    Монографии и книги
    Основные публикации

    Krylov V. V., Yu. V. Chebotareva and Yu. G. Izyumov Delayed consequences of extremely low-frequency magnetic fields and the influence of adverse environmental conditions on roach Rutilus rutilus embryos. Journal of Fish Biology Volume 88, Issue 4, April 2016, Pages: 1283–1300

    Субботкин М.Ф., Субботкина Т.А. Изменчивость белков крови в онтогенезе осетровых рыб сем. Acipenseridae и возможные аспекты эволюции // Биология внутр. вод. 2016 №4

    Чеботарева Ю. В., Ю. Г. Изюмов, В. В. Крылов Особенности строения позвоночника сеголеток плотвы Rutilus rutilus (Cyprinidae) после раздельного и совместного воздействия магнитеого поля и повышенной температуры на эмбрионы и их связь с размерными показателями рыб. Вопросы ихтиологии, 2016, том 56, № 3, с. 345–355

    Папченкова Г.А. Сравнительная оценка токсичности имидаклопридсодержащих инсектицидов на Daphnia magna. Токсикологический вестник. 2016. № 3, стр. 52-56.

    Subbotkin M.F., Subbotkina T.A. Variability of Blood Proteins in Sturgeon. Ontogenesis and Possible Aspects of Evolution in the Family Acipenseridae // Inland Water Biology. 2016. V. 9. № 4. Р. 405–412.

    Subbotkin M.F., Subbotkina T.A. Variability of the Lysozyme Content in Bream from the Rybinsk Reservoir in Different Seasons of the Annual Cycle // Biology Bulletin. 2016. V. 43, № 3. С.257-262.

    Осипова Е.А., Непомнящих В.А., Крылов В.В. Чеботарева Ю.В. Исследовательское поведение молоди плотвы Rutilus rutilus (L.) (Teleostei: Cyprinidae) в лабиринте после различного магнитного воздействия на эмбрионы. Биология внутренних вод, 2016, № 3, с. 89–92.

    Komova N.I. Comparative Analysis of Generative Parameters of the Roach Rutilus rutilus (L., 1758) in the Volga reach of the Rybinsk Reservoir. Inland Water Biology. 2016. Vol. 9, No. 3, pp. 289-296

    Субботкина Т.А., Субботкин М.Ф. Лизоцим у карповых рыб (Cyprinidae) из различных климатических зон // Вопросы рыболовства. 2015. Т. 16, № 1. С. 118-125.

    Subbotkina T.A., Subbotkin M.F. Features of lysozyme content in cods (Order Gadiformes) and flatfishes (Order Pleuronectiformes). Journal of Evolutionary Biochemistry and Physiology 2013. V. 49, № 4. P. 415-422.

    Subbotkin M.F., Subbotkina T.A. Ontogenetic variation patterns of serum protein antigens of the large Amu-Darya shovelnose sturgeon Pseudoscaphirhynchus kaufmanni (Acipenseridae) // Journal of Applied Ichthyology. 2011 (27). P. 213-218.

    Alexander V. Zhulidov Alexander V. Kozhara, Gerard van der Velde Rob S. E.W. Leuven, Daniel A. Zhulidov, Tatiana Yu. Gurtovaya, Thomas F. Nalepa and Vicente J. R. Santiago-Fandino New records from the Ponto-Azov region demonstrate the invasive potential of Mytilopsis leucophaeata (Conrad, 1831) (Bivalvia: Dreissenidae) Journal of Molluscan Studies, 2015, P. 1–5.

    Изюмов Ю. Г., М. Г. Таликина, В. В. Крылов Митоз бластомеров, вылупление, выживаемость и размерные характеристики предличинок плотвы Rutilus rutilus после действия главной фазы сильной магнитной бури на икру и спермии. Вопросы ихтиологии, 2015, том 55, № 1, с. 95–100

    Папченкова Г.А. Влияние имидаклопридсодержащего инсектицида на рост популяции Daphnia magna Straus // Вода: химия и экология. — 2015. — № 4. — c. 46-50

    Голованова И.Л., Филиппов А.А., Чеботарева Ю.В., Изюмов Ю.Г., Крылов В.В., 2015. Влияние флуктуаций магнитного поля, имитирующих магнитную бурю, на активность пищеварительных гликозидаз у сеголеток плотвы. Вопросы ихтиологии, т. 55, №4, с. 476-481.

    Krylov V.V., Zotov O.D., Klain B.I., Ushakova N.V., Kantserova N.P., Znobishcheva A.V., Izyumov Yu.G., Kuz’mina V.V., Morozov A.A., Lysenko L.A., Nemova N.N., Osipova E.A. An experimental study of the biological effects of geomagnetic disturbances: The impact of a typical geomagnetic storm and its constituents on plants and animals // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. V. 110-111. P. 28-36.

    Комова Н.И. Изменения плодовитости плотвы Волжского плеса Рыбинского водохранилища. «Рыбоводство и рыбное хозяйство». №2. 2014.

    Papoulias, D.M., Richter, C.A.,, Whyte, J.J., Talykina, M., Tillitt, D.E., Atrazine reduces egg production in medaka (Oryzias latipes). Aquatic Toxicology V.154 2014 P. 230-239

    Krylov V.V., Izyumov Yu.G., Izvekov E.I., Nepomnyashchikh V.A. 2014. Magnetic Fields and Fish Behavior // Biology Bulletin Reviews, 2014, Vol. 4, No. 3, P. 222–231.

    Кузьмина В.В., Ушакова Н.В., Крылов В.В., Петров Д.В. Влияние магнитной бури на активность протеиназ и гликозидаз слизистой оболочки кишечника рыб. Известия РАН. Серия биологическая, 2014, №. 2, С. 161-167.

    Filippov A.A., Krylov V.V., Golovanova I.L. 2014. Effect of magnetic storms on the temperature characteristics of digestive glycosidases in roach fingerlings // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Рыбное хозяйство. 2014. № 2. С. 101-105.

    Крылов В.В., Осипова Е.А., Изюмов Ю.Г. Ориентационное поведение животных в геомагнитном поле и механизмы магниторецепции // Геофизические процессы и биосфера. 2014. т. 13. № 4.

    Viacheslav V. Krylov, Irina V. Bolotovskaya & Elena A. Osipova The response of European Daphnia magna Straus and Australian Daphnia carinata King to changes in geomagnetic field. Electromagnetic Biology and Medicine, 2013. Vol. 32, №1, P. 30–39.

    Таликина М. Г., Крылов В. В., Изюмов Ю. Г., Чеботарева Ю. В. Влияние типичной магнитной бури на митоз зародышевых клеток и размерно-массовые показатели предличинок плотвы (Rutilus rutilus L.) Биология внутренних вод № 1. С. 56-60

    Голованова И.Л., Филиппов А.А., Крылов В.В., Чеботарева Ю.В., Изюмов Ю.Г. Действие магнитного поля и меди на активность гидролитических ферментов у сеголеток плотвы Rutilus rutilus // Вопр. ихтиологии. 2013. Т. 53. № 2. С. 227–232. 

    Папченкова Г. А., Макрушин А. В. Влияние инсектицида Танрек® на репродукцию и жизнедеятельность Daphnia magna Straus в 15-суточном тесте. Биология внутренних вод, 2013, № 4, с. 74–81.

    Таликина М.Г., Изюмов Ю.Г., Крылов В.В. Реакция животных и растительных клеток на действие типичной магнитной бури // Геофизические процессы и биосфера. 2013. т. 12, № 1, с. 14–20.

    Н.П. Канцерова, Н.В. Ушакова, В.В. Крылов, Л.А. Лысенко, Н.Н. Немова Модуляция активности Cа2+-зависимых протеиназ беспозвоночных животных и рыб при воздействии слабых низкочастотных магнитных полей // Биоорганическая химия, 2013, том 39, № 4, с. 418–423.

    Viacheslav V. Krylov, Elena A Osipova The response of Daphnia magna Straus to the long-term action of low-frequency magnetic fields // Ecotoxicology and Environmental Safety. 2013. V. 96. P. 213-219.

    Канцерова Н.П., Ушакова Н.В., Крылов В.В., Лысенко Л.А., Немова Н.Н. Влияние слабых низкочастотных магнитных полей на внутриклеточные кальцийзависимые протеиназы рыб // Известия РАН. Серия биологическая, 2013, № 6, с. 668–672.

    Иванова М.Н., Свирская А.Н. 2013. О размерной иерархии у молоди щуки Esox lucius // Вопросы ихтиологии. Т. 53. № 3. С. 327−340.

    Иванова М.Н., Свирская А.Н., Литвинов А.С. 2013. О питании берша (Sander volgensis) в Рыбинском водохранилище // Вопросы рыболовства. Т. 14. № 1 (53). С.53−59.

    Конференции
    Дополнительная информация

    Лабораторией ведутся совместные исследования с Геофизической обсерваторией «Борок» РАН, с Институтом биологии Карельского научного центра РАН, Институтом теоретической и экспериментальной биофизики РАН.

    В лаборатории имеется коллекция остеологических препаратов пресноводных рыб (куратор - Кожара А.В.).

    Эта страница обновлена 02.06.2017

    © 2008-2017 ИБВВ РАН

    Написать вебмастеру

    Яндекс цитирования Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика
    Смотрите ilotsib.ru эмали иркутск.