Проекты Института биологии КарНЦ РАН

Научный руководитель: зав лаб., д.б.н. Мурзина С.А.
Исполнители лаборатория экологической биохимии: зав лаб., д.б.н. Мурзина С.А., д.б.н.,
ак.РАН Н.Н. Немова, в.н.с., д.б.н. Высоцкая Р.У., в.н.с., к.б.н. Лысенко Л.А., с.н.с., к.б.н.
Битютский Д.Г., с.н.с., к.б.н. Васильева О.Б., с.н.с., к.б.н. Крупнова М.Ю., с.н.с., к.б.н.
Кяйвяряйнен Е.И., с.н.с., к.б.н. Канцерова Н.П., с.н.с., к.б.н. Кузнецова М.В., с.н.с., к.б.н.
Хуртина С.Н., с.н.с., к.б.н. Руоколайнен Т.Р., с.н.с., к.б.н. Суховская И.В., с.н.с., к.б.н.
Фокина Н.Н., н.с., к.б.н. Курицын А.Е., н.с., к.б.н. Рендаков Н.Л., н.с., к.б.н. Кочнева А.А.,
м.н.с., аспирант Воронин В.П., м.н.с., аспирант Провоторов Д.С., м.н.с., аспирант Родин
М.А., м.н.с. Шульгина Н.С., ст.-иссл., аспирант Манойлова Д.И., гл. химик Тушина Е.Д.,
вед. инж. электроник Данилова К.Г.,
Исполнители группа биофизики: рук. группы, в.н.с., к.ф.-м.н. Горюнов А.С., в.н.с., д.б.н.
Рожков С.П., с.н.с., к.б.н. Борисова А.Г.

В таежном и тундровом биомах болотные экосистемы занимают обширные площади и играют важную роль в их функционировании и устойчивости. Они выступают активными аккумуляторами углерода в органических отложениях и геохимическими барьерами в ландшафтах, а также местообитаниями многих специфических групп организмов и сообществ, источником полезных растений и торфа, местами туризма и охоты. Болотные экосистемы Европейского Севера очень разнообразны по своей структуре, а также особенностям функционирования в зависимости от окружающих их геолого-геоморфологических условий. Степень изученности болот в разных частях региона различна, будут получены и обобщены новые сведения по малоисследованным территориям. На структуру и динамику болот оказывают влияние режим и интенсивность освоения ландшафтов. В середине ХХ века более 600 тыс. га болот и заболоченных лесов Карелии были мелиорированы, на многих из них идут процессы вторичного заболачивания, изучение этой динамики актуально и будет продолжено. Прогнозирование состояния экосистем в условиях меняющегося климата требует ведения мониторинга динамики отдельных компонентов. В трансформированных влажных биотопах вдоль линейных сооружений и различных карьерах развивается производная растительность с быстрыми сукцессионными сменами, изучение которых актуально для оценки реакции сообществ на антропогенные изменения. Палеогеографические и палеоботанические исследования, основанные на информации природных архивов торфяных залежей региона, позволят проследить изменения природной среды в прошлом, выявить тренды ее современного развития и объяснить структуру растительного покрова современных ландшафтов. Имеются пробелы в сведениях о бриофлоре региона, включая ряд ООПТ, в связи с чем, ее изучение в рамках темы будет продолжено с акцентом на биотопическую приуроченность видов (бриоценофлоры). Результаты используются в многотомном издании “Флора мхов России”. Выявление ценных природных объектов, от отдельных популяций видов до обширных малонарушенных территорий и обоснование их сохранения приобретает все большую важность на современном этапе развития науки и общества.

Номер госрегистрации - 122031000299-1

Интенсификация сельскохозяйственного производства основывается на внедрении новых экономически выгодных методов и приемов, обеспечивающих, в числе прочих, повышение плодородия почв. В настоящее время активно исследуются агроприемы, позволяющие с одной стороны поддерживать высокий уровень почвенного плодородия, а с другой – снизить себестоимость сельхозпродукции. В качестве частичной замены внесения в почву высоких доз удобрений рассматривается и изучается широкий спектр веществ, однако вопрос о возможности использования в данных целях отходов целлюлозно-бумажной промышленности остается пока открытым. Целью данного проекта ставится оценка влияния отходов ЦБК (лигносульфонат, избыточно активный ил, скоп, кора хвойных пород) при внесении их в почвы различного типа (минеральные и торфяные) на агрохимические и агрофизические почвенные свойства и, что самое важное, на урожайность широкого спектра видов культурных растений открытого и закрытого грунта. Ожидается, что отходы ЦБК будут способствовать повышению плодородия почвы, через увеличение содержания в ней органического вещества, элементов минерального питания, повышение емкости катионного обмена, изменения структуры, плотности, водоудерживающей способности и прочих свойств почвы. Улучшение почвенных свойств под влиянием отходов ЦБК, как ожидается, положительно отразится на урожайности агрокультуры. Поскольку урожайность в значительной степени зависит от физиологической активности растений, в данном проекте большое значение будет уделено изучению влияния отходов на их способность активизировать основные процессы растений, такие как рост, фотосинтез, дыхание, водный обмен. Приведенные гипотетические утверждения требуют подтверждения, которые будут получены или опровергнуты в ходе реализации данного проекта. Таким образом, в ходе проекта впервые будет выявлена роль отходов ЦБК в оптимизации физиологических процессов роста и развития растений опосредованно через влияние на почвенные свойства, или напрямую через биостимулирование.

Проект направлен на решение фундаментальной научной проблемы обеспечения лекарственным сырьем фармацевтической базы Севера России в целом и республики Карелия в частности. Реализация концепции экологической и фармацевтической безопасности страны предполагает совершенствование существующей системы агротехнологий выращивания лекарственных растений за счет расширения сортимента выращиваемых в культуре лекарственных видов и разработки технологии их возделывания в северных регионах. В настоящее время небольшой сортимент лекарственных видов возделывают на небольших площадях в Алтайском и Ставропольском крае, Крыму и некоторых хозяйствах центрально-черноземного района РФ. Однако значительный ресурсный потенциал экономически значимых северных аборигенных и интродуцированных видов практически не задействован. В тоже время именно использование некоторых видов лекарственных растений, адаптированных к условиям Севера, особенно актуально в районах рискованного земледелия, где низкое естественное плодородие почв является одним из лимитирующих факторов развития агропроизводства. Для обеспечения высокоэффективного управления продукционным потенциалом лекарственных видов, необходимо оценить ряд физиологических и химических откликов растений на различные почвенные показатели, состав поли и монокомпонентных посевов, сроки уборки. В ходе НИР будут выявлены особенности роста, развития, продуктивности растительного сырья. В данном проекте будет дана оценка экономической результативности выращивания лекарственного растительного сырья в депрессивных северных регионах. Проект носит междисциплинарный и межрегиональный характер. Впервые будет дана комплексная оценка влияния различных агроприемов и почвенных условий на возможность стимулирования физиологических резервов и химического состава растений, а как следствие увеличение общей продуктивности лекарственных растений и повышение рентабельности производства. Полученные в ходе реализации проекта новые данные будут носить как фундаментальный, так и прикладной характер.

Нами рассматривается комплекс адаптационных способностей птиц к условиям короткого северного лета. Основным лимитирующим фактором, ограничивающим распространение птиц в высоких широтах, является сравнительно короткий благоприятный период в годовом цикле, необходимый для успешного выведения потомства и линьки. В условиях короткого северного лета птицы вынуждены сокращать продолжительность всех этапов годового цикла, и прежде всего предгнездового этапа – периода между прилетом и началом размножения. При этом на периферии ареала они неизбежно сталкиваются со сложностями поиска подходящих для обитания биотопов, а также партнера для размножения из-за низкой плотности и разобщенности населения. Чтобы сократить время на поиски и оптимизировать свой выбор, птицы используют социальную информацию, получаемую от своих сородичей, прилетевших в гнездовой ареал раньше.

В данной работе мы рассматриваем роль акустической коммуникации вида как способа переноса социальной информации при выборе птицами гнездового участка и стратегии размножения. Мы предполагаем, что в зависимости от определенных характеристик песни местных самцов прибывающие птицы могут оценивать по ней пригодность данного местообитания для заселения и свои шансы на встречу партнера для размножения на ней. Стоит подчеркнуть, что необходимый выбор может осуществляться птицами на основании информации, полученной ими на личном опыте, приобретенном в предыдущие годы. Однако у мелких видов трансконтинентальных мигрантов с короткой средней продолжительностью жизни у большого числа особей есть лишь один сезон для воспроизведения потомства. Именно успешное размножение первогодков, птиц без предыдущего опыта размножения, – решающий фактор в поддержании стабильной численности таких видов. Мы также предполагаем, что подражание территориальному выбору более опытных птиц - обычно уже размножающихся ранее особей, прилетающих в гнездовой ареал первыми - будет выгодно, прежде всего, для птиц, живущих в пессимальных и субоптимальных экологических условиях на севере ареала, где время на поиск и оценку пригодного для заселения биотопа ограничено.

Используя свои и литературные данные, мы выделяем разные типы песни и сигналов, несущие разную социальную информацию для сородичей, для создания искусственной социальной среды с помощью методов акустического привлечения птиц (метод «звуковой ловушки»). Таким образом, нами рассматривается роль демонстративной песни и голосовых сигналов птенцовпри формировании местного населения, выборе формы брачных отношений особями (моногамия, полигамия), образовании территориальных связей прибывающих самцов (резидентные, блуждающие), и, соответственно, в вариации доли экстрапарного (внебрачного) потомства в гнездах местных самок. Выбор стратегии размножения птицами в эксперименте будет оценен при помощи индивидуального мечения всех резидентных самцов, сбора генетического материала для оценки доли экстрапарного потомства в их гнездах и родства птенцов ко всем местным птицам.

В настоящее время метод акустического привлечения птиц на гнездование не разрабатывался в России, а его влияние на формирование репродуктивной структуры населения птиц не рассматривалось ни в российской, ни в зарубежной литературе.Тем не менее, изучение влияния социальных сигналов при выборе места и стратегии размножения птицами может играть фундаментальную роль в понимании механизма расселения видов и распределения внутри ареала.

Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами» (региональный конкурс)

Руководитель: с.н.с., к.б.н. Кузнецова М.В., исполнители: н.с., к.б.н. Курицын А.Е., м.н.с.,
аспирант Родин М.А., м.н.с. Шульгина Н.С.

Рекордная для Старого Света протяженность в границах единого государства Российской Федерации отражается в охвате ареалов птиц многих видов. Качественные и количественные характеристики орнитофауны, как и степень изученности территории, на уровне субъектов РФ неоднородны и во многом обусловлены территориальным положением. В подобных условиях унификация, как метод приведения данных к единообразной системе, является эффективным способом построения общей картины, характеризующей орнитофауну и ее динамику. Среди субъектов РФ Карелия является одним из перспективных регионов, представляющих интерес как площадка для обобщения учетно-описательных данных для анализа динамики качественных и количественных характеристик орнитофауны на протяжение последнего столетия. Этому способствуют такие факторы, как (1) географическое положение (находясь в неразрывной ландшафтно-географической связи со странами Фенноскандии, Карелия всегда привлекала исследователей широкого спектра специальностей), (2) значительная протяженность в широтном направлении и высокая степень мозаичности ландшафтов (что приводит к повышению видового богатства), (3) наличие научно- исследовательских, образовательных и природоохранных организаций, изучающих видовой состав и численность птиц. Перечисленные факторы способствовали проведению многочисленных работ по выявлению видового состава и численности птиц в разных частях Карелии, многолетнему изучению биологии отдельных видов, а также ряду орнитологических исследований фенологического характера. Значительная часть результатов этих исследований нашла отражение в публикациях, однако локальный характер изданий и неохваченное публикациями обилие собранного полевого материала, имеющегося в архивах в электронном и аналоговом виде, представляют собой перспективные данные для изучения динамики видового состава и численности птиц в Карелии. Действующие на соседних территориях программы изучения трендов численности птиц, в т.ч. «Пан-Европейская программа изучения численности птиц», охватывающая данные по 170 наиболее распространенным видам Старого Света; Зимние учеты птиц, организованные в Финляндии по аналогии с Зимними маршрутными учетами, проводящимися в Карелии; программы Европейского союза орнитологов, охватывают лишь прилегающие с запада территории. При этом наблюдаемые там тренды численности птиц, зачастую обусловленные характером хозяйственной деятельности, активной дефорестацией, введением монокультур, преобладанием нарушенных территорий и прочими антропогеннообусловленными факторами, не могут быть безоговорочно применены к представителям орнитофауны в Карелии, где обозначенные эффекты ослаблены за счет иного типа лесозаготовок, значительной протяженности охраняемых территорий, площадей временного ограничения рубок и наличием большого числа труднодоступных районов. Построение актуальной картины состояния орнитофауны Карелии с наблюдаемыми на протяжении длительной истории изучения трендами численности является актуальной задачей для Республики и Северо-Запада РФ в целом. Достижимость решаемой задачи и научная новизна для региона определяется используемыми подходами – максимальным охватом накопленных материалов, применением современных методов анализа данных и поиском оптимальных моделей описания наблюдаемых трендов, восстановлением пространственно-географической структуры учетных маршрутов с использованием ГИС, верификацией и дополнением рядов данных результатами новых исследований при соблюдении первичной методики и локации.