| Результаты этапа: Начато изучение возможных путей экологической специализации на примере коадаптивных комплексов, состоящих из энтомофильных растений и их опылителей. Изучались возможные механизмы разделения ниш опылителей в ненарушенных местообитаниях. Ожидается, что полученные результаты позволят в дальнейшем сопоставить коадаптивные комплексы, состоящие из насекомых опылителей и растений, обитающие в ненарушенных и трансформированных экосистемах.
Проведено исследование популяций комаров рода Culex, населяющих природные и трансформированные местообитания. Проведено экспериментальное изучение влияния характера питания на изменчивость признаков и дифференциальную элиминацию личинок комаров рода Culex. Показано, что дифференциальную элиминацию особей не удается связать с вариантами проявления признаков, являющихся частью трофической системы личинки. Т.о., быстрое и успешное освоение городских местообитаний формой mоlestus связано не с отбором по признакам трофического комплекса, а с преадаптацией и высокой пластичностью данных признаков.
Были исследованы популяции озерной лягушки Pelophylax ridibundus, обитающие в термальных водоемах разного происхождения. Термальные водоемы (как естественные, так и искусственные) представляют собой уникальные экосистемы, позволяющие вселяющимся в них видам проявлять крайние значения нормы реакции таких характеристик жизненного цикла как скорость роста и развития, число размножений за год, репродуктивное усилие и др. Были проведены исследования популяций P. ridibundus, обитающих в трансформированных экосистемах – водоеме-охладителе Нижнетагильского Металлургического Комбината (Свердловская обл.) и термальных водоемах Камчатки.
Одним из основных механизмов экологической специализации и адаптации к меняющимся условиям среды у животных со сложным онтогенезом являются адаптивные изменения жизненного цикла. Для проверки этой гипотезы, было проведено исследование особенностей жизненного цикла популяций модельных видов амфибий, обитающих в естественных и трансформированных местообитаниях, а также в разных климатических условиях. Были сопоставлены основные характеристики жизненного цикла популяций травяной и остромордой лягушек, а также серой жабы, обитающих в антропогенных и естественных местообитаниях Брянской и Московской областей.
Проведены полевые и экспериментальные исследования механизмов экологической специализации, связанных со стратегией размножения и ранними стадиями онтогенеза модельных видов амфибий (травяная и остромордая лягушки, прудовая лягушка и серая жаба). Разработан дизайн экспериментов и проведены эксперименты по изучению «переходящих эффектов» (carryover effects), проявляющихся на ранних стадиях онтогенеза амфибий. Нами была разработана методика, позволяющая моделировать «переходящие эффекты» в лабораторных условиях.
Для двух видов бурых лягушек Rana temporaria и Rana arvalis был выполнен детальный сравнительный анализ стратегий размножения в трансформированных и ненарушенных местообитаниях. Результаты проведенных исследований показали конвергенцию стратегий размножения этих видов, обитающих в нестабильных и непредсказуемых условиях окружающей среды (в антропогенно трансформированной экосистеме), к стратегии bet-hedging.
Для изучения механизмов достижения экологической специализации, нами был разработан дизайн эксперимента, целью которого является моделирование процесса формирования адаптаций Drosophila melanogaster к неблагоприятным (стрессовым) средам, экологической сегрегации (расхождения по трофическим нишам) и начальных этапов формирования пре- и посткопуляционной репродуктивной изоляции между субпопуляциями, адаптирующимися к контрастным условиям.
Проведено изучение экологических и поведенческих адаптаций муравьев к трансформированным местообитаниям. Были охарактеризованы структура поселений и пищевое (фуражировочное) поведение муравьев в условиях различной антропогенной нагрузки на лугах Москвы и Карлсруе (Германия), и в парках Москвы. Был выявлен один из основных факторов, который приводит к сокращению численности муравьев на трансформированных лугах.
Получены результаты биоинформатического анализа, направленного на поиск следов отбора в геноме видов и форм рода Culex, обитающих в трансформированных экосистемах. Было показано, что под действием отбора находятся сигнальные пути Notch, Jak-STAT и MAPK, имеющие непосредственное отношение к формированию таких признаков жизненного цикла Culex, как диапауза, автогения и брачное поведение, а также устойчивость к низким температурам. Именно эти признаки маркируют экологическую специализацию формы molestus, обитающей в антропогенной среде, а также популяции других видов и форм рода Culex, обитающие в трансформированных экосистемах.
Проведено изучение адаптациогенеза в популяциях черного садового муравья (L. niger), населяющих трансформированные местообитания, методами молекулярной биологии и биоинформатики.
Разработана модельная система, имитирующая взаимодействие хищника и жертвы на индивидуальном уровне. Впервые показано, что одним из признаков по которым хищник выбирает доступность или недоступность добычи, является ее запах, зависящий от состава и количества микрофлоры поверхности тела жертвы.
Продолжено изучение микроэволюционных процессов в популяциях птиц, в частности, изучение механизмов поддержания полиморфирма в природных популяциях модельного вида птиц мухоловки-пеструшки (Ficedula hypoleuca). Актуальность исследований механизмов поддержания полиморфизма определяется тем, что данные механизмы позволяют лучше понять начальные этапы симпатрического видообразования. Полиморфные виды представляют особый интерес благодаря способности к быстрым эволюционным преобразованиям популяций в ответ на устойчивое изменение среды, например, изменение климата.
|
