ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ФИЗИОЛОГИЯ ВОДНЫХ МИКРО- И МАКРООРГАНИЗМОВ И ВЛИЯНИЕ НА НИХ ПОТЕНЦИАЛЬНО ВРЕДОНОСНЫХ ПРИРОДНЫХ И АНТРОПОГЕННЫХ ФАКТОРОВ СРЕДЫНИР

The ecological physiology of aquatic micro- and macroorganisms and the effect of potentially harmful natural and anthropogenic environmental factors on them.

Соисполнители НИР

нет Соисполнитель

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. Экологическая физиология водных микро- и макроорганизмов и влияние на них потенциально вредоносных природных и антропогенных факторов среды.
Результаты этапа: За отчетный период в рамках выполнения первого этапа гостемы НИР нами были проведены различные лабораторные и полевые исследования закономерностей биологического действия потенциально токсичных веществ на тест-организмы в зависимости от различных условий среды. В качестве объектов лабораторных исследований были использованы различные группы животных и растительных водных организмов, в том числе бактерии, зеленые водоросли, цианобактерии, дафнии и другие гидробионты. Для их культивирования применяли классические, а также разработанные участниками НИР методы. С использованием этих объектов было проведено изучение закономерностей биологического действия потенциально токсичных веществ на тест-организмы в зависимости от различных условий среды. Индивидуальные нарушения у водных организмов оценивали по традиционным и некоторым новым показателям. Было продолжено формирование базы данных о влиянии сезонных и климатических факторов на водные организмы в культурах, причем как в норме, так и при токсическом действии. Кроме лабораторных исследований влияния потенциально вредоносных и токсических веществ на различных представителей гидробионтов, ряд наблюдений был выполнен в натурных условиях. Полевые наблюдения с целью изучения влияния природных и антропогенных факторов среды на водные организмы были выполнены на таких реках, как Москва и Урал, озере Глубоком а также еще на нескольких пресноводных водоемах и водотоках. Многочисленные исследования были проведены в морских акваториях, в основном - в северных морях России, в частности - в Карском море (включая Обскую губу и Енисейский залив), море Лаптевых, Восточно-Сибирском море, Чукотском и Баренцевом морях. Важно отметить, что большинство проведенных нами биологических полевых исследований сопровождалось гидролого-гидрохимическими наблюдениями по основным параметрам среды, важным для гидробионтов. Эти наблюдения позволили в ряде случаев дать статистически обоснованные оценки влияния природных и антропогенных факторов среды на водные растительные и животные организмы, а также на некоторых представителей наземной биоты, которые в данном случае также были использованы в качестве экспериментальных объектов. С целью гармонизации взаимоотношений природы и человека был разработан проект т.н. города-экополиса, который в своем развитии учитывал бы все условия окружающей его среды и не оказывал на нее неблагоприятного воздействия.
2 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. Экологическая физиология водных микро- и макроорганизмов и влияние на них потенциально вредоносных природных и антропогенных факторов среды.
Результаты этапа: Наблюдения в рамках темы НИР в 2022 г. проводили как в лабораторных, так и в полевых условиях, в последнем случае работы проводили как в пресных водоемах и водотоках, так и в морских экосистемах. Отдельные виды исследований были также выполнены в наземных экосистемах, в разной степени подверженных антропогенному влиянию, среди которых были как лесные заповедные угодья, так и урбанизированные территории. Результаты токсикологических исследований показывают, что токсичность тяжелых металлов может существенно различаться в водоемах с разным гидрохимическим составом. Выраженность эффекта при этом зависит от вида металла, его концентрации и диапазона изменений гидрохимических параметров воды, в частности - ее жесткости и содержания в ней гуминовых веществ. Наши данные, полученные на мягкой воде, характерной для северных водных объектов России, показали существенное увеличение в ней токсичности металлов в острых экспериментах (в частности, в 222 раза - для марганца, и в 5 раза для цинка). С целью оценки влияния на гидробионтов антропогенных факторов среды непосредственно в натурных условиях ряд наблюдений был выполнен в отдельных пресноводных водоемах и водотоках, а также в нескольких морских акватория. Среди них - акватории Баренцева, Карского и Охотского морей, в которых уже ведется добыча нефти и газа, а также остаток акватории частично уже высохшего Аральского моря. Целью данных работ было установления влияния последствий добычи этих видов сырья на сообщества морского фитопланктона. Сделан вывод, что негативного влияния на них в исследованных акваториях не наблюдается. Для пресных водоемов также были получены новые данные о составе их фитопланктонных сообществ и влиянии на них загрязнения вод тяжелыми металлами. Результаты токсикологических исследований показывают, что токсичность тяжелых металлов может существенно различаться в водах с разным гидрохимическим составом. Выраженность эффекта зависит от вида металлов, его концентрации и диапазона изменений гидрохимических параметров воды, в частности - ее жесткости и содержания в ней гуминовых веществ. Наши данные, полученные на мягкой воде, характерной для северных водных объектов России, показали существенное увеличение в ней токсичности металлов в острых экспериментах (в частности, в 222 раза для марганца, и в 5 раза для цинка). Выявленные закономерностей проявления токсичности веществ и чувствительности к ним гидробионтов в зависимости от от жесткости воды были использованы при разработке региональных нормативов ПДК. Они, безусловно будут полезны и для создания методических рекомендаций по выбору оптимальных условий культивирования лабораторных культур водных организмов, используемых при проведении биотестирования с целью установления предельно допустимых уровней антропогенного загрязнения водной среды с учетом региональных особенностей. Анализ изменений состояния генофонда популяций диких млекопитающих животных при различных формах антропогенного воздействия, проведенный в отдельных лесных местообитаниях Тверской, Калужской, Ярославской и Костромской областей, показал, что наблюдается резкое ухудшение качества генофонда (уменьшение его разнообразия) всех популяций, подвергшихся антропогенному воздействию. В связи с этим были даны рекомендации рекомендации по проведению мероприятий с целью оздоровления популяций лося и пятнистого оленя.
3 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. Экологическая физиология водных микро- и макроорганизмов и влияние на них потенциально вредоносных природных и антропогенных факторов среды.
Результаты этапа: Объектами научных исследований, имеющих целью изучение последствий воздействия потенциально вредоносных и антропогенных факторов среды были как лабораторные микро- и макроорганизмы, а также обычные обитатели морских и пресноводных акваторий - бактерио- и фитопланктон, а также организмы, обитающие в загрязненных наземных местообитаниях, в частности - мыши-полевки. Важно отметить долгосрочные научные исследования нового для данной гостемы сообщества организмов - обрастателей, которые входят в состав перифитона. Была исследована динамика развития сообществ обрастаний, которые формируются на различных типах пластиковых материалов при их длительном экспонировании в пресноводном водотоке. В ходе этих работ были выделены микроорганизмы, способные к росту на пластике и проведены молекулярно-генетические исследования с целью определения их таксономического положения. С целью оценки влияния на гидробионтов антропогенных факторов среды непосредственно в натурных условиях, ряд наблюдений был выполнен в пресноводных водоемах и водотоках, а также в нескольких морских акваториях. Большой интерес представляют исследования, выполненные в морских водах в местах непосредственной добычи нефти и газа с целью установления влияния последствий добычи этих видов сырья на сообщества фитопланктона. Особый интерес представляют лабораторные исследования, в которых было исследовано влияние буровых растворов и диспергентов, используемых при добыче нефти, на процессы естественного очищения морских вод. Были установлены максимально допустимые и пороговые концентрации этих соединений для показателя БПК5. В ходе морских наблюдений были исследованы также фоновые и импактные районы малоизученных северных морей России. В состав работ входило изучение численности, биомассы и морфологического состава прокариотного сообщества залива Благополучия архипелага Новая Земля, а также исследование вертикального распределения хлорофилла а в западной части Карского моря в осенний период. Токсикологические исследования были проведены с применением классических и современных методов водной токсикологии в обычном и хроническом режимах с учетом различных показателей. Индивидуальные нарушения у водных организмов оценивали по традиционным и новым показателям. Было продолжено формирование базы данных о влиянии потенциально вредоносных и антропогенных факторов на водные организмы в культуре в норме, а также при токсическом действии. В ходе проведенных токсикологических исследований установлены новые закономерности формирования токсического эффекта различных загрязнителей на зеленые микроводоросли и ракообразных, разработаны новые методические приемы, позволяющие совершенствовать подходы к лимитированию загрязнения окружающей водной среды. Показано снижение токсического эффект цинка для дафний при повышении минерализации водной среды. Экспериментально подтверждено влияние индивидуальной или групповой посадки D. magna на формирование токсического эффекта бихромата калия, пентахлорфенола и додецилмульфата натрия в хроническом опыте. Установлено влияние присутствия наночастиц полистирола диаметром 100 нм на токсический эффект метиленового синего для дафний, впервые установлено усиление его токсического эффекта в присутствии микрочастиц контактного полистирола.
4 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. Экологическая физиология водных микро- и макроорганизмов и влияние на них потенциально вредоносных природных и антропогенных факторов среды.
Результаты этапа: Проделанные в рамках НИР лабораторные и полевые исследования позволили продолжить формирование базы данных о влиянии потенциально вредоносных и антропогенных факторов на водные организмы в культуре в норме, а также при токсическом действии. В ходе проведенных токсикологических исследований были установлены новые закономерности формирования токсического эффекта различных загрязнителей на зеленые микроводоросли и ракообразных в зависимости от факторов окружающей среды. Особое внимание в данном случае было уделено влиянию на результаты токсикологических экспериментов таких факторов, как жесткость воды, которую использовали для культивирования тест-организмов, а также присутствия в ней частиц микропластика. Оказалось, что оба этих фактора могут оказывать существенное влияние на результаты экспериментов. Важно отметить, что в ходе проделанных в рамках НИР исследований был отработан метод, позволяющий идентифицировать частицы микропластика малых размерных категорий (менее 300 мкм) непосредственно в тканях живых организмов. С помощью этого метода было установлено присутствие микропластика в желудочно-кишечном тракте атлантической трески (Gadus morhuа), обитающей в прибрежных водах Баренцева моря. Кроме того, этот метод позволил впервые обнаружить присутствие частиц макро- и микропластика в организмах единственных в мире китов-бентофагов, которые питаются беспозвоночными из придонного ила и обладают уникальной техникой питания. Натурные наблюдения, проведенные по трассе Северного морского пути (СМП) позволили определить содержания фотосинтетических пигментов и продукционные показатели фитопланктона в портах Северного Морского Пути (Амдерма, Хатанга, Диксон, Сабетта, Дудинка, Певек). Полученные данные позволили определить состояние организмов первого трофического уровня, которые отвечают за новообразование органического вещества и во многом являются индикатором состояния морской экосистемы. Эти наблюдения особенно важны в связи с тем, что в настоящее время происходит активное освоение трассы СМП для транспортировки коммерческих грузов, включая идущий на экспорт сжиженный природный газ и нефтяные углеводороды. В результате увеличивается транспортная нагрузка на акваторию СМП и возрастает риск техногенных аварий и разливов. По результатам работ опубликовано 17 статей в профильных журналах.
5 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. Экологическая физиология водных микро- и макроорганизмов и влияние на них потенциально вредоносных природных и антропогенных факторов среды.
Результаты этапа: В рамках гостемы НИР были выполнены комплексные экологические исследования, в состав которых входили токсикологические, микробиологические, гидрохимические и гидробиологические наблюдения. Их объектами были различные группы микро- и макроорганизмов: бактерии, цианобактерии, водоросли, дафнии и рыбы. Работы проводили как в полевых, так и в натурных условиях. В ходе токсикологических наблюдений было установлено, что важное значение имеет время добавления токсиканта к тест-культурам организмов. Исследован комбинированный эффект от совместного внесения меди и наночастиц полистирола на культуры S. quadricauda и C. vulgaris (по показателям численности клеток и величине эффективности процессов их фотосинтеза). Проведена комплексная оценка влияния жесткости водной среды на морфо-физиологические параметры и токсикочувствительность представителей фито-, зоопланктона, а также на личинки и икру рыб Danio rerio. Разработаны новые стандартизированные искусственные среды для проведения биотестирования на ракообразных Daphnia magna и водорослях Chlorella vulgaris, эти среды позволяют изменять параметры жесткости воды и исследовать адаптацию к ним гидробионтов. Проведены исследования влияния низкоинтенсивного электромагнитного поля (ЭМП) на чувствительность тест-организма D. magna к двум модельным токсикантам – бихромату калия и сульфату кадмия. За отчетный период были также получены данные о содержании микропластика в желудочно-кишечном тракте представителей морской мегафауны: серых китов Eschrichtius robustus, являющихся представителями чукотско-калифорнийской популяции вида и выловленных в Беринговом море, представителя тресковых рыб – пикши Melanogrammus aeglefinus Кольского залива Баренцева моря, а также кольчатой нерпы Phoca hispida из Белого моря. Получены предварительные данные о содержании микропластика в планктонных организмах из Баренцева моря, для этого была отлажена новая методика. В ракообразных Было обнаружено 37 частиц с морфологическим признаками пластика, что составило примерно 1,23 частиц/особь. Были продолжены исследования способности микроорганизмов к развитию на селективных средах с добавлением пластика в качестве единственного источника углерода и энергии. Изменения молекулярной структуры пластиковых субстратов, присутствовавших в среде ММ в зоне развития культивируемых бактериальных колоний, оценивали с помощью ИК-спектрометра с Фурье преобразованием Perkin Elmer Spectrum Two, оснащенного приставкой для измерений в режиме нарушенного полного внутреннего отражения Universal ATR Accessory. Ряд наблюдений, проведенных в рамках НИР в 2025 г., был выполнен в натурных условиях. С целью оценки качества воды были исследованы по микробиологические показатели четырех озер Московского региона, а также несколько станций на реке Москве в разной степени подверженных антропогенному воздействию. На этих станциях исследовали также динамику изменений содержания фотосинтетических пигментов, гидрохимические показатели и оптические свойства воды с целью установления связей между этими показателями. Было установлено, что гидробиологические показатели, исследованные в ходе работы, достоверно реагируют на тепловое и биогенное загрязнение, а выявленный набор индикаторных оптических сигналов позволяет фиксировать эти изменения. В летне-осенний сезон 2025 г. в акватории Обской и Тазовской губ проведено изучение структуры сообщества фитопланктона в районах реализации шельфовых проектов по добыче нефти и газа. Это было необходимо для оценки долгосрочных последствий антропогенного воздействия и своевременного выявления негативных изменений в уязвимом Арктическом регионе. Наблюдения в рамках гостемы в 2025 г. были проведены также и в наземных экосистемах. На животных из природной популяции рыжей полевки, обитающей вблизи полигона для захоронения твердых бытовых отходов «Лесная» (Серпухов, Россия) исследованы последствия трансплацентарного и лактационного воздействия диоксинов на потомство этих мышей. Результаты исследований, выполненных в 2025г. были опубликованы в 16 рецензируемых научных журналах и в 10 сборниках материалов конференций.
6 1 января 2026 г.-31 декабря 2026 г. Экологическая физиология водных микро- и макроорганизмов и влияние на них потенциально вредоносных природных и антропогенных факторов среды.
Результаты этапа: -
7 1 января 2027 г.-31 декабря 2027 г. Экологическая физиология водных микро- и макроорганизмов и влияние на них потенциально вредоносных природных и антропогенных факторов среды.
Результаты этапа: -
8 1 января 2028 г.-31 декабря 2028 г. Экологическая физиология водных микро- и макроорганизмов и влияние на них потенциально вредоносных природных и антропогенных факторов среды.
Результаты этапа: -

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".