Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
Лимнологический институт Сибирского отделения Российской академии наук
+7 (3952) 42-65-04
info@lin.irk.ru
  • Главная
  • Научная деятельность
  • Основные научные результаты

Основные научные результаты

Наиболее важные научные результаты за 2018 г.

Сведения о результатах по направлениям исследований в рамках Программы фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2013-2020 годы в 2018 году

Номер и наименование направления фундаментальных исследований
(по Программе)

Полученные результаты

(в привязке к ожидаемым результатам по Программе)

1

2

VI Биологические науки

VI.50. Биология развития и эволюция живых систем

C помощью секвенирования нового поколения и статистического анализа охарактеризован микробиом фотического слоя оз. Байкал и его взаимосвязь с физико-химическими факторами среды в весенний период. Построены корреляционные сети для Bacteria и Eukaryota, выявлены центральные наиболее взаимосвязанные таксоны (хабы) в сети бактерий, эукариот, симбиотические и конкурентные отношения среди отдельных таксонов и оценена взаимосвязь структуры микробиома с факторами среды обитания.

Сравнительный анализ последовательностей геномов хлоропластов показывает, что симбиотические водоросли из байкальской губки близки одноклеточным зеленым водорослям рода Choricystis. Распределение полиморфных сайтов позволило выявить признаки обширных мутаций в хлоропластах, выделенных из пораженных тканей губки. Полученный результат можно рассматривать как пример стресс-адаптивного мутагенеза, проявляемого в условиях серьезного и необычного кризиса экосистемы Байкала.

VI.55. Биохимия, физиология и биосферная роль микроорганизмов

Впервые для древних озер Земли на примере оз. Байкал показано генетическое разнообразие вирусных сообществ планктона методами высокопроизводительного секвенирования. В вироме доминируют хвостатые бактериофаги (56,8%), среди них преобладает сем. Myoviridae (42,1%). Наиболее многочисленными были литические T4- и SPO1-подобные фаги, высокое содержание которых в озере свидетельствует об эффективном контроле численности бактерий, включая патогенные и условно патогенные.

VI.61. Биофизика, радиобиология, математические модели в биологии, биоинформатика

При секвенировании генов транспорта кремния SIT диатомеиSynedra acus subsp. radians и Synedra ulna subsp. danica обнаружены 14 предсказанных «зрелых» белков SIT, каждый из которых содержит по 4 консервативных мотива GxQ, по одному мотиву CMLD, а также мишень посттрансляционного протеолиза DxDID. Аналогичные предсказанные «зрелые» белки SIT присутствуют в предсказанных протеомах еще 17 видов диатомей. Полученные данные использованы для дизайна конструкта, необходимого для экспрессии белка SIT в клетках дрожжей.

На основании гипотезы молекулярных часов и коалесцентного филогенетического анализа байкальской амфиподы Gmelinoides fasciatus удалось соотнести время возникновения поразделенности этого вида в Байкале на отдельные популяции с глобальными климатическими колебаниями на границе плиоцена и плейстоцена. Особенности молекулярной эволюции G. fasciatus ранее не позволяли этого сделать. Предполагается, что популяционная структура возникла под действием временных географических барьеров.

Номер и наименование направления фундаментальных исследований
(по Программе)

Полученные результаты

(в привязке к ожидаемым результатам по Программе)

1

2

IX Науки о Земле

IX.134. Поверхностные и подземные воды суши – ресурсы и качество, процессы формирования, динамика и механизмы природных и антропогенных изменений; стратегия водообеспечения и водопользования страны

Благодаря внедрению разработанного в ЛИН СО РАН высокоточного оборудования были выявлены колебания уровня Байкала, вызванные удаленными землетрясениями. Анализ данных, приуроченных к сейсмическим событиям, показал, что размах колебаний уровня Байкала превышает сейшевые колебания. Кроме этого, после сильных землетрясений наблюдались локальные повышения и понижения температуры воды в придонной 150-метровой зоне. Причиной данных температурных изменений могут быть фазовые переходы, связанные с образованием и разрушением газовых гидратов в приповерхностном слое донных отложений в абиссальных частях озера. Термодинамические расчеты показали, что наблюдаемое повышение температуры могло быть вызвано образованием 30 кг/м2 газовых гидратов (после землетрясения вблизи о. Хонсю), а понижение температуры – наоборот разрушением 11 кг/м2 газовых гидратов (после землетрясения вблизи о. Суматра). Причина этих разнонаправленных процессов в ответ на землетрясения полностью не ясна. Между тем интенсивное разложение газовых гидратов, спровоцированное землетрясениями, может привести к выбросу большого количества метана в водную толщу, что повлияет на экосистему Байкала (регистрируемые ранее заморы голомянки).

Создана предварительная цифровая модель рельефа южной и средней котловин Байкала, на основе которой построена геоморфологическая схема. Анализ данной модели и схемы позволил реконструировать процесс формирования современного рельефа дна озера и открыть 6 новых гидратоносных структур, приуроченных к аномалиям в рельефе в форме утолщений («вздутий») в водораздельных частях склоновых гряд и бортах каньонов. Это позволило обосновать дополнительные геоморфологические поисковые признаки гидратоносности в пресноводном водоеме.

На основе анализа 25 космогенно-изотопных датировок полученных из моренных отложений и экзарационных поверхностей на западном макросклоне Баргузинского хребта впервые обоснована хронология ледниковых максимумов позднего плейстоцена. Установлено, что за последние 180 тыс. лет, по крайней мере, трижды ледники достигали побережья Байкала: 162-152 тыс. лет (МИС6), 75-52 тыс. лет (МИС4) и 18-10 тыс. лет (МИС2). Выявлена тенденция уменьшения размеров палеоледников на протяжении от МИС6 к МИС2. Обнаружена корреляция ледниковых максимумов Прибайкалья с литологией донных отложений Северобайкальской впадины и другими регионами Северного полушария, свидетельствующая о глобальном влиянии климатических изменений. Установлено, что начало массовой дегляциации ледников Последнего ледникового максимума приходится на период позднеледникового потепления Бёллинг-Аллерёд (15-13 тыс. лет). Полученные результаты актуальны при моделировании и прогнозировании динамики ледников Северной Азии в условиях глобальных климатических изменений.

В результате изучения биологии и распространения нитчатки Spirogyra за 2013–2017 гг., а также сопутствующих гидрохимических и микробиологических показателей выявлены основные причины массового развития этой ранее не свойственной для Байкала водоросли. Лишь один морфотип из обнаруженных 12-ти (Spirogyra morphotype 1 – «Sp M1»), способный прикрепляться к каменистому субстрату, массово развивался, подавлял развитие эндемичных водорослей и вызывал существенные перестройки донных сообществ. Выяснено, что распространение Sp M1 приурочено к поселкам, центрам рекреации. Пик обилия Sp M1 всегда приходился на сентябрь–октябрь (завершение туристического сезона). Цветение Sp M1 в подавляющем большинстве случаев наблюдалось в районах выхода подземных вод, либо – впадения притоков, загрязненных бытовыми стоками. Сопоставление гидробиологических данных с многолетней динамикой температуры поверхности воды и колебания уровня озера не выявило между ними никакой взаимосвязи. Следовательно, Sp M1 является весьма чутким индикатором загрязнения прибрежной зоны сточными водами, и именно оно является основной причиной массового развития чужеродной спирогиры в прибрежной зоне озера Байкал.

С помощью методов микроскопии и молекулярной биологии исследованы микроорганизмы, ассоциированные с доминирующими бентосными организмами в районах разгрузок метана на оз. Байкал. Выявлено наличие микроорганизмов в тканях олигохет и нематод и консорциумов простейших и бактерий на поверхности кутикулы амфипод. Анализ суммарной ДНК из различных частей бентосных беспозвоночных показал наличие свободноживущих бактерий, отмечаемых в донных отложениях, а также являющихся симбионтными для животных из других географических районов.

Показаны межгодовые изменения концентраций биогенных элементов в верхнем 100-метровом слое воды и их средневзвешенное значение во всей водной толще пелагиали озера. Наибольшие снижения концентраций биогенных элементов к 2014-2017 гг. отмечены в верхнем 100-метровом слое в Среднем Байкале, изменения в Южном и Северном Байкале по кремнию и фосфат-иону менее значимы, содержание нитрат-иона остается стабильным за весь период наблюдений. Значимого тренда содержания биогенных элементов во всей водной толще отдельных котловин озера не отмечено.

Показано, что реакция гидрологических характеристик на изменение глобальной циркуляции атмосферы не одинакова в разных котловинах Байкала вследствие различий в теплофизических свойствах воды. Зимой в Северном Байкале лед равномерно покрыт толстым (обычно до 10-15 см) слоем снега, снижающим величину теплообмена атмосфера-лед. Поэтому изменения температуры воздуха при колебаниях циркуляции атмосферы сказываются на толщине льда в Северном Байкале в значительно меньшей степени, чем в Южном, где из-за мало заснеженного льда приток тепла к верхней границе льда больше, а корреляция между толщиной льда и индексами атмосферной циркуляция возрастает. Летом в Южном Байкале из-за повышенной активности вертикального обмена прогрев верхнего слоя воды при глобальном потеплении происходил крайне медленно, особенно вблизи западного побережья, подверженного частым сгонно-нагонным явлениям. В то же время в Северном Байкале из-за ослабления ветро-волнового перемешивания потепление в 1950-2017 гг. сопровождалось почти линейным возрастанием летней температуры воды.

Применение высокоточного гидрофизического оборудования позволило выявить повышение минерализации подледного слоя воды (60 м) в среднем на 2 мг/л, что в расчете на приращение содержания солей (DQSc) составляет 90 г/м 2 (или 1,5 г/м3) Гидрохимическими методами анализа невозможно выявить такие изменения по минерализации (погрешность 5-10 %). Наши расчеты показали, что вследствие вымораживания при нарастании ледового покрова (DQлед) при средней толщине льда 0,75 м в подледный слой воды выделяется 60 г/м2 (или 1 г/м 3) солей. Разница приращений (DQSc - DQлед), обусловленная скорее всего влиянием речных вод, достигает 20 г/м2 (0,5 г/м3). Она уменьшается от северной части котловины (где поступает более минерализованные воды р. Селенга) к югу. При учете влияния селенгинских вод в расчетах баланса невязка (DQSc - DQлед - DQСеленга) уменьшается. Поступление солей (при вымораживании поверхности воды намерзающим льдом) в подледный слой вызывает повышение плотности воды и приводит к возникновению конвекции (вертикальному или конвективному перемешиванию), которая играет важную роль в развитии весенних диатомовых водорослей.

Для понимания причин структурных изменений в донных альгосообществах литорали Байкала проведены эксперименты in situ по диффузии питательных веществ с целью оценки влияния последних на качественные и количественные характеристики бентосных водорослей на глубине 3 м, на 10 участках, различных по степени антропогенной нагрузки и расположенных вдоль береговой линии протяженностью около 20 км в юго-западной части озера. Показано, что первичное лимитирование бентосных водорослей литорали происходит под влиянием азота (N), вторичное – фосфора (P). Состав водорослей на субстратах различался в зависимости от участка. Отмечена схожесть состава водорослей на N- и N+P-субстратах на всех участках. Численность клеток водорослей выше на N- и N+P-субстратах. Доминирующими таксонами водорослей были Stigeoclonium tenue,Tetrasporopsis spp., Monoraphidium sp.,Oedogonium sp., Ulothrix sp., иSpirogyra spp. Нитчатая зеленая водоросль Stigeoclonium tenue численно доминировала на всех участках на N- и N+P-субстратах, что соответствует её статусу как показателя эвтрофных условий.

Автоматический мониторинг атмосферы на станции Листвянка (западное побережье Южного Байкала) показывает, что шлейфы атмосферных выбросов из высоких труб крупных региональных угольных ТЭЦ периодически достигают акватории озера с высотными воздушными потоками (300-600 м). Антропогенные оксиды азота в процессе таких региональных переносов окисляются атмосферным озоном до азотной кислоты, что повышает кислотность атмосферных выпадений на Южном Байкале. Из трех региональных станций мониторинга атмосферных осадков, работающих в Южном Прибайкалье с 2001 г., наиболее часто подкисленные осадки (рН<5) фиксируются на станции Листвянка. Содержание нитратов в атмосферных осадках и снежном покрове на юге Байкала значительно превышает их содержание в водах озера. В литоральной области озера поступающие из атмосферы нитраты могут оказывать существенное влияние на продуктивность прибрежных водных фитоценозов.

IX.138. Научные основы разработки методов, технологий и средств исследования поверхности и недр Земли, химического анализа природных и техногенных веществ, атмосферы, гидросферы и криосферы; численное моделирование и геоинформатика: инфраструктура пространственных данных и ГИС-технологии

Одной из причин преобразования прибрежных экосистем в акватории прибайкальских поселков и городов является поступление микробиологического и химического загрязнения с грунтовыми водами. В результате проведённых измерений методом электротомографии УЭС получены геоэлектрические разрезы, отображающие транзитные зоны прохождения или накопления вод. Съемка территорий залива с помощью беспилотника отобразила возможные источники антропогенного загрязнения и степень эвтрофикации акватории. Микробиологические гидрогеохимические исследования прибрежной зоны залива Шида показали, что район разгрузки верховодки, выявленный на геофизических профилях, отображает антропогенный сток загрязнённых вод от зон туристической и рекреационной застройки. Наблюдается увеличение в пробах воды из лунок и прибрежной зоны содержания Mn, Na, Cl, P, V и других элементов. Микробиологические характеристики воды из залива Шида значительно превышают нормативные значения. Применение геофизических методов показало, что помимо поверхностного стока, загрязнение которого фиксируется в прибрежных лунках, есть более мощные участки микробиологического и частично химического загрязнения, приуроченные к зонам субаквальной разгрузки верховодки. Второй тип загрязнений является решающим для автрофикации залива Шида. Применение в акватории Малого Моря всего комплекса мониторинговых исследований (геофизических, геоинформационных, гидрогеохимических, микробиологических) позволило выявить наиболее загрязнённые прибрежные участки заливов, определить роль антропогенных факторов в преобразовании литоральных экосистем.

Наиболее важные научные результаты за 2017 г.

Сведения о результатах по направлениям исследований в рамках Программы фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2013-2020 годы в 2017 году

Номер и наименование направления фундаментальных исследований
(по Программе)

Полученные результаты

(в привязке к ожидаемым результатам по Программе)

1

2

VI.50. Биология развития и эволюция живых систем

Определен видовой состав и вертикальное распределение губок озера Байкал на глубинах более 120 метров. Образцы глубоководных губок идентифицированы какBaikalospongia intermedia intermedia, B. intermedia profundalis, B. bacillifera , B. fungiformis, B. martinsoni и Swartschewskia papyracea семейства Lubomirskiidae. Описан новый вид: Baikalospongia abyssalis sp. nov. на основе морфологических исследований и молекулярных анализов с помощью сканирующей электронной микроскопии и структуры межгенного спейсера ITS и митохондриального гена CO1. Морфология спикул этого вида похожа на ранее известный вид Palaeoephydatia sp., описанный по спикулам в донных осадках возрастом 3,2-2,8 млн. лет (поздний плиоцен).

Обсуждается возможное адаптивное значение ультраструктурных особенностей для акустической чувствительности у сиговых рыб. В отличие от мелководного сига-пыжьяна пелагические байкальский омуль и гибриды F1 этих видов обладают более высоким морфологическим разнообразием сенсорных клеток. Сенсорные клетки сига-пыжьяна характеризуются элементами с короткими стереоцилиями, воспринимающими колебания звука высокой частоты. Предполагается, что преобладание того или иного направления в морфологической поляризации сенсорных макул различных видов рыб объясняется их экологией.

В результате анализа литературных источников и собственных данных о флоре чешуйчатых хризофитовых в современных водоемах и широты распространения в них древних видов в 19 районах, расположенных выше параллели 60° на территориях, покрытых ледовыми щитами в конце плейстоцена, выявлен 161 таксон, среди них 18 видов и 1 разновидность относятся к древней эоценовой и палеоценовой флоре субарктической зоны Канады. Выявлено 6 основных очагов видообразования пресноводных центрических диатомей в эоцене-голоцене: Северо-Американский, Камчатский, Приморский, Байкальский, Западно-Сибирский и Европейский; предложен сценарий циркумполярного расселения чешуйчатых хризофитовых в водоемы Северного полушария на границе плейстоцена-голоцена.

Анализ пространственного распространения ископаемых диатомей в отложениях разного возраста показал, что развитие пресноводной диатомовой флоры началось в Северной Америке в Среднем Эоцене (44-52 млн л.н.). Самые древние створки принадлежали представителям двух центрических родов Eoseira Wolfe et Edlund и Aulacoseira Thwaites. В олигоцене (33-23 млн л.н.) пресноводные диатомеи развивались локально не только на территории Северной Америки, но и Евразии – на западе Камчатки, Западной Сибири и Европы. В раннем миоцене (23-16 млн л.н.) добавились новые ареалы – районы Причерноморья и Приморья. В это время господствовали виды 3-6 родов. Активное родовое разнообразие отмечено в среднем и позднем миоцене (16-5,3 млн л.н.) и плиоцене (5,3-2,5 млн л.н.). Наибольшее разнообразие родов (17) отмечено в Байкальском регионе. В плейстоцене количество родов сократилось до 8, но расширился ареал их распространения. В настоящее время пресноводные центрические диатомеи имеют широкий ареал распространения.

VI.55. Биохимия, физиология и биосферная роль микроорганизмов

Показано высокое содержание генов синтеза нерибосомных пептидов (NRPS) у бактерий, изолированных из бентосных биопленок оз. Байкал (41% штаммов). Наибольшее количество генов NRPS отмечено у Firmicutes (75%), у Proteobacteria 31%, Actinobacteria – 17%. В нейстоне гены NRPS выявлены у 23% штаммов. Обнаруженные в геномах байкальских бактерий NRPS гены кодируют синтез множества биологически активных соединений, как уже широко использующихся в биомедицине (бацитрацин, фузарицидины, грамицидин, плипастатин, сурфактин, фенгицин, итурин, серравиттины, бацилломицин, бациллорин, пиовердин), так и новых неизвестных метаболитов, которые, вероятно, играют важную роль в функционировании биопленок и перспективны для биотехнологических целей

Показано таксономическое и генетическое разнообразие цианобактерий в обрастаниях различных субстратов в оз. Байкал. Доминировали шесть видов, два из них новые для Байкала и науки, они выделены в культуры и охарактеризованы комплексом методов. Максимальная биомасса цианобактерий отмечена на губках и макрофитах (до 7,27 г/см2), обрастания каменистых субстратов беднее (до 0,54 г/см 2). В обрастаниях идентифицировано 8 вариантов микроцистинов, их концентрация составила 29,8-3050 мкг/кг сух. веса. Полученные результаты свидетельствуют, что в оз. Байкал наблюдается массовое развитие бентосных цианобактерий, включая токсичные виды, с доминированием небольшого числа видов, что является характерным признаком цветения.

VI.61. Биофизика, радиобиология, математические модели в биологии, биоинформатика

Из аксеничных культур S. acus, находящихся в экспоненциальной фазе роста (n=2) и лаг-фазе (n=5), получены ненормализованные ориентированные кДНК-библиотеки. Секвенирование библиотек проводили на платформе Illumina Hiseq 2500 с глубиной секвенирования 7-15 миллионов парных прочтений (125 н.о. с двух сторон). Суммарно было получено ~70 миллионов парных прочтений. С использованием этих данных было проведено сравнение паттернов транскрипции генов пресноводной пеннатной бесшовной диатомовой водоросли S. acus в лаг-фазе и при экспоненциальном росте культуры. Показано, что интенсивность транскрипции 1091 гена отличается между этими фазами роста культуры. Полученные данные актуальны при исследовании механизмов регуляции жизненного цикла диатомовых водорослей.

Методами высокопроизводительного секвенирования были расшифрованы, собраны и аннотированы митохондриальные геномы 11 видов байкальских эндемичных амфипод и палеарктического вида Gammarus lacustris. Расшифрованы и аннотированы геномы четырех видов брюхоногих моллюсков – представителей эндемичного семейства Baicaliidae. Митогеномы амфипод сравнивали с расшифрованными параллельно другими исследователями геномами примерно такого же числа небайкальских амфипод, а моллюсков – с геномами отдаленно родственных гастропод, распространенных по всем континентам. Построены карты вариабельности нуклеотидных последовательностей, пригодные для решения задач популяционной и эволюционной генетики.

Номер и наименование направления фундаментальных исследований
(по Программе)

Полученные результаты

(в привязке к ожидаемым результатам по Программе)

1

2

IX.134. Поверхностные и подземные воды суши – ресурсы и качество, процессы формирования, динамика и механизмы природных и антропогенных изменений; стратегия водообеспечения и водопользования страны

На основе анализа многоканальных космических изображений Landsat и цифровой модели рельефа SRTM впервые проведена полная инвентаризация ледников Восточного Саяна по состоянию на 2000 г. (КЛ2000), обновлены данные Каталога ледников СССР по состоянию на 1850, 1990 и 2010 гг. В КЛ2000 включено 172 ледника общей площадью 16,6±1,9 км 2 (с размерами от 0,02 до 1,37 км2). Установлено, что в 1850-2000 г. площадь ледников сократилась на 59% (0,40%/год), при этом наиболее интенсивно ледники сокращались в 1990-2000 гг., а в 2000-2010 его скорость существенно уменьшилась. Изменения ледников с середины XX в. согласуются с изменениями зимних осадков и летней температуры. Полученные оценки актуальны при моделировании динамики ледников Северной Азии в условиях современных климатических изменений.

С высоким разрешением исследован химический состав поровых вод донных отложений в районах метановых сипов и грязевых вулканов на озере Байкал. В граничащих с гидратами осадках минерализация поровых вод повышена на 30-50%, что обусловлено миграцией молекул воды из осадка к фронту гидратообразования. С применением феноменологических законов Фика рассчитано время выравнивания концентраций ионов поровых вод в условиях байкальских осадков, которое составило 30-130 суток. Эти расчеты позволяют оценивать процесс гидратообразования в приповерхностных осадках оз. Байкал как достаточно быстрый и происходящий в современный период времени.

Установлены особенности сезонных изменений вертикальной структуры деятельного слоя оз. Байкал. В летне-осенние месяцы выделяется поверхностная – ПМ и верхняя промежуточная – ВПМ водные массы, разделенные водной массой летнего термоклина – ВМЛТ. Особенность ВМЛТ заключается в увеличении суммы ионов за счет приращения концентрации гидрокарбоната при разложении органического вещества. Получены первые оценки поступления органического вещества, необходимого для увеличения суммы ионов в слое ВМЛТ в период прямой стратификации за счет деструкции (от 0,4 до 2 гСорг/м2). Наши оценки согласуется с опубликованными данными продукции органического вещества в этот период (8-20 гСорг/м2).

Содержание органического углерода в донных отложениях всех трех котловин Байкала составляет в среднем 1,5-2,5% с неравномерным распределением по глубине и четкой зависимостью от литологии и гранулометрического состава осадков. Отмечается высокая корреляция содержания С орг с влажностью осадков, определяемая долей их тонкодисперсной фракцией и сорбцией на ней органического вещества. Трансформация захороненного в отложениях оз. Байкал сорбированного труднодеградируемого органического вещества слабая, но происходит до конечных продуктов CH 4 и CO2 при практически полном отсутствии других компонентов.

Показаны состав, распределение и трофические взаимоотношения эндемичных животных, ассоциированных с метановым и нефте-метановым сипами абиссали оз. Байкал. Сиповые сообщества характеризуются смешанными трофическими сетями, в которых первый трофический уровень включает органическое вещество как фотосинтетического происхождения, так и образованное в процессе метанотрофии. Углерод метана прослежен в пищевых сетях сообществ вплоть до 4 трофического уровня. Среди животных, ассоциированных с сипами, отсутствуют симбиотрофы, все животные являются гетеротрофами с различными пищевыми стратегиями и питаются комбинированной пищей с разной долей усвоения углерода метана (от 2,7 до 89%).

В результате применения технологии ускорительной масс-спектрометрии для получения 14С-возрастных оценок флювиогляциальных и озерно-торфяных отложений уточнена динамика ледников Восточной Сибири в голоцене. Определено, что формирование флювиогляциальных отложений Томпудинского ледника на побережье озера Байкал было двухстадийным. Первая стадия началась в Бёллинг-Аллерёд и закончилась 11,8-12,4 тыс. л. н., вторая стадия была примерно 9-11 тыс. л. н. Плейстоценовые ледники Восточного Саяна, Кодарского и Байкальского хребтов, вероятнее всего, полностью растаяли в начале голоцена. Современные малые ледники этих хребтов сформировались и достигли максимальных размеров в Малый ледниковый период.

Создана первая база данных (БД) по температуре воды прибрежной зоны Байкала (1 м выше уреза; урез, глубины: 0.5; 3-4; 7; 14-16 м), представленная рядами данных разной длительности и периодичности в виде графиков и таблиц Excel. Наиболее длительные непрерывные ряды наблюдений (более года, 1 измерение в час) касаются в основном западного побережья Южного Байкала. Измерения проведены с помощью автоматических датчиков TidBit Stow Away и HOBO Loggers. БД содержит 239310 измерений за 2000-2016 гг. и будет ежегодно пополняться. Особую значимость эти данные приобретают в связи с широкомасштабными изменениями в биоте прибрежных вод озера последних лет. БД содержит как «докризисные», так и «посткризисные» ряды наблюдений.

IX.138. Научные основы разработки методов, технологий и средств исследования поверхности и недр Земли, химического анализа природных и техногенных веществ, атмосферы, гидросферы и криосферы; численное моделирование и геоинформатика: инфраструктура пространственных данных и ГИС-технологии

Одним из факторов распространения спирогиры в заливе Лиственничный (Южный Байкал) является сток загрязненных хозяйственно-бытовых сточных вод поселка, не имеющего централизованной системы канализации. После стока через территорию поселка эти воды в наибольшей степени обогащаются хлором, натрием, калием, серой, марганцем, кобальтом, барием. Результаты определения методом ИСП-МС элементного состава Ulothrix zonata и Spirogyra sp. показали, что химические элементы, поступающие в прибрежную зону с загрязненным стоком, в наибольшей степени аккумулирует спирогира (примерно в 200–20–80 раз больше натрия и в 8–2–40 раз больше хлора). При этом в составе спирогиры накапливается больше: хлора, чем фосфора; марганца, чем железа и бария, чем стронция.

Наиболее важные научные результаты за 2016 г.

Сведения о результатах ЛИН СО РАН по направлениям исследований в рамках Программы фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2013-2020 годы в 2016 году

Номер и наименование направления фундаментальных исследований

(по Программе)

Полученные результаты

(в привязке к ожидаемым результатам по Программе)

1

2

VI.50. «Биология развития и эволюция живых систем»

VI.50.1 «Организация геномов и экспрессия наследственной информации»

На основе данных электронной микроскопии и гидрохимии проведен анализ разнообразия хризофитовых, имеющих кремнистые чешуйки, из Нижнего Енисея, заливов Карского моря и термокарстовых озер бассейна Нижнего Енисея, дано их описание, экологические характеристики, указана встречаемость в других водоемах мира, обобщены и расширены данные об аутоэкологии видов. Издание содержит 8 рисунков, 68 микрофотографий, 1 таблицу. Библиография состоит из 102 источников.

Вышла в свет исправленная и дополненная версия атласа-определителя планктонных диатомовых водорослей озера Байкал на английском языке, содержащая исторический обзор, систематическую часть, качественные и количественные характеристики диатомового планктона в сезонной и межгодовой динамике в разных местах озера. Издание содержит 1 таблицу, 134 иллюстрации, 277 ссылок на литературные источники.

Показан значительный уровень корректности филогенетических реконструкций эволюционной истории байкальских губок Lubomirskiidae на основании данных о полных митохондриальных геномах. Наиболее вероятный диапазон образования современных видов приходится на плейстоцен (1.5-0.2 млн лет назад), ближайший общий предок которых дивергировал от Ephydatia muelleri около 3.6-1.3 млн лет назад. Наличие множественных инвертированных повторов в межгенных участках свидетельствует о высокой вероятности геномных перестроек в ходе эволюционного процесса. Продемонстрированы различия в представленности антикодонов в митохондриальных тРНК и в геноме губок. Этот факт свидетельствует о том, что в случае влияния состава кодонов на скорость трансляции соответствующих генов синонимичные мутации не являются нейтральными.

Молекулярно-генетический анализ микробиома пищеварительной системы лососевидных рыб Восточной Сибири выявил единственного представителя Diplomonadida - Spironucleus barkhanus. Наряду с космополитным генотипом, характерным для лососевидных рыб Голарктики, у сиговых рыб оз. Байкал был выявлен значительно отличающийся генотип, последовательности которого с вероятностью 100% формируют отдельный кластер в кладе S. barkhanus. Современные представления о происхождении и эволюции рыб рода Coregonus в оз. Байкал позволяют сформулировать гипотезу о совместной эволюции рыб и представителей Diplomonadida. Вероятный предок сиговых рыб в озере был заражен S. barkhanus космополитного генотипа. Формирование родоспецифичного генотипа было обусловлено симпатрической изоляцией рыб рода Coregonus, связанной со значительным разнообразием экологических ниш в озере Байкал.

VI.51. «Экология организмов и сообществ»

VI.51.1.

«Экологические основы разнообразия животного мира Северной и Центральной Азии: биоценотический и популяционно-таксономический аспекты»

Исследована морфология 165 ветвистых губок Lubomirskia baikalensis из всех котловин озера. Выборка поделена на 3 группы: 1) внешне здоровые губки – отсутствие повреждений, пятен, «язв», цианопрокариот и других обрастателей (13%); 2) больные, или поврежденные губки – изменения цвета, присутствие разного рода деформаций тела, пятен, присутствие обрастателей (78%): выделено 3 подгруппы, различающихся типом и степенью повреждений, таксономическим составом обрастателей; 3) мертвые губки – остатки скелетных образований, наличие обрастателей (9%). Изучены основные группы гидробионтов-обрастателей больных губок: проанализировано 1673 микрофотографии цианопрокариот и водорослей, проведена их предварительная классификация. Подтвержден сделанный ранее вывод (Timoshkin et al., 2016): процесс отмирания предшествует колонизации губок цианопрокариотами и/или водорослями.

Впервые дана полная характеристика пигментного состава клеток всех трех групп (см. выше) L. baicalensis. Идентифицирован 21 пигмент, из которых 13 – магний-порфириновые пигменты, а остальные относятся к группе каротиноидов. Ранее было установлено, что соотношения хлорофиллов а и b у здоровых губок в зависимости от освещенности и др. факторов колеблется от 2:1 до 3.4:1 (Глызина, Барам, 2002), у исследованных нами образцов были выявлены соотношения от 3.5:1 до 14.7:1. У больных и поврежденных губок не были идентифицированы пигменты 8-винил-хлорофилл а и феофитин b, виолоксантин, характерные для здоровых L. baicalensis «предкризисного» периода. Полученные данные свидетельствуют о глубоких физиологических нарушениях (т.е. в работе фотосинтетического аппарата) в альгосимбионтах 2 и 3 групп ветвистой губки.

Представлена междисциплинарная характеристика значительных перестроек в сообществах мелководной зоны в масштабах всего озера Байкал за период 2014 – 2015 гг.: увеличение числа районов с массовой вегетацией спирогиры и других ранее не свойственных озеру водорослей, береговых выбросов гниющих макрофитов, гибель губок и моллюсков. Впервые обнаружена массовая вегетация бентосных цианопрокариот в приурезовой зоне, потенциально опасных для здоровья млекопитающих. Выявлено значительное санитарно-микробиологическое загрязнение интерстициальных и прибрежных вод, существенные нарушения в качестве очистки стоков по гидрохимическим и микробиологическим показателям, места скоплений ТБО и их потенциальное влияние на биоту заплесковой зоны озера. На видовом уровне представлены первые сведения по разнообразию рода Spirogyra и их распространению в Байкале и некоторых его притоках в современный период. Исследование фертильных образцов спирогиры за период 2012-2016 гг. показало, что в Байкале наиболее распространенными являются прикрепленные формы S. fluviatilis, Spirogyra sp. fert. и сходные стерильные морфотипы, различающиеся шириной вегетативных клеток и степенью скрученности хлоропластов.

VI.55. «Биохимия, физиология и биосферная роль микроорганизмов»

VI.55.1. «Микробные и вирусные сообщества: фундаментальные и прикладные аспекты»

Комплексом методов идентифицированы культуры цианобактерий, выделенные из обрастаний, массово развивающихся в последние годы на «больных» эндемичных губках и донных субстратах в оз. Байкал. В культурах и бентосных обрастаниях выявлены гены синтеза цианотоксинов (микроцистинов и паралитических токсинов моллюсков) и определены методами хромато-масс-спектрометрии массы вторичных метаболитов (более 60 соединений), включая токсины, пептиды, поликетиды. Показано, что бентосные цианобактерии в оз. Байкал способны синтезировать токсины опасные для жизни и здоровья человека, а также разнообразные вторичные метаболиты, имеющие фармакологическую и биотехнологическую значимость, т.к. являются селективными блокаторами ферментов системы свертывания крови и пищеварения у млекопитающих.

Показано наличие генов поликетидсинтаз (PKS) – мультиферментных комплексов, участвующих в синтезе вторичных метаболитов, у 25% гетеротрофных штаммов из коллекции бактерий (176 шт.), изолированных из биопленок твердых субстратах оз. Байкал. Наиболее высоким содержанием PKS-генов отличались Firmicutes (Bacillus, Paenibacillus) – 40% от общего количества штаммов филума, PKS гены выявлены у 20% штаммов Proteobacteria и Bacteroidetes, у 12% Actinobacteria. Среди последовательностей PKS генов обнаружены гены, кодирующие синтез 20 антибиотиков и противоопухолевых агентов. Сходство последовательностей PKS генов из оз. Байкал с представленными в Genbank составляет 53–100%, что может свидетельствовать о присутствии в бактериях биопленок как генов, кодирующих синтез новых биоактивных метаболитов поликетидной природы, так и уже известных, имеющих практическое применение в биотехнологии и медицине.

VI.61. «Биофизика, радиобиология, математические модели в биологии, биоинформатика»

VI.61.1. «Молекулярно-генетические, биофизические, экосистемные и биосферные процессы: информационные системы, экспериментально-компьютерные и экспериментальные исследования геномов и протеомов»

При сравнении полных митохондриальных геномов десяти видов эндемичных байкальских амфипод показано, четыре из них имеют по одной дополнительной копии разных тРНК генов. Сравнение процента идентичности копий позволило предположить, что некоторые из них, вероятно, были подвержены ремолдингу, то есть в эволюции после дупликации гена транспортной РНК происходила как минимум одна не синонимическая мутация в антикодоне. В результате в рамках кластеров синонимичных тРНК появились тРНК измененной специфичности. Поскольку аминоацил тРНК синтетазы узнают всю тРНК, а не её антикодон, такие мутации приводили к тому, что в части положений митохондриальных генов одна, исходная, аминокислота заменялась на другую, что означало изменение генетического кода. Полученные результаты представляют существенный теоретический интерес и превращают байкальских амфипод в перспективную модель для исследования ранних этапов биологической эволюции.

Проведен анализ встречаемости коротких слов (kmer) в последовательностях ДНК, полученных при секвенировании геномной фрагментной библиотеки диатомовой водоросли Synedra acus. Парные прочтения Illumina HiSeq 2500 длиной 2x125н.о. были получены для 73млн фрагментов геномной ДНК S. acus. Итоговое среднее покрытие генома S. acus составило ~100 крат. Показано, что наблюдаемые частоты встречаемости kmer хорошо описываются моделью диплоидного генома протяженностью 97 млн.н.о. с долей повторов 40% и частотой гетерозиготных сайтов 0.873%. Учитывая, что в геномной сборке S. acus общая протяженность повторяющихся последовательностей не превышает 5%, можно предположить, что геном этой диатомеи претерпел частичную или полную дупликацию. Об этом свидетельствуют пики kmer высокой кратности (~160x и 220x), которые соответствуют гетеро- и гомозиготным областям дуплицированных частей генома.

Для установления структуры N-концевых последовательностей белков предложен метод, основанный на комбинации реакции Эдмана с масс-спектрометрией. Методика заключается в модификации белка фенилизотиоцианатом (ФИТЦ); обработке модифицированного белка трифторуксусной кислотой (ТФУ) и удалении модифицированного N-концевого аминокислотного остатка белка; модификации укороченного белка 4-бромфенилизотиоцианатом (4-Br-ФИТЦ) по открытой ά-аминогруппе N-концевого пептида. Полученный продукт подвергают обработке трипсином и идентифицируют N-концевые пептиды по характерной форме масс-спектра, которая определяется дублетом, обусловленным примерно равным природным соотношением изотопов 79Br and 81Br (50.7:49.3).

Все стадии реакции проводятся в полиакриламидном геле. С помощью разработанной техники были экспериментально подтверждены предсказанные (по мРНК) N-концевые последовательности 4-х зрелых силикатеинов, входящих в состав кремнистой спикулы эндемичной байкальской губки Lubomiskia baicalensis.

VIII.76 «Поверхностные и подземные воды суши – ресурсы и качество, процессы формирования, динамика и механизмы природных и антропогенных изменений; стратегия водообеспечения и водопользования страны»

VIII.76.1. «Исследование палео- и современных изменений состояния водоемов и водотоков Сибири, анализ природных и антропогенных изменений для стратегии охраны, использования и обеспечения безопасности водных ресурсов Сибири»

На основе изучения показателей 1850 проб воды (более 15000 отдельных анализов) из 20 станций в пелагиали озера Байкал определено, что в 2013-2016 гг. межгодовая динамика биогенных элементов, органического вещества в верхнем 200-метровом слое связана с интенсивностью развития фитопланктона, а их распределение в водной толще глубже 200 м стабильно и сравнимо с результатами 1998-2012 гг. Таким образом, современные негативные изменения гидробиологических показателей характерны только для мелководной зоны Байкала. Однако, за последние три года приток воды в озеро с р. Селенгой снизился на 30-40%, а с реками Северного Байкала - на 20-30%, что вызвало уменьшение выноса главными притоками в озеро минерального фосфора на 20-30%. Это может явиться предпосылкой к снижению биопродуктивности, затрагивающему весь Байкал.

По результатам многолетних гидроакустических съемок районов пузырьковой разгрузки метана построена карта распределения пузырьковых выходов газа (ПВГ) в Байкале, предложена новая их классификация. ПВГ разделены на три группы: мелководные (от 0 до 380 м), промежуточные (от 380 до 1000 м), глубоководные (от 1000 до 1400 м). Анализ полученных данных позволил установить зависимость между высотой факела и расходом метана на границе дно-вода. При высоте факелов 100-300 м расход ПВГ составляет 1-30 т/г, при высотах 500-900 м расход увеличивается до 30-110 т/г. Факелы с глубин 900-1300 м при расходах 30-100 т/г. не поднимаются выше глубины устойчивости газовых гидратов (380 м), хотя при сравнимых потоках факелы с глубин 400-600 м почти всегда достигают поверхности.

Проведен комплексный мониторинг четырех классов стойких органических загрязнителей (СОЗ) – фталатов, ПАУ, ПХБ, ДДТ и его метаболитов, в верхних и глубинных водных горизонтах пелагиали озера Байкал. СОЗ обнаружены в широком диапазоне концентраций: 0.46-1.1 мкг/л (фталаты), 12-22 нг/л (ПАУ), 2.9-6.6 нг/л (ПХБ), 0.13-0.24 нг/л (ДДТ). Установлена высокая неоднородность распределения поллютантов в пелагиали Байкала, значимая межгодовая и межсезонная изменчивость измеряемых концентраций поллютантов. Дана оценка средних уровней содержания СОЗ в трех котловинах Байкала на современном этапе. Отмечено повышение содержания ∑ПХБ, ∑ДДТ в верхнем водном слое Байкала до шести раз с 1991 г. и снижение ДЭГФ г. до двух раз с 1996 г. Сделан вывод о целесообразности мониторинга СОЗ в верхнем слое пелагиали озера (≤ 300 м), отражающем текущий современный уровень концентраций поллютантов в воде Байкала.

Для контроля полихлорированных бифенилов (ПХБ) в водной экосистеме озера в качестве биомонитора предложен байкальский омуль Coregonus migratorius (Georgi, 1775). По данным биомониторинга уровень ПХБ в воде озера Байкал сопоставим с уровнем поллютантов этого класса в высокогорных озерах Южной и Центральной Европы. Предложен механизм сохранения чистоты вод Байкала, который в случае полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) реализуется через аккумуляцию загрязняющих веществ в липидных телах диатомовых водорослей Synedra acus subsp. radians.

На основе определения времени изоляции популяций хариуса (по данным нуклеотидных последовательностей митохондриальной ДНК) в приледниковом озере Гитара (Байкальский хр., ледник Черского) и высокогорных озерах Прибайкалья в сравнении с распространенностью флювиогляциальных отложений на побережье оз. Байкал, высказана гипотеза о максимальном оледенении горного обрамления Северного Байкала. Предполагается, что максимальное выдвижение ледников в Байкал соотносится с самаровским оледенением.

На основе многоканальных космических изображений Landsat, цифровой модели рельефа SRTM с использованием ГИС-технологий впервые составлен электронный каталог ледников бассейна р. Оки (Восточный Саян) по состоянию на 2000 г. Определены морфологические характеристики ледников, составлена электронная база данных. Получены количественные оценки изменения ледниковой площади с конца Малого ледникового периода до 2010 г. Установлено, что наиболее интенсивная дегляциация наблюдалась в 1990-2000 гг., а незначимое увеличение площади в 2000-2010 гг. Был сделан вывод о согласованности изменения площади ледников с изменениями сумм зимних осадков и средней летней температуры. Полученные результаты будут использованы при гляцио-климатическом моделировании.

Завершена разработка и апробация поисковых признаков гидратоносных структур озера Байкал геолого-геофизическими методами. В 2013-2016 гг. на дне озера Байкал открыто 18 новых гидратоносных структур, установлены разнообразные пути миграции метансодержащего флюида. Установлено, что грязевой вулканизм и сипы имеют различия в масштабах гидратообразования и тепловых потоков и значительно влияют на структуру микробных сообществ в этих зонах. Сравнение масштабов гидратообразования и геотермических значений в районе грязевого вулкана «Новосибирск» и сипа «Красный Яр-1» показало наличие аномально повышенного теплового потока, который в большей степени связан с переносом тепла газонасыщенным флюидом в зоне локальной его разгрузки, а не с грязевулканическим потоком или формированием гидратов вблизи поверхности дна.

На основе анализа библиотек генов 18S и 16S rRNA исследована структура и разнообразие планктонных сообществ водной толщи в районах метанового и нефтяного сипов, расположенных в Южном и Среднем Байкале. Состав основных таксонов планктонных эукариот соответствует данным, полученным с использованием стандартных гидробиологических методов. Анализ библиотек генов 16S rRNA бактерий показал сходство состава сообществ из разных слоев водной толщи на уровне крупных таксонов. В придонной области в зоне повышенных концентраций метана отмечено наличие канонических протеобактериальных метанотрофов, принадлежащих классам Gamma- и Alphaproteobacteria, которые образовывали единый кластер с метанотрофными бактериями из донных отложений. Наличие мембрансвязанной метанмонооксигеназы отмечено у широкого спектра видов метанотрофных бактерий, формирующих на филогенетическом древе три кластера. Наиболее многочисленными были последовательности гена pmoA, имеющие низкий процент сходства с видом Methyloglobulus morosus (90%) из озера Констанс, способного фиксировать молекулярный азот и использовать метан и метанол в качестве единственного источника энергии и углерода. Структура гена mxaF в исследуемых сообществах варьировала незначительно, последовательности этого гена имели наибольшее сходство с таковыми рода Methylobacterium.

В результате ландшафтно-геохимических исследований побережья Южного Байкала выявлены типы антропогенных биогеоценозов. Формирующиеся в них миграционные потоки элементов оказывают влияние на экосистему озера. На Селенгинском промузле с использованием геофизических и геохимических методов показана стабильность состава поверхностных водотоков, слабое влияние промвыбросов. Выявлен расширяющийся купол загрязнённых подземных вод под золошлакошламоотстойником. На основании анализа данных ландшафтно-геохимических и геофизических исследований предложена сеть перехватывающих скважин, решающих проблему загрязнения р. Селенги и оз. Байкал.

На основании ландшафтно-геохимических исследований побережья Южного Байкала, сопряженных с геофизическими работами и водолазным обследованием акватории озера, выделено три типа наземных биогеоценозов и определён характер их влияния на аквальные биогеоценозы. Территория г. Байкальска и БЦБК относится к антропогенным промышленным биогеоценозам с дифференцированным влиянием на литораль озера площадки предприятия, полигонов отходов и инфраструктуры города. Участок КБЖД относится к типу слабо нарушенных территорий с минимальным воздействием на литораль озера. Район п. Листвянка является примером населённого пункта с отсутствующей природоохранительной инфраструктурой. Антропогенный пресс на грунтовые воды посёлка проявляется в их субаквальной разгрузке, химическом и микробиологическом загрязнении дна литорали, являющихся причиной смены типичных для байкальской литорали бентосных сообществ. Микробиологическое загрязнение литорали более контрастно, чем химическое.

Наиболее важные научные результаты за 2015 г.
  • С помощью сканирующей электронной микроскопии проведена ревизия семейства Naviculaceae в оз. Байкал, описано 3 новых рода, из 193 обнаруженных видов и внутривидовых таксонов 65 – новые; в миоцен-плиоценовых отложениях Прибайкалья выявлено 86 видов диатомовых водорослей, среди которых 4 - новых; в водоемах и отложениях Евразии описано 150 морфотипов стоматоцист хризофитовых водорослей, из них 30 - новых. Показано, что в местах массового развития нитчатой зеленой водоросли спирогиры в прибрежной зоне зал. Лиственичный оз. Байкал в связи с исчезновением характерных для литоральной зоны растительных поясов уменьшено разнообразие редких и эндемичных видов бентосных диатомовых водорослей.
  • Проведен сравнительный анализ микрофлоры здоровых и больных губок L. baicalensis, массовая гибель которых обусловлена экологическим кризисом в прибрежной зоне озера Байкал. У больных губок методом метагеномного анализа с использованием секвенаторов нового поколения (ngs) показано нарушение баланса симбионтов, включая полную гибель зеленых хлорофитовых водорослей (Chlorophita) и замещение их цианобактериями (Cyanobacteria); снижение разнообразия типичных симбиотических бактерий, таких как Bacteroidetes и Proteobacteria и увеличение количества нетипичных некультивируемых видов Verrucomicrobia. Для некоторых представителей семейства Verrucomicrobia известно, что они способны усваивать метан или метанол. Высказана гипотеза о том, что изменение структуры симбиотических сообществ, приводящее к массовому заболеванию и гибели байкальских губок, может быть обусловлено увеличением концентрации метана в водной толще озера Байкал.
  • Результаты 13-летних исследований прибрежной зоны свидетельствуют о крупномасштабной «скрытой эвтрофикации» мелководной и заплесковой зон озера Байкал. Выявлены и кратко охарактеризованы изменения в экосистеме прибрежной зоны Байкала на основных уровнях трофической сети. Наблюдаемые в последнее десятилетие процессы: увеличение роли мелкоклеточных водорослей планктона (четких показателей органического загрязнения воды), существенные изменения в структуре сообществ планктонных инфузорий, смена доминирующих комплексов макрофитов в верхних поясах растительности, массовая гибель губок и моллюсков, значительные перестройки и гибель зоопланктеров в местах интенсивного развития спирогиры, масштабные скопления выброшенных на берег макрофитов и др. подтверждают этот вывод. При этом огромная масса чистой воды Байкала и ветро-волновая активность препятствуют формированию стабильных повышенных концентраций биогенов в толще воды. Поэтому основные изменения происходят не в толще воды, что свойственно для большинства сравнительно мелководных озер, подвергшихся эвтрофированию, а на дне прибрежной зоны Байкала.
  • Цианобактерии синтезируют огромное количество вторичных метаболитов разнообразной химической структуры, синтез значительной части которых, включая токсины опасные для жизни и здоровья людей и соединения, перспективные в биомедицинском отношении, осуществляется мультиферментными комплексами, состоящими из нерибосомных пептид-синтетаз (NRPS) и поликетидсинтаз (PKS). С помощью маркеров к генам синтеза цианотоксинов, входящим в кластеры mcy (микроцистины) и sxt (сакситоксин и его аналогов), в природных популяциях оз. Байкал выявлены цианобактерии способные к синтезу гепато- и нейротоксинов. В культурах цианобактерий и in situ обнаружены кластеры генов, кодирующие синтез фармакологически активных пептидов: аеругинозинов (aer) и анабенопептилидов (apd) – ингибиторов сериновых протеаз, в частности, тромбина и трипсина.
  • Расшифрованы и аннотированы полные геномы митохондрий 10 видов байкальских эндемичных амфипод. Филогенетический анализ оригинальных данных совместно с расшифрованными в других лабораториях митогеномами показал существование двух основных эволюционных линий байкальских амфипод, что вполне согласуется с результатами предыдущих исследований. Неожиданным результатом оказалось, что порядок генов в митохондриях у амфипод в Байкале сложно и часто изменялся. Ранее считалось, что этот признак очень консервативен. Механизм перестановки генов у байкальских амфипод неизвестен и представляет большой интерес, особенно если учесть, что в митохондриях отсутствует ферментативный аппарат рекомбинации, который отвечает за подобные явления в ядре.
  • Проведено blastx аннотирование 1112-ти дифференциально транскрибирующиеся контигов, полученных при параллельном секвенировании мРНК мозга симпатрических близкородственных видов байкальских сиговых, омуля (Сoregonus migratorius) и озерного сига (С. baicalensis). Выявлена повышенная экспрессия генов, связанных с метаболическими процессами и клеточным транспортом у омуля (378 контигов) и процессами развития, биогенеза, иммунного ответа и ответа на стресс у сига (312 контигов). В целом, рисунок генной экспрессии байкальской пары видов, анализируемый на уровне транскрипции, согласуется с таковым у подобных симпатрических пар сиговых из озер Северной Америки.
  • По данным спутниковых наблюдений NOAA/AVHRR в мае – ноябре за температурой поверхности воды выделены области прибрежного апвеллинга, определены их площади и время развития (Troitskaya et al., 2015). С учетом средней скорости подъема в апвеллинге, найденной по данным эксперимента (Шимараев и др., 2015), оценены объемы воды, перенесенной в верхний 100-метровый слой. Суммарный для всей прибрежной зоны подъем вод при апвеллингах в июне-ноябре меняется от 260 до 530 км3. Подъем вод обеспечивает приток в трофогенный слой 85 тыс. т нитратов (около 32% от количества, идущего ежегодно на первичное продуцирование) и 4238 т фосфатов (6,8% от 62000 т их запасов в озере).
  • На основе изменчивости видового состава хирономид в озерных донных осадках и прироста годичных колец лиственницы сибирской были разработаны трансферные математические модели, позволяющие выполнять количественную реконструкцию летних температур для высокогорных районов Забайкальского края (Кодарский и Коларский хребты) и Бурятии (Восточный Саян). Для последних 850 лет определенно, что наиболее сильное снижение летних температур было в ~1550-1710 гг. В отличие от Европы, изменчивость летних температур в Восточной Сибири была очень контрастной, с перепадами в нескольких градусов. Следует отметить, что даже в Малый ледниковый период были короткие интервалы, когда летние температуры были выше среднелетней температуры последнего столетия.
  • На основании геолого-геофизических исследований в некоторых районах Байкала не выявлено привязки грязевых вулканов, метановых сипов, гидратных холмов и покмарков к разрывным нарушениям. Это может быть обусловлено разными путями миграции грязевулканической массы и свободного и/или растворенного в поровой воде газа, определяющихся наличием проницаемых зон в литологическом разрезе. Высказано предположение о наличии второстепенных и ранее не детектированных в этих областях разломов. В Байкале грязевые вулканы залегают только в местах, где нижняя граница зоны стабильности газовых гидратов заглублена не менее чем на 150 м ниже дна. Остальные гидратоностные структуры выявляются в глубинных зонах, на склонах впадин и в дельтах крупных рек, где зона стабильности может быть минимальной, а мощность осадков уменьшатся до первых сотен метров. Это также связано с наличием разломов и путями миграции газа от центральной части впадины к ее бортам.
  • Анализ микроэлементного состава речных притоков Южного Байкала, вод подземных горизонтов, поступающих в озеро ювенильных вод показал, что состав вод рек зависит от геологического строения их ложа. В пределах городов и поселков не наблюдается изменений в составе речных вод. Исключение составляет речная сеть пос. Листвянка. Застройка прирусловой зоны с засыпкой русел мелких ручьёв в условиях маловодного периода привели к резкому снижению уровня надземных вод. Бытовые стоки многочисленных отелей и ресторанов поступают напрямую в подземные горизонты. Отсутствие влияния атмосферного кислорода и ультрафиолетового облучения приводит к поступлению вод с высоким концентрациям аммиака и соединений фосфора и содержанием чуждой симбионтным организмам литорали микрофлоры. Выборочная поверка выявленных электроразведкой участков подземных вод с повышенной минерализацией показала антропогенное влияние, как на химический состав вод, так и на санитарно-микробиологические характеристики. Анализ вод из лунок на урезе воды на всем побережье Листвянки также показывает значимое антропогенное влияние.
Наиболее важные научные результаты за 2014 г.
  • Опубликованы два атласа-определителя пеннатных бентосных диатомовых водорослей озера Байкал, в которых с помощью методов сканирующей электронной микроскопии проведена ревизия семейства Cymbellaceae и описано несколько новых родов.
  • Выявлены временные рамки формирования современного генетического разнообразия пелагических ракообразных Байкала. В качестве генетического маркера использован ген первой субъединицы цитохромоксидазы митохондриальной ДНК (СО1 мтДНК). Возраст наиболее раннего общего предка составил: 1,8 – 1,3 млн лет для Macrohectopus branickii, 0,6 – 0,4 млн лет для Epischura baicalensis и 0,3 – 0,2 млн лет для Сyclops colensis. Время дивергенции определено, исходя из скорости накопления нуклеотидных замен в гене CO1 мтДНК у прибрежных крабов [Schubart & Diesel, 1998], составляющей 1,66–2,33 % за миллион лет.
  • Выявлены биохимические и экофизиологические особенности гетеротрофных микроорганизмов, изолированных из биопленочных ассоциаций. Показано, что байкальские штаммы из биопленок с твердых субстратов обладают множественной ферментативной активностью, устойчивы к широкому спектру антибиотиков и металлам. Сделано предположение, что биопленки нейстона формируются на липидном матриксе, а биопленки твердых субстратов – полисахаридном.
  • Впервые для оз. Байкал в вирусном сообществе нейстона выявлены новые морфологические типы вирусов: булавовидные и в форме прямых палочек без оболочек.
  • В полученных с использованием техники параллельного секвенирования транскриптомах мозга байкальских омуля и озерного сига выявлена высокая транскрипционная активность известного для лососевых рыб суперсемейства Тс–1 подобных ДНК транспозонов. Путем прямого наложения коротких 70-ти буквенных прочтений на известные последовательности обнаружены гомологи всех известных для лососевых рыб представителей суперсемейства. Полученные данные коррелируют с эволюционной динамикой активности данной группы мобильных элементов у лососевых рыб. Наряду с «молодыми» и наиболее активно транскрибирующимися семействами DTSsa1 и DTSsa2 у байкальских сиговых активно транскрибируется семейство DTSsa4.
  • На 11 глубоководных станциях в пелагиали Среднего Байкала проанализировано распределение органических веществ, биогенных элементов. Содержание органического углерода в поверхностных водах изменялось от 1,1 до 1,8 мг/дм3, общего углерода от 11,0 до 14,3 мг/дм3 с наибольшими значениями в октябре. Проведено сравнение по минеральному фосфору с данными 1998, 2005–2013 гг., его рост в водах пелагиали Среднего Байкала не обнаружен. Оценено состояние поверхностных и глубинных вод по фитопланктону, санитарно-бактериологическим показателям. Воды пелагиали Среднего Байкала чистые, условно патогенные бактерии, бактерии группы кишечной палочки не обнаружены.
  • Проведены исследования концентраций метана в поверхностном слое донных отложений, в водной толще озера. В 2013–2014 гг. содержание метана в воде озера повысилось по сравнению 2003–2004 гг. Поток метана из донных отложений с учетом его окисления в водной толще и потока метана в атмосферу составил 800–1000 т/год.
  • Проведен региональный анализ влияния антропогенного и природного факторов на изменения гидрохимического состава и фитопланктонных сообществ горных озер Восточной Сибири за последние 210 лет. Диатомовые летописи показывают отчетливую тенденцию к снижению численности диатомей с конца Малого ледникового периода. Установлено, что наибольшее влияние на изменчивость диатомовых сообществ оказывает поставка ледниковой взвеси и ультрапресных вод за счет таяния ледников и снежников в результате глобального увеличения температур в Северном полушарии.
  • Исследовано разнообразие микробных сообществ в осадках Южного Байкала до глубины 9 см с шагом в 1 см с помощью метода массового параллельного секвенирования. От поверхности осадка и до нижней границы проникновения кислорода (3 см) среди бактерий отмечено доминирование органотрофных бактерий фил Verrucomicrobia, Cyanobacteria, Proteobacteria и неклассифицируемых последовательностей. В железо–марганцевых корках (слои 3–5 см) большую часть бактериальных сообществ составляли неклассифицированные бактерии. В восстановленных осадках в составе бактериальных сообществ отмечены те же доминанты. Анализ архей показал, что практически во всех слоях осадка доминируют представители филы Thaumarchaeota, широко распространенные в почвах, морских и пресных экосистемах.
  • На примере сравнительного анализа биогеохимических процессов в береговых ландшафтах Южного Байкала установлено, что в весенне–летний период интенсивного потока соединений химических элементов с береговой зоны растительный пояс Ulothrix zonata является биогеохимическим барьером в прибрежной зоне Байкала.
  • На основе анализа двух древеснокольцевых хронологий и климатических данных была проведена реконструкция индекса баланса массы ледников Перетолчина (Восточный Саян) и Черского (Байкальский хребет) с 1725 г. Было установлено, что положительные аномалии баланса массы во время Малого ледникового периода были в 1750–1800 гг. (Восточный Саян) и в 1825–1865 гг. (Байкальский хребет). Неблагоприятные климатические условия для сохранения ледников Восточного Саяна наблюдались в 1840–1900 гг., 1910–1920 гг. и после 1995 г., а на Байкальском хребте – в 1790–1810 гг., 1860–1890 гг., 1910–1920 гг., 1945–1975 гг. и после 2005 г.
  • Представлены результаты исследований по химическому составу атмосферного аэрозоля, отобранному в 2014 г. в г. Улан-Баторе (46°56′ с. ш., 113°07′ в. д.) и на станции Сайншанд (44°90′ с. ш. 110°12′ в. д.), приводятся сравнения с предыдущими данными (2005–2010гг.). Различия в химическом составе атмосферных аэрозолей в городах Улан-Батор и на станции Сайншанд свидетельствуют о различной природе аэрозольных частиц в районах наблюдений. Одним из основных факторов, влияющих на формирование химического состава аэрозолей, кроме потока загрязняющих веществ от локальных, региональных и трансграничных источников является рост числа пыльных бурь в аридных районах Монголии.
  • С использованием методов высокопроизводительного секвенирования ДНК определена первичная структура полного генома диатомовой водоросли Synedra acus subsp. radians из озера Байкал и проведена его структурно–функциональная аннотация. Это первый расшифрованный геном пресноводной диатомеи и первый геном представителя класса пеннатных бесшовных диатомей.
  • Впервые для глубинной зоны озера Байкал получены данные о влиянии углеводородсодержащих минерализованных флюидов на биологические сообщества. Как и в Мировом океане, в таких районах плотность поселения мейо- и макробентоса в 1,5–10 раз выше по сравнению с фоновыми районами. Для животных глубинной зоны озера отмечены разнообразные пищевые стратегии, обеспечивающие существование огромного количества эндемичных видов, так отличающего Байкал от других пресноводных экосистем. На основе анализа значений стабильных изотопов углерода и азота в тканях животных установлено, что их жизнедеятельность основана на хемо– (метано–), фото–, и миксотрофии.
  • Впервые зафиксировано всплывание газовых гидратов на поверхность озера. Установлено, что всплывание и разрушение газовых гидратов является причиной локальных апвеллингов, которые генерируют течения и способствуют уменьшению толщины ледового покрова. Это подтверждается снижением степени минерализации и существованием перемешанного слоя на глубинах от 150 до 400 м.
  • Проведены работы и получены первые результаты по исследованию вертикальных движений вод вблизи западного побережья Южного Байкала на участках у истока р. Ангары и у мыса Ивановский.
  • Разработаны флуоресцентные производные (дезокси)нуклеозидтрифосфатов нового типа, имеющие преимущества перед используемыми компанией «Pacific Biosciences».
  • Впервые получены данные о генетическом разнообразии паразитических грибов сем. Saprolegniaceae (рода Saprolegnia и Achlya) у рыб из открытых водоемов Восточной Сибири и аквариумной экспозиции БМ ИНЦ СО РАН. С учетом литературных и полученных нами данных составлена дендрограмма, демонстрирующая разнообразие представителей сем. Saprolegniaceae, отмеченных у рыб.
  • Впервые с высоким разрешением (через каждые 2 см) проанализирован химический состав снежно–фирнового керна от поверхности до глубины 7,55 м из скважины PV–10 (400 км от российской станции Прогресс), отобранного в 55 сезон РАЭ (2009 г.).
  • На основе ГИС–картирования ледников по космическим изображениям 1995–2013 гг. был создан мультитемпоральный каталог ледников бассейна р. Левая Сыгыкта, Кодар. Анализ разновременных данных показал, что суммарная открытая площадь исследованных ледников уменьшилась с 10,167 км2 в 1850 г. до 3,917 км2 в 2013 г., т.е. на 6,250 км2 (–61 % или 0,377 %/год). Наиболее высокая скорость абсолютной дегляциации наблюдалась в 1995–2001 гг., а самая низкая − в 1850–1995 гг., при этом до 1995 г. она мало менялась.

Научные результаты, полученные в 2014 г., открыть pdf

Наиболее важные научные результаты за 2013 г.
  • Охарактеризована бентосная диатомовая флора пролива Малое Море озера Байкал. Среди высокого разнообразия видов и внутривидовых таксонов 75% оказалось редкими, эндемичными и новыми.
  • В кремнистых створках диатомеи Stephanodiscus meyeri обнаружена новая структура длинноцепочечных полиаминов, представляющая интерес как для биомиметического синтеза новых материалов, так и в качестве маркеров для хемосистематики.
  • С использованием генетических маркеров проведена филогенетическая реконструкция сиговых рыб бассейна озера Байкал (Coregonus sp.). Проведенный анализ основных представителей рода из сопредельных и удаленных бассейнов свидетельствуют о неравномерности процессов внутривидового и межвидового обмена генетической информацией, вызванной регулярными глобальными изменениями климата в ареале обитания группы.
  • По материалам 2007–2013 гг. обнаружено прогрессирующее внедрение в мелководную зону открытого Байкала восточно-палеарктического ручейника Hydatophylax nigrovittatus McL. Вид широко распространен в горных реках Прибайкалья, ранее не был зарегистрирован даже в заливах озера. Кроме H. nigrovittatus, в открытом Байкале обнаружен другой вид-палеаркт Apatania majuscula McL., биология которого изучается. Оба вида активно расширяют свой ареал: в 2007 г. они были известны только из района пос. Култук – р. Хара-Мурин, в 2013 г. обнаружены во многих местах южного побережья озера.
  • Для микроорганизмов из биопленок, сформированных на границе разделов фаз вода-воздух и вода-твердый субстрат определена чувствительность к УФ-облучению. Показано, что чувствительными к ультрафиолету являются только представители грамотрицательных гамма-протеобактерий Serratia spp. и Pseudomonas spp. Высокую устойчивость показали представители филума Firmicutes: Bacillus spp. и Paenibacillus spp. и актинобактерия Kocuria sp. Особый интерес представляют два штамма рода Paenibacillus sp. с высокой устойчивостью к УФ-облучению, которые также проявили множественную антимикробную активность, подавляя рост E. coli, Ps. aeruginosa, B. subtilis, Candida albicans, S. aureus.
  • При использовании быстро эволюционирующего ядерного маркера – интрона бета-субъединицы АТФ-синтетазы установлено, в популяциях байкальских эндемичных амфипод, зараженных микроспоридиями, происходит резкое ускорение скорости накопления замен в генах митохондрий – органелл, которые наследуются точно так же, как и вертикально передающиеся внутриклеточные паразиты. Возможная связь скорости эволюции митохондриального генома и наличия внутриклеточных паразитов обнаружена впервые и может представлять большой интерес для теории эволюции.
  • Впервые с использованием методов жидкостной хроматографии и масс-спектрометрии проведена идентификация микроцистинов и других пептидных токсинов у микроорганизмов озера Байкал и водоемов Байкальской природной территории. Анализ полученных образцов методом MALDI-TOF показал наличие высокотоксичного MCYST-LA (LD50=50мкг/кг) и некоторых других биологически активных пептидов: ингибитора трипсина, сериновых протеаз и лейциновой аминопептидазы.
  • Проведена оценка значений парциальных давлений метана и углекислого газа в поверхностном слое воды и приводной атмосфере на акватории Южного Байкала в весенний период. Парциальное давление метана в воде превышает атмосферное. Парциальное давление углекислого газа в воде, напротив, значительно ниже атмосферного, т.е. в южной котловине озера в весенний период происходит преимущественно поглощение этого газа из атмосферы. Сток СО2 на акваторию озера заметно превышает выход СН4 в атмосферу. Таким образом, атмосферная составляющая в балансе углерода в Южном Байкале в весенний период является положительной.
  • Проведены исследования выходов газа по акватории оз. Байкал. Во всех районах выходов метана наблюдались его повышенные концентрации. Максимальная концентрация была зарегистрирована в районе факела «Ступа».
  • Построены геоморфологическая схема и геологический разрез через два грязевых вулкана и покмарк в районе Кукуйского каньона, исследовано влияние грязевулканической деятельности на формирование современного рельефа в этом районе. Оценены связи между различными группами животных и конкретными биогеохимическими параметрами в районе метанового сипа Посольская банка.
  • Молекулярно-биологическими методами в подповерхностных осадках грязевого вулкана Песчанка и метанового сипа Посольская банка показано наличие бактерий филума Planctomycetes, группы ANAMMOX, ближайшие родственники которых участвуют в процессе анаэробного окисления аммония.
  • На основе данных по распределению в донных осадках оз. Высокогорное (район Восточного Саяна) органического вещества, диатомей, хирономид, минеральной составляющей и микроэлементов (РФА-СИ, ICP-MS, ИК-спектроскопии), выполнена реконструкция условий осадконакоплений и температурного режима июля, как отклик на климатические изменения Восточной Сибири, за последние 850 лет. Проанализированные индикаторы показывают, что в исследованный промежуток времени переход от похолодания к потеплению происходил медленно, а от потепления к похолоданию наоборот очень резко, в течение десятилетия.
  • Ландшафтно-геохимические изыскания Солзанского полигона позволили выделить элементарные ландшафты, не охваченные антропогенным влиянием. Воды р. Большая Осиновка не загрязнены и не несут следов влияния карт-шламонакопителей. Миграционные потоки элементов в подземных водах испытывают влияние карьера древесных отходов. Свой вклад в изменение химического состава подземных вод вносят протечки из карт. Нарушение границ элементарных геохимических ландшафтов может привести к переносу органических масс шлам-лигнина в оз. Байкал.

Научные результаты, полученные в 2013 г., открыть pdf

Наиболее важные научные результаты за 2012 г.
  • Впервые в геноме пресноводной губки найдены гены хитиназы – фермента, ответственного за синтез хитина – основного строительного компонента скелета ракообразных, насекомых и т.п. Таким образом, подтверждено предположение о возможном участии хитина в образовании спикул губок.
  • Впервые в спикулах байкальской губки Baikalospongia bacillifera обнаружен новый белок с массой 62 kDa прочно связывающийся с кремнеземом. Высказано предположение об участии данного белка в процессе биосилификации при формировании спикул губок.
  • В результате изучения возрастных изменений длины теломерных районов ДНК (тДНК) рыб оз. Байкал - малой и большой голомянок и омуля установлено, что длина тДНК малой голомянки и омуля укорачивается в онтогенезе. Длина тДНК большой голомянки, напротив, увеличивается с возрастом. Полученные результаты необходимы для исследований теломерной биологии и понимания закономерностей молекулярной эволюции.
  • В результате анализа нуклеотидных последовательностей генома диатомовой водоросли Synedra acus обнаружены и структурно охарактеризованы LTR- и non-LTR-ретротранспозоны и проведен филогенетический анализ ретротранспозонов диатомей.
  • На основе сравнения нуклеотидных последовательностей митохондриального гена цитохрома Б выявлен высокий уровень генетического разнообразия байкальского вида рогатковидных рыб Batrachocottus talievi Sidelyova, 1999 и его четкая подразделенность в пределах озера. Показано, что вид распадается на две основные генетические группы, одна из которых приурочена к южной и средней котловинам, а другая – к северной котловине. Генетический разрыв между популяциями сопоставим с генетическими расстояниями между отдельными видами рогатковидных рыб Байкала, что говорит о возможном аллопатрическом видообразовании, весьма необычном для Байкала.
  • Определены доминирующие генотипы микроорганизмов из биопленок, формирующихся на естественных породах, в зависимости от «возраста» биопленки. Установлено, что в первый год ее формирования доминируют представители филы Bacteroidetes, в то время как в «зрелой» биопленке – Cyanobacteria и Proteobacteria. По истечению пяти лет одним из доминирующих классов являются Alphaproteobacteria, ближайшие родственники которых являются фотоавтотрофами, содержат бактериохролофилл а, имеют пигменты, простеки и выросты для прикрепления к субстрату.
  • Установлено, что элементный состав воды зоны заплеска связан с комплексом факторов. Максимальное количество биофильных элементов (S, P, Ca, Mg, Na, K, Fe, Mn, Cu, Zn и др.) поступает в период разложения береговых скоплений детрита (БСД). При этом вода обогащается не только элементами минерализации БСД, но и элементами (Al, Si, Fe, Mn, Ti, РЗЭ и др. Заметное влияние оказывают растительный и почвенный покров, геологическое и геоморфологическое строение берегов, а также климатические условия.
  • В результате регистрации эхолотного сигнала в Среднем и Южном Байкале было зарегистрировано 17 выходов газа. Впервые проведена оценка потока газа акустическим методом. Данные о потоке метана в факелах (54 - 110 т/год) позволили оценить поток метана для акватории Южного и Среднего Байкала, который составил 1400 – 2800 т/год. Поступление метана в 2002 – 2004 гг. для всего озера составляло 50 – 80 т/год. Оценки свидетельствуют о том, что в настоящее время происходит увеличение поступления метана, которое должно сопровождаться ростом его концентраций в водной толще озера.
  • Исследована сезонная динамика главных ионов, органического углерода, 52 следовых элементов в р. Селенге и ее притоках на территории России, в протоках и в барьерной зоне оз. Байкал. Максимальные и средневзвешенные концентрации большинства следовых элементов, в том числе тяжелых металлов, ниже аналогичных показателей глобального природного речного фона, установленного для более 30 рек мира, находящихся в зонах с низкой антропогенной нагрузкой.
  • Исследования химического состава поровых вод в различных типах геологических структур свидетельствуют о широком спектре и интенсивности разгружающихся флюидов. Обогащение осадков ионами сульфата, аммония, гидрокарбоната, ацетата, железа, а также разгрузка метана, обеспечивают развитие разнообразной микрофлоры. В районе разгрузки вод с минерализацией ниже, чем в байкальской воде (холодный сип «Голоустное») в поверхностных осадках найдены аэробные метанотрофы всех известных морфотипов, а также новые филогенетические линии бактерий и архей.
  • Впервые проведенная количественная реконструкция ледникового стока, высоты снеговой линии, площади оледенения и осадков в байкальском водосборе за последние 65 тыс. лет показала, что во время ледниковых максимумов МИС 4 (~ 65 тыс. л.н.) и МИС 2 (~ 21 тыс. л.н.) снеговая линия опускалась более чем на 1000, а ледниковый сток увеличивался пропорционально площади ледников (при годовом объеме 8-10 км3). Во время дегляциаций в МИС 4/3 и МИС 2/1 при поднятии снеговой линии объем ледникового стока и его доля в приходной части баланса резко уменьшались, а осадки и речной сток, наоборот, увеличивались. Резкое опускание уровня озера было возможно только на переходе от теплых стадий к холодным.

Научные результаты, полученные в 2012 г., открыть pdf

Наиболее важные научные результаты за 2011 г
  • Разработаны методы синтеза люминесцентно меченных наночастиц на основе поливиниламина, поли-1-винилимидазола и полиакриловой кислоты. Установлено, что отрицательно заряженные частицы полиакриловой кислоты проникают в растущие створки диатомеи Synedra acus, что подтверждает гипотезу ассимиляции кремниевой кислоты диатомеями путём макропиноцитоза.
  • Методом трансмиссионной электронной микроскопии ультратонких срезов выявлены особенности строения клетки у видов диатомовых водорослей, принадлежащих к разным порядкам и к разным филогенетическим кладам.
  • В результате исследований природной подледной популяции диатомеи Aulacoseira baicalensis различными методами микроскопии выявлены основные стадии морфогенеза кремнеземных структур панциря.
  • С помощью технологий секвенирования второго поколения расшифрована последовательность нуклеотидов хлоропластного генома пресноводной бесшовной пеннатной диатомовой водоросли Synedra acus из озера Байкал.
  • Расшифрованы полные митохондриальные геномы у четырех видов байкальских губок. Получены новые данные о межгенных участках, имеющие существенную видовую гетерогенность, что позволяет разделять виды на отдельные кластеры, в зависимости от района обитания. Рассчитаны скорости эволюции последовательностей этих генов относительно общего предка губок Ephydatia muelleri.
  • Впервые за весь период исследования фитобентоса Байкала в узкой прибрежной зоне залива Лиственничный, расположенного напротив пос. Листвянка на протяжении 4 км от м. Лиственничного до истока р. Ангара зарегистрировано аномальное явление - зарастание дна нитчатыми водорослями. Нетипичные для оз. Байкал виды Spirogyra sp. образовали обильные сомкнутые заросли в виде длинных тяжей нитей.
  • С помощью многолучевых эхолотов ELAC SeaBeam 1050 (2009 г.) и SeaBat 8101 (2011 г.) впервые получены высокоразрешающие батиметрические данные для Южной и Средней котловин озера на площади 16 000 км2.
  • В результате тралово-акустической съемки 2011 г. установлено, что скопления омуля, с плотностью выше среднего, занимают не более четверти обследованной площади, но содержат почти две трети запаса. Подтвердились выводы о нахождении значительной части популяций омуля над глубоководными зонами озера, ранее не учитываемыми сетными методами.
  • В основные гидрологические сезоны года проведены экспедиции по отбору проб воды в основном русле р. Селенга, а также выше и ниже устьев ее притоков. Результаты исследований концентраций растворенных форм микроэлементов, том числе тяжелых металлов в воде р. Селенги и устьях ее притоков показали, что превышения ПДК для водоемов рыбохозяйственного назначения не выявлены. По данным ISP-MS влияние трансграничного переноса из Монголии на качество вод р. Селенги по содержанию тяжелых металлов не наблюдается.
  • Исследование структуры биопленки естественного субстрата (природной камень, гл.14 м) показало, что в ее составе обнаружены микроорганизмы трех бактериальных фил (Proteobacteria, Bacteroides, Cyanobacteria) с разнообразными типами метаболизма, значительное количество фототрофных организмов и азотфиксаторов. Структурную основу биопленки, в отличие от искусственного субстрата, составляла нитчатая цианобактерия Rivularia rufescens, которая впервые отмечена в оз. Байкал и раннее в списке байкальских водорослей не упоминалась.

Научные результаты, полученные в 2011 г., открыть pdf

Некоторые научные результаты за 2006 - 2010 года
  • Исследованы кольцевые структуры, регулярно выявляемые на космических снимках MODIS (http://geol.irk.ru) на поверхности льда. Установлено, что кольцевые структуры проявляются перед разрушением льда в разных районах озера Байкал
  • Значительная часть исследований в период 2006-2010 гг. была выполнена совместно с Институтом океанологии РАН им. П.П. Ширшова с использованием глубоководных обитаемых аппаратов "МИР".
  • Анализ многолетних (1971-2009 гг.) наблюдений за температурой глубинной зоны Байкала показал, что влияние изменений климата, особенно потепления с начала 1970-х до середины 1990-х годов, проявилось пока лишь для вод верхней (0-300 м) зоны озера, в которой тренд температуры был положителен.
  • Впервые проведена высокоразрешающая батиметрическая съемка дна южной и средней котловин озера Байкал на площади 15000 км2, пройдено 12600 км непрерывных акустических профилей и получено более 56 млн. точек глубин.
  • На современном этапе климатических изменений, впервые определено содержание углекислого газа в атмосфере над акваторией Байкала, показаны его суточные и сезонные различия.
  • Исследовано распределение 14 органических ароматических углеводородов (ПАУ) в снежном покрове промышленных и фоновых районах Южного Прибайкалья и акватории озера Байкал
  • Определены современные уровни загрязнения нефтепродуктами поверхностных и придонных вод озера Байкал
  • В ходе многолетних исследований на Байкале разработаны точные и высокочувствительные методы гидрохимического анализа ультрапресных природных вод, прошедший международную интеркалибрацию Институт, применил их для анализа снега, фирна и льда в Антарктиде
  • В сотрудничестве с Росгидрометом РФ продолжается участие лаб. гидрохимии и химии атмосферы в качестве Национального центра данных в международной программе "Сеть мониторинга кислотных выпадений в Восточной Азии (Acid Deposition Monitoring Network in East Asia, ЕАNЕТ). По результатам международных квалификационных испытаний качества выполняемых анализов, лаборатория гидрохимии и химии атмосферы, выбрана в качестве одного из основных исполнителей по изучению снежно-фирновых и ледяных кернов из района ст. Восток (Антарктида).
  • По результатам исследования изотопного состава урана в донных отложениях оз. Байкал впервые получена высокоразрешающая (200 лет) реконструкция влажности климата за последние 150 тыс. лет, а также реконструировано перераспределение влаги между основными водосборными провинциями бассейна озера
  • Получены высокоразрешающие (100-200 лет) летописи элементного состава осадков Охотского моря за последний ледниково-межледниковый цикл (150 тыс. лет). Установлено, что индикаторы биопродуктивности (биогенный барий) и др. сигналы изменения палеоклимата (влажность осадка, галогены) проявляют почти синхронный отклик с палеосигналами в осадках оз. Байкал
  • На основе распределения геохимических показателей в буровом керне KDP-01 из озера Хубсугул (Монголия) определены три макро-стадии развития регионального палеоклимата за последний 1 млн. лет
  • Исследованы кремнистые стоматоцисты хризофитовых водорослей, являющихся индикаторами изменения условий окружающей среды, из нескольких водоемов и осадков различного возраста. Описано более 160 новых морфотипов
  • В зоне разгрузки газо-нефтесодержащих флюидов с помощью глубоководных обитаемых аппаратов "МИР", совместно с Институтом океанологии РАН им. П.П. Ширшова, впервые на озере Байкал открыты и обследованы битумные постройки, высотой от 0,5 до 10 м и диаметром от 10 см до 60 м.
  • В результате электронно-микроскопического изучения планктонных водорослей более 90 высокогорных озер Прибайкалья и Забайкалья в 7 из них были найдены диатомовые, которые ранее считались эндемиками оз. Байкал.
  • Впервые при помощи методов световой и сканирующей электронной микроскопии показана связь между пищевыми стратегиями нескольких видов амфипод и морфологией органов, отвечающих за захват и переработку пищи
  • В результате комплексных исследований показано, что геохимический состав и разнообразие первичных пород каменистой литорали являются важными факторами, обусловливающими распределение, высокую продуктивность и биоразнообразие бентоса в мелководной зоне Байкала.
  • Впервые с помощью методов электронной сканирующей и трансмиссионной микроскопии, атомно-силовой микроскопии (АСМ) и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) изучен слуховой аппарат у нескольких видов эндемичных байкальских рыб с целью проведения дальнейших экспериментальных исследований и выяснения механизма его действия.
  • С помощью молекулярно-генетических методов показано, что внутриклеточные паразиты беспозвоночных - микроспоридии - по количеству видов превосходят видовое разнообразие своих хозяев.
  • Исследован полиморфизм нуклеотидных последовательностей в популяциях пяти сестринских видов эндемичных моллюсков рода Baicalia, различающихся стратегиями размножения и субстратными предпочтениями. Показано, что у них происходили яркие демографические события, когда периоды процветания и, соответственно, массовости сменялись периодами почти полного вымирания.
  • Получены первые результаты исследования теломерных районов хромосом у байкальских планарий, которые характеризуются наличием как карликовых так и гигантских форм и способностью к регенерации.
  • Определены нуклеотидные последовательности трех митохондриальных геномов байкальских губок (рис. 26), принадлежащих к разным родам семейства Lubomirskiidae
  • Проведено секвенирование 30 полных геномов штаммов вируса клещевого энцефалита, выделенных от людей с различной тяжестью заболевания. Показано, что определяющим фактором, обуславливающим различную тяжесть заболевания, является структура вирусного генома, а именно наличие 4 ключевых мутаций
  • Исследовано строение клетки и морфогенез элементов панцирей нескольких видов пресноводных и морских диатомей, выявлены ранее не описанные особенности в строении хлоропластов.
  • Синтезированы новые флуоресцентные красители, производные олигомеров пропиламина.
  • Для принципиального расширения возможных подходов к молекулярной биологии диатомей и в частности, для использования методов генной инженерии начата расшифровка полного генома S. acus методом пиросеквенирования.
  • Впервые молекулярно-биологическими методами показано наличие потенциально-патогенных бактерий рода Enterococcus не только в литоральной, но и в глубоководной зоне оз. Байкал.
  • Институт принимал участие в исследованиях, связанных с поиском причины вспышки Гаффской болезни в районе озера Котокель летом 2008 года.

Более подробно ознакомиться с научными результатами (включая графики, фото, ссылки и рисунки) работы института можно здесь: Результаты работы ЛИН СО РАН 2010 (pdf)