ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ЭКОЛОГИИ И БИОГЕОГРАФИИ

Заведующий лабораторией

к.г.н. Гофаров М.Ю.

Лаборатория молекулярной экологии и биогеографии была создана на базе лаборатории комплексного анализа наземной и космической информации для экологических целей в конце 2014 года. В ее структуру входил Российский музей центров биоразнообразия (RMBH – Russian Museum of the Biodiversity Hotspots) созданный на основании решения Ученого совета (приказ от 31.10.2005 г. № 15), впоследствии выделенный в отдельное подразделение Института экологических проблем Севера.

Основные научные направления лаборатории:

• Целью лаборатории является проведение научных исследований приземных слоев атмосферы, земной поверхности, верхней части земной коры, гидросферы, различных компонентов фауны и в целом биосферы.

Основными задачами лаборатории являются:

• применение новейших методов молекулярной экологии, биогеографии и палеогеографии для комплексных исследований происхождения и эволюции ключевых компонентов ландшафтов (абиотических компонентов ландшафта, флоры, фауны) в различных зонально-климатических условиях.

Направления исследований лаборатории:

1. филогенетические исследования различных таксонов беспозвоночных животных;
2. изучение почв и гидрологические исследования абиотического компонента ландшафтов;
3. комплексные исследования зонально-климатических условий и анализ их влияния на биотические компоненты ландшафтов.

Важнейшие результаты фундаментальных исследований лаборатории:

• В ходе наших исследований изучено современное состояние популяций жемчужницы европейской (Margaritifera margaritifera (L. 1758)) на восточной окраине ареала вида. Установлено, что распространение вида на восток ограничено геологическим строением – широкой полосой приповерхностного залегания карбонатных и сульфатных пород палеозоя, которая проходит вдоль правобережья реки Онега и далее на северо-северо-восток по бассейну реки Северная Двина. Наиболее восточная популяция жемчужницы европейской обитает в бассейне реки Солза. Всего же на северо-западе России выявлено 23 жизнеспособные популяции с общей оценочной численностью более 143 миллионов особей.
• Впервые на основании молекулярно-генетических данных проведена ревизия дальневосточных видов жемчужниц. Это позволило уточнить список видов, который был необоснованно расширен, опираясь на использование «компараторного метода», господствовавшего на постсоветском пространстве до недавнего времени. Установлено, что на Дальнем Востоке России обитает три вида жемчужниц: Курило-Камчатский – Margaritifera middendorffi (Ros?n, 1926), Сахалино-Курильский – M. laevis (Haas, 1910) и Амурский – Margaritifera dahurica (Middendorff, 1850). Выполнено переописание этих видов и выделены морфологические особенности для видовой идентификации.
• Чтобы расширить существующие знания о биогеографии фауны беспозвоночных пресных вод Исландии мы использовали один из видов моллюсков – Radix balthica – в качестве модели. На основе выборки из 1070 последовательностей гена COI из Исландии, Британских островов и континентальной Европы была обнаружена, отдельная исландская линия. Результаты теста на нейтральность эволюции, анализ несоответствия и звездообразная форма филогенетической сети указывает на недавнее распространение популяции этого вида в Исландии. Результаты моделирования в рамках приближенного Байесовского вычисления поддержали сценарий «tabula rasa» («чистая доска»). На основании наших исследований, был сделан вывод, что исландская линия Radix baltica появилась в голоцене, и эволюционировала со средним уровнем 7.95*10^-7 замен/сайт/год./
• Представлены новые, калиброванные по ископаемым останкам филогенетические гипотезы на основе пяти молекулярных маркеров (общей длинной около 4 тысяч пар оснований) для десяти видов. Наши исследования показывают, что все современные margaritiferids представлены одним родом – Margaritifera Schumacher, 1816. Кроме того, мы выделили три филогенетические ветви c относительно хорошими поддержками, которые являются допустимыми для подродов, т. е. Margaritifera s. str. (голарктика), Margaritanopsis (=Cumberlandia) (юго-восток Северной Америки, отдельные районы Юго-Восточной Азии) и Pseudunio (Средиземное море). Линия Margaritiferidae возникла в Меловом периоде (средний возраст 93 миллиона лет, 95% доверительный интервал 66-126 миллиона лет). Объединенные результаты реконструкции ареалов предков (ancestral area reconstructions) на основе трех различных подходов (S-DIVA, DEC и S-DEC) показал, что древние события викариации (vicariance – разделении физическими или биологическими барьерами потока генов или расселения популяции) могли сыграть важную роль в видообразовании в пределах семейства. Показатели эволюции митохондриальной ДНК margaritiferids весьма медленные, что может быть связано с их большой продолжительностью жизни, длительным временем смены поколений и низким уровнем метаболизма. Наши исследования свидетельствуют о сложной биогеографической истории Margaritiferidae – смешения древних событий викариации и событий расселения, которые были, скорее всего, связаны с географическими барьерами, движениями материков и динамикой уровня моря.