Лаборатории

ЛАБОРАТОРИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ГИДРОЭКОЛОГИИ

Лаборатория основана в 1995 г.

Заведующий лабораторией: д.б.н., проф. Гладышев Михаил Иванович

Сотрудники лаборатории:

Основные направления НИР:

исследование трофометаболических взаимодействий гидробионтов в водных экосистемах с использованием биофизических и биохимических методов, включая молекулярно-генетические, определение кинетических характеристик роста и смертности гидробионтов, а также обеспечение гидробиологической составляющей в работах Института.

Основные результаты за 2005-2009 гг.:

1. На пресноводном водохранилище была проверена выдвинутая ранее гипотеза, согласно которой изменение элементной стехиометрии и содержания полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) в сестоне природных водоемов происходит не за счёт изменения этого содержания в клетках той или иной популяции доминирующего вида фитопланктона, а за счёт смены видового состава сообщества. Иными словами, если какой-либо вид фитопланктона в данный момент времени доминирует в природном сообществе, это означает, что он имеет оптимальную внутриклеточную стехиометрию элементов и оптимальное содержание ПНЖК. Очевидно, что в таком случае стехиометрия и состав ПНЖК в периоды доминирования разных видов являются постоянными и видоспецифичными. Для проверки гипотезы были обобщены и проанализированы материалы трех полевых сезонов. Полученные данные свидетельствовали в пользу гипотезы о постоянном и видоспецифичном элементном и биохимическом составе фитопланктона в периоды доминирования. Наибольший интерес представляет то обстоятельство, что среди исследованных природных популяций фитопланктона, согласно стехиометрическим и биохимическим индикаторам качества пищи, не оказалось видов, абсолютно ценных или, наоборот, непригодных для питания зоопланктона, как это считалось ранее на основе анализа ограниченного числа лабораторных культур.

2. Была выдвинута гипотеза, согласно которой эффективность передачи по трофической цепи физиологически важных веществ, таких как незаменимые полиненасыщенные жирные кислоты семейства ?3 (ПНЖК) должна быть выше, чем эффективность переноса общего органического вещества, составляющая, как известно, лишь около 10%. В ходе проверки гипотезы установлено, что относительная суммарная концентрация длинноцепочечных ПНЖК в биомассе бентосных и планктонных животных, практически не способных к синтезу этих кислот, оказалась в среднем в три раза выше, чем их концентрация в биомассе бентосных и планктонных водорослей, синтезирующих ?3 ПНЖК de novo. Обнаруженное увеличение концентраций ПНЖК в биомассе консументов возможно только в том случае, если данные вещества, поступающие исключительно с пищей, подвержены окислению в меньшей степени, чем остальное органическое вещество. Следовательно, впервые получены доказательства, что эффективность переноса по трофической цепи отдельных групп физиологические важных веществ может быть выше, чем эффективность переноса общего органического вещества.

3. Выведена формула для количественной оценки соотношения риск/польза (Р/П) при потреблении человеком продукта, содержащего незаменимые полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК) и тяжёлые металлы:

где R_EFA (мг * сут.^-1) – рекомендованная персональная доза ПНЖК, c (мкг*г^-1) – конкретного металла в потребляемом виде рыбы, С (мг*г^-1) – содержание ПНЖК в потребляемом виде рыб, RfD (мкг * кг^-1 * сут.^-1) – референтная доза (максимальное безопасное количество данного металла, которая может быть потреблена человеком в сутки без риска для здоровья), AW (кг) – средний индивидуальный вес взрослого человека.

Соотношение Р/П использовано на примере изучения хариуса сибирского (Thymallus arcticus) из р. Енисей. Установлено, что хариус из незагрязнённого участка реки выше г. Красноярска потенциально является ценным для здоровья человека пищевым продуктом, за исключением отдельных случаев, в которых обнаружено повышенное содержание хрома в мышечной ткани рыб. Полученные данные доказывают необходимость регулярного мониторинга химического состава промысловых рыб, проводимого, как минимум, ежемесячно.

Гранты за 2005-2010 гг.:

• РФФИ № 05-04-48270 «Молекулярно-генетическая идентификация доминирующих видов некультивируемого бактериопланктона и потребляемых ими органических субстратов в эвтрофном водохранилище»

• РФФИ № 05-04-48423 «Изучение влияния качества пищи на не связанную с хищниками смертность пресноводного рачкового зоопланктона»

• РФФИ № 05-04-48454 «Роль литорали в инициации "цветения" водоема синезелеными водорослями»

• РФФИ № 06-05-64294 «Роль эффекта транзитного прохождения синезеленых водорослей через пищеварительные тракты водных животных в цветении воды евтрофных водоемов»

• РФФИ № 07-04-96803-р_енисей «Глобальный экспорт незаменимых полиненасыщенных жирных кислот из водных экосистем в наземные экосистемы»

• РФФИ № 07-04-96825-р_енисей «Изучение характера и механизма взаимоотношений планктоядных рыб и синезеленых водорослей, проходящих через их кишечник»

• РФФИ № 07-05-00076 «Роль пресноводных эвтрофных систем как источника продукции незаменимых биохимических компонентов питания человека»

• РФФИ № 08-05-00095 «Влияние антропогенного загрязнения на продукцию и перенос по трофической цепи речной экосистемы незаменимых полиненасыщенных жирных кислот»

• РФФИ № 08-04-00291 «Влияние биохимического качества сестона на популяционный рост Daphnia»

• РФФИ № 08-04-00324 «Поиск механизмов, определяющих динамику численности акинет синезеленой водоросли Anabaena flos-aquae в донных отложениях водоема»

• РФФИ № 09-04-01748 «Изучение потребления аминокислот некультивируемым бактериопланктоном эвтрофного водохранилища»

• РФФИ № 09-04-01085 «Сравнение спектров питания двух совместно обитающих видов дрейссен (Dreissena polymorpha и Dreissena bugensis) по биохимическим маркерам»

• Грант Президента РФ для государственной поддержки молодых ученых – кандидатов наук № МК-1167.2007.4 «Некультивируемый бактериопланктон: роль в экосистеме пригородных эвтрофных водохранилищ г. Красноярска» (М.Ю.Трусова, 2007-2008 гг.)

• Грант Президента РФ для государственной поддержки молодых ученых – докторов наук № МД-4114.2008.4 «Сравнительная характеристика различных пресноводных экосистем и гидробионтов, поставляющих незаменимые биохимические компоненты для наземных консументов, включая человека» (Н.Н.Сущик, 2008-2009).

• Государственная премия Красноярского края студентам, аспирантам и молодым учёным (О.Н.Махутова, 2005 г.)

• Премия главы города Красноярска молодым талантам (О.Н.Махутова, 2007 г.)

• Грант Благотворительного фонда содействия отечественной науке "Лучшие аспиранты РАН" (О.Н.Махутова, 2007 год)

• Премия молодым ученым имени академика В.Е. Соколова (О.Н.Махутова, 2009 г.)

Сотрудничество с российскими и зарубежными научными организациями и ВУЗами:

• Проведены совместные работы, по результатам которых опубликованы (приняты в печать) статьи со следующими организациями:

• Сибирский федеральный университет (Красноярск)

• Красноярский государственный торгово-экономический институт

• НИИ медицинских проблем Севера СО РАМН (Красноярск)

• Институт леса СО РАН (Красноярск)

• Институт биологии внутренних вод РАН (Борок Ярославской области)

• Камчатский НИИ рыбного хозяйства и океанографии (Петропавловск-Камчатский)

• Институт зоологии НАН Беларуси (Минск)

• Московский Государственный университет

• Институт проблем экологии и эволюции РАН (Москва)

• National Water Research Institute, Burlington, Ontario, Canada

• Northeastern University, Boston, MA, USA

• Old Dominion University, Norfolk, VA, USA

• Southern Illinois University, Carbondale, IL, USA

• Clarion University of Pennsylvania, PA, USA

Основные публикации лаборатории за 2005-2010 гг.

• Dubovskaya O.P., Klimova E.P., Kolmakov V.I., Gaevsky N.A., Ivanova E.A. Seasonal dynamic of phototrophic epibionts on crustacean zooplankton in a eutrophic reservoir with cyanobacterial bloom // Aquatic Ecol. – 2005. – 39, № 1-2. – P. 167-180.

• Gladyshev M.I., Sushchik N.N., Gubanenko G.A., Demirchieva S.M., Kalachova, G.S. Effect of way of cooking on content of essential polyunsaturated fatty acids in muscle tissue of humpback salmon (Oncorhynchus gorbuscha) // Food Chemistry. - 2006. – 96. - P. 446–451.

• Gladyshev M.I., Sushchik N.N., Kalachova G.S., Dubovskaya O.P., Makhutova O.N. Influence of sestonic elemental and essential fatty acid contents in a eutrophic reservoir in Siberia on population growth of Daphnia (longispina group) // J. Plankton Res. – 2006. – 28, № 10. – P. 907–917.

• Kravchuk E.S., Ivanova E.A., Gladyshev M.I. Seasonal dynamics of akinetes of Anabaena flos-aquae in bottom sediments and water column of small Siberian reservoir // Aquatic Ecol. – 2006. ? 40. ? P. 325-336.

• Sushchik N.N., Gladyshev M.I., Kalachova G.S., Makhutova O.N., Ageev A.V. Comparison of seasonal dynamics of the essential PUFA contents in benthic invertebrates and grayling Thymallus arcticus in the Yenisei river // Compar. Biochem. Physiol. B. – 2006. – 145.? P. 278–287.

• Gladyshev M.I., Sushchik N.N., Gubanenko G.A., Demirchieva S.M., Kalachova G.S. Effect of boiling and frying on the content of essential polyunsaturated fatty acids in muscle tissue of four fish species // Food Chemistry.- 2007.- 101.- P. 1694-1700.

• Gladyshev M.I., Sushchik N.N., Kolmakova A.A., Kalachova G.S., Kravchuk E.S., Ivanova E.A., Makhutova O.N. Seasonal correlations of elemental and ?3 PUFA composition of seston and dominant phytoplankton species in a eutrophic Siberian Reservoir // Aquatic Ecol.- 2007.- 41.- P. 9–23.

• Sushchik N.N., Gladyshev M.I., Kalachova G.S. Seasonal dynamics of fatty acid content of a common food fish from the Yenisei River, Siberian grayling, Thymallus arcticus // Food Chemistry.- 2007.- 104.- P. 1353–1358.

• Sushchik N.N., Gladyshev M.I., Kravchuk E.S., Ivanova E.A., Ageev A.V., Kalachova G.S. Seasonal dynamics of long-chain polyunsaturated fatty acids in littoral benthos in the upper Yenisei River // Aquatic Ecol.- 2007.- 41.- P. 349-365.

• Hellweger F.L., Kravchuk E.S., Novotny V., Gladyshev M.I. Agent-based modeling of the complex life cycle of a cyanobacterium (Anabaena) in a shallow reservoir // Limnol. Oceanogr. – 2008. – 53. – P. 1227–1241.

• Kolmakov V.I., Anishchenko O.V., Ivanova E.A., Gladyshev M.I., Sushchik N.N. Estimation of periphytic microalgae gross primary production with DCMU-fluorescence method in Yenisei River (Siberia, Russia) // J. Appl. Phycol. – 2008. – 20. – P. 289–297.

• Gladyshev M.I., Sushchik N.N., Anishchenko O.V., Makhutova O.N., Kalachova G.S., Gribovskaya I.V. Benefit-risk ratio of food fish intake as the source of essential fatty acids vs. heavy metals: A case study of Siberian grayling from the Yenisei River // Food Chemistry. – 2009. – 115. – P. 545–550.

• Gladyshev M.I., Sushchik N.N., Makhutova O.N., Kalachova G.S. Content of essential polyunsaturated fatty acids in three canned fish species // Int. J. Food Sci. Nutrition. – 2009. – 60. – P. 224-230.

• Гладышев М.И., Сущик Н.Н., Махутова О.Н., Калачёва Г.С., Колмакова А.А., Кравчук Е.С., Дубовская О.П. Эффективность передачи незаменимых полиненасыщенных жирных кислот по трофическим цепям водных экосистем // Доклады АН. 2009. Т. 426, №4. С. 549-551.

• Gladyshev M.I., Arts M.T., Sushchik N.N. 2009. Preliminary estimates of the export of omega-3 highly unsaturated fatty acids (EPA+DHA) from aquatic to terrestrial ecosystems. In: Arts M.T., Kainz M. and Brett M.T. (eds). Lipids in aquatic ecosystems. Springer, New York, pp.179-209.

• Marshall H.G., Gladyshev M.I. 2009. Neuston in aquatic ecosystems. In: Likens G.E (Ed.) Encyclopedia of Inland Waters. Elsevier, Oxford, pp. 97-102.

• Гладышев М.И., Крылов А.В., Сущик Н.Н., Малин М.И., Махутова О.Н., Чалова И.В., Калачёва Г.С. Перенос незаменимых полиненасыщенных жирных кислот из водной экосистемы в наземную через трофическую пару рыбы ? птицы // Доклады АН. – 2010. – 431, №4. – С.563-565.

• Гладышев М.И., Лепская Е.В., Сущик Н.Н., Махутова О.Н., Калачёва Г.С. Различия жирнокислотного состава покатной молоди и вернувшихся из моря взрослых особей нерки // Доклады АН. – 2010. – 430, № 4. – С. 548–551.

• Дубовская О.П., Котов А.А., Коровчинский Н.М., Смирнов Н.Н., Синёв А.Ю. Зоопланктон озёр отрогов плато Путорана и прилегающих территорий (север Красноярского края) // Сиб. Экол. Журн. – 2010. – № 4. – С.571-608.

• Whiles M.R., Gladyshev M.I., Sushchik N.N., Makhutova O.N., Kalachova G.S., Peterson S.D., Regester K.J. Fatty acid analyses reveal high degrees of omnivory and dietary plasticity in pond-dwelling tadpoles // Freshwater Biology.? 2010.? 55.? P. 1533–1547.

• Anishchenko O.V., Gladyshev M.I., Kravchuk E.S., Ivanova E.A., Gribovskaya I.V., Sushchik N.N. Seasonal variations of metal concentrations in periphyton and taxonomic composition of the algal community at a Yenisei River littoral site. // Cent. Eur. J. Biol. ? 2010.? 5.? P. 125–134.

• Sushchik N.N., Gladyshev M.I., Ivanova E.A., Kravchuk E.S. Seasonal distribution and fatty acid composition of littoral microalgae in the Yenisei River // J. Appl. Phycol. – 2010.– 22 – P. 11–24.