Перейти к основному содержанию

Лаборатория экологии, физиологии и функциональной морфологии высших позвоночных

Адрес: Россия, 119071, Москва, Ленинский проспект, д. 33.
Москва, ул. Вавилова, 34
e-mail: yuvertb@sevin.ru


История

Лаборатория экологии и функциональной морфологии высших позвоночных создана в 1998 г. в результате реорганизации лаборатории морфологии, экологии и поведения высших позвоночных, которой руководил академик В.Е. Соколов. В 2007 г. в Лабораторию влилась группа биологических основ охраны и использования наземных позвоночных. С начала основания Лаборатории до 2013 г. ее руководителем была Е.И. Наумова.

Направления исследований

Лаборатория выполняет комплексные междисциплинарные научные исследования по таким направлениям, как экология организмов и сообществ, биологическое разнообразие, генетика, биотехнология, экологическая физиология, эволюционная и функциональная морфология. Исследования ведутся с привлечением широкого спектра биологических объектов, охватывающих уровни биологической организации от молекулярного до биоценотического. В настоящее время в Лаборатории разрабатываются следующие темы фундаментального и прикладного характера: -изучение механизмов высокоэффективной утилизации растительных кормов и молекулярно-генетические исследования микробиоты кишечного тракта животных различных систематических групп и разной экологической специализации; -изучение путей и закономерностей эволюционных преобразований морфо-функциональных систем; -исследование теплообмена высших позвоночных и роли их покровов в терморегуляции организма; -исследования локомоторных адаптаций высших позвоночных; -разработка научных основ экологического мониторинга, охраны, воспроизводства и рационального использования биологических ресурсов; -проектирование и изготовление телеметрической аппаратуры для регистрации свободного перемещения животных и дистанционного измерения физиологических параметров во время их активности.

 

К наиболее важным результатам работы Лаборатории за последние годы, относятся следующие.

Показано, что аллометрия в размерах различных отделов пищеварительного тракта грызунов при сохранении общей его изометрии говорит о наличии функциональных и структурных ограничений на морфологическую компоновку пищеварительного тракта как модульной конструкции. При этом у мелких млекопитающих-фитофагов, не имеющих в пищеварительном тракте объемных камер, необходимых для длительной микробной ферментации грубых целлюлозосодержащих кормов, интенсификация микробных процессов достигается посредством предельного измельчения субстрата. Преобладание в ферментативных органах пищеварительного тракта растительных волокон служит одной из причин необычайно высокой активности микробной целлобиогидролазы (0.2 мкмоль/мин/г). Полученный результат может быть полезен при разработке искусственных биотехнических систем для получения пищевых (кормовых) продуктов из грубой клетчатки различного происхождения.

 

рис 1

Безразмерный коэффициент k, характеризующий общее содержание волокон в преджелудке (1) и слепой кишке (2), отнесенный к массе тела у водяной полевки (Arvicola terrestris, A.t.), полевки-экономки - Microtus oeconomus, M.o., серой полевки - M. arvalis s.l., M.a., рыжей полевки - Clethrionomys glareolus, C.g., желтогорлой мыши - Sylvaemus flavicollis, S.f. (https://link.springer.com/article/10.1134/S1062359017050119).

 

Получены данные, позволяющие говорить о том, что высокую уреазную активность микросимбионтов в желудочно-кишечном тракте растительноядных животных можно рассматривать в качестве одного из элементов поддержания азотистого баланса как организма хозяина, так и его симбиотической микробиоты.

 

рис 2

Уреазная активность в желудочно-кишечном тракте зайца-русака при потреблении зимнего (1) и летнего (2) рационов.

 

В результате многолетних исследований предложена новая модель эволюции и расселения мамонтов Старого и Нового Света, которая показывает, что распространение представителей р. Mammuthus через высокие широты Евразии в Северную Америку стало возможным только после их адаптации к холоду и приспособлению к питанию на северных пастбищах. Мамонтовая фауна Северной Америки формировалась путем смешения нативных и проникших из Евразии видов.

рис 3


© Science (http://science.sciencemag.org/content/350/6262/805)

В результате многолетних исследований мелких млекопитающих на базе сравнительно-цитогенетических подходов с целью разрешения спорных вопросов систематики и установления филогенетических взаимоотношений между различными таксонами описано 5 новых видов млекопитающих: Amphinectomys savamis, Gerbillus rupicola, Taterillus tranieri, Grammomys selousi и Dendromus lachaisei. Комплексные исследования, включающие цитогенетический и молекулярный подходы, позволили восстановить все этапы кариологической эволюции, а также,  установить филогенетические связи между видами в некоторых родах африканских грызунов (Arvicanthis, Mastomys, Acomys, Lophuromys, Taterillus, Gerbillus, Mus и Gerbilliscus).

рис 4


Сотрудник лаборатории В.М. Анискин во время полевых работ в Гвинее

 

 

Обнаружен парадоксальный, на первый взгляд, комплекс термофизиологических адаптаций у крупного специализированного обитателя афро-альпийской зоны чернокоготной жестковолосой мыши Lophuromys melanonyx. Теплоизоляция волосяного покрова этого животного, обитающего в холодных горных условиях, хуже, чем у более мелких родственных видов – золотистоногой (L. chrysopus) и короткохвостой (L. brevicaudus) жестковолосых мышей, населяющих теплые тропический лес и верещатники. Снижение теплоизоляции у ведущего дневной образ жизни высокогорного вида можно интерпретировать как способ, облегчающий использование солнечного излучения для поддержания теплового баланса тела.

рис 5


Типичные термограммы представителей р. Lophuromys, полученные при одинаковой температуре окружающей среды; у более крупного высокогорного вида L. melanonyx среднее значение и разброс температур на поверхности волосяного покрова выше, чем у L. brevicaudus (https://link.springer.com/article/10.1134/S0012496616010130).

 

Экспериментально измерены вязкоупругие свойства отдельных адгезионных фибрилл геккона-токи (Gekko gecko). Высокая внутренняя вязкость адгезионных фибрилл, способствующая значительному рассеиванию энергии при их деформациях во время контакта с субстратом, должна быть учтена в физических моделях, описывающих ключевые свойства адгезива гекконов, и в технических разработках по созданию искусственных гекконоподобных микрофибриллярных адгезивов «сухого» типа.

рис 6


Измерение вязкоупругих деформаций адгезионных щетинок с подошвенной поверхности пальцев геккона-токи (https://link.springer.com/article/10.1134/S0012496616020101).

 


Показано, что морфофункциональная специфика челюстного аппарата и слуховой капсулы млекопитающих наиболее ярко проявляется на уровне подсемейств или семейств, хотя может быть выявлена (с разной степенью надежности) и на более низких уровнях таксономической иерархии. Адаптивная специализация челюстного аппарата проявляется в изменении параметров, определяющих режим его работы (раздавливание, разрезание, разные варианты перетирания пищевого объекта). Широкий спектр функциональной специализации челюстного аппарата в таксонах грызунов (песчанок, тушканчиков, соневых и др.), тем не менее, оказывается сходным в разных таксономических группах. Специализация проявляется в особом строении режущих элементов зубов и костной основы челюстного аппарата, а также в усложнении или упрощении структуры челюстных мышц. В разных группах одинаковые режимы работы обеспечиваются сходными морфологическими преобразованиями, что определяет высокую частоту параллелизмов в строении функционально значимых элементов.

рис 7

Варианты зиго-масcетерной конструкции (новая типология).

 

 

 

Проведено уточнение численности популяций у ряда промысловых копытных и ее динамики в связи с хозяйственной деятельностью человека в ретроспективе и в современных условиях. Предложены меры для стабилизации численности копытных. Разработаны принципы организации охотничьего хозяйства, охраны, управлении ресурсами охотничьих животных и их рационального использования.

рис 8

Книги, посвященные биологии копытных, охотничьим ресурсам, их использованию и охране.

 

рис 9


Сотрудник лаборатории Т.П. Сипко (слева) во время мечения зубров.

 

Разработаны и используются в исследованиях радиотехнические средства, позволяющие в течение длительного времени (до 1 года) определить положение животных на местности и физиологические параметры: температуру тела, ЭКГ, ЭМГ, ЭЭГ, частоту дыхания. Радиопередатчики с различной функциональностью имеют размеры от миниатюрных вживляемых (массой от 2.5 г) до крупных (до 350 г), фиксируемых на поверхности тела животного и способных принимать координаты от отечественной системы ГЛОНАСС и, при необходимости, от китайской  Beidou в дополнение к системе GPS. Разработан пилотный вариант сайта (http://westra.ru/moose/index.html) для онлайн-обработки данных с GPS-радиометок как часть будущего аппаратно-программного комплекса. Созданная аппаратура использовалась в Амурской, Белгородской, Калужской, Костромской, Курской, Московской, Орловской, Рязанской, Тверской областях, Якутии и Краснодарском крае при исследованиях косуль, лосей, оленей, зубров, кабанов, лошадей, находящихся на вольном содержании, лис, бобров, выхухолей, ежей, черепах.

рис 10


Радиопрослеживание перемещения лосей в Костромской области; на врезке — лось с одетым на шею радиопередатчиком, принимающим и транслирующим сигналы GPS.

 

рис 11


Принципиальная схема и варианты исполнения миниатюрных радиопередатчиков массой около 2.5 г, позволяющих определять местонахождение мелких животных и температуру их тела на расстоянии до нескольких сотен метров в течение нескольких месяцев; у радиопередатчика  справа температурный датчик (термистор, 3) вынесен наружу; 1 – ферритовая антенна; 2 – элементы питания; 3 – температурный датчик (изолирован эпоксидным компаундом); 4 – магнит, позволяющий отключить генерацию сигналов у неиспользуемого передатчика (https://elibrary.ru/item.asp?doi=10.7868/S0044513416010104).

 

Сотрудники лаборатории 

Ивлев Юрий Федорович Заведующий лабораторией д.б.н. Главный научный сотрудник
Наумова Елена Ивановна Главный научный сотрудник д.б.н.  
Данилкин Алексей Алексеевич Главный научный сотрудник д.б.н.  
Чернова Ольга Федоровна Главный научный сотрудник д.б.н.  
Кузякин  Владимир Александрович Главный специалист подразделения д.б.н.  
Жарова Галина Константиновна Старший научный сотрудник к.б.н.  
Кузнецов Герман Васильевич Главный специалист подразделения д.б.н.  
Костина Наталья Викторовна Главный специалист подразделения    
Степаньков Александр Александрович Главный специалист подразделения    
Макаров Виктор Анатольевич Главный специалист подразделения    
Прилепская Наталья Евгениевна Главный специалист подразделения    
Потапова Елена Георгиевна Ведущий научный сотрудник д.б.н.  
Нухимовская Юлия Дмитриевна Старший научный сотрудник к.б.н.  
Минаев Александр Николаевич Старший научный сотрудник к.б.н.  
Сипко Тарас Петрович Старший научный сотрудник к.б.н.  
Чистова Татьяна Юрьевна Старший научный сотрудник к.б.н.  
Булякова Нелли Васильевна Старший научный сотрудник к.б.н.  
Фадеева Елена Олеговна Старший научный сотрудник к.б.н.  
Джемухадзе Наталья Константиновна Старший научный сотрудник к.б.н.  
Панютина Александра Андреевна Старший научный сотрудник к.б.н.  
Киладзе Андрей Бондоевич Старший научный сотрудник к.т.н.  
Варшавский Александр Андреевич Научный сотрудник к.б.н.  
Звычайная Елена Юрьевна Научный сотрудник к.б.н.  
Кузнецова Татьяна Александровна Научный сотрудник к.б.н.  
Вечерский Максим Валерьевич Научный сотрудник к.б.н.  
Лучкина Ольга Сергеевна Младший научный сотрудник    
Молочкова Юлия Игоревна и.о. младшего научного сотрудника    
Тимошевская Гелла Владимировна Ведущий инженер    
Михайлина Ольга Константиновна Ведущий инженер    
Михайлин Александр Петрович Ведущий инженер    
Целикова Татьяна Николаевна Ведущий инженер    
Перфилова Татьяна Владимировна Ведущий инженер    
Азарова Валентина Сергеевна Ведущий инженер    
Солдатова Ирина Борисовна Ведущий инженер    
Никишин Денис Александрович Ведущий инженер    
Пантелеев Павел  Александрович Ведущий инженер д.б.н.  
Парамонов Максим Евгениевич Ведущий инженер    
Лазарева Евгения Михайловна Инженер    
Кашинина Надежда Владимировна и.о. младшего научного сотрудника    
Крюкова Надежда Викторовна и.о. младшего научного сотрудника