Группа работает в рамках научно-исследовательской темы госзадания «Структура и биологическая продуктивность планктонных сообществ морских и пресноводных экосистем».
Состав исследовательской группы:
Радченко Ирина Георгиевна, доцент;
Белевич Татьяна Алексеевна, ведущий научный сотрудник;
Полякова Татьяна Владимировна, старший научный сотрудник;
Аксенова Василиса Александровна, младший научный сотрудник.
Направления исследований:
- Пространственно-временная изменчивость фитопланктона арктических морей в связи со структурой и динамикой вод.
Пространственно-временная неоднородность планктонных сообществ в значительной степени обусловлена гидрофизическими условиями. Гидрологическому режиму каждой морской акватории присущи свои характерные черты, которые в первую очередь определяются водообменом с соседними акваториями, топографией береговой линии, рельефом дна, речным стоком и господствующими ветрами. Все эти факторы определяют специфику основных механизмов формирования пространственной неоднородности планктона в каждом водоеме. Белое море с точки зрения гидродинамики является одним из уникальнейших водоемов. В нем присутствуют практически все физические явления, существующие в Мировом океане: сильные течения, районы с химической стратификацией, горизонтальной и вертикальной термохалинной структурой вод, структурные фронтальные зоны, соленостные фронты, мощный речной сток, межслойные перемещения вод, высокие приливы, апвеллинги разного генезиса и др.
 |
 |
Работы по исследованию пространственной вариабельности фитопланктона были начаты давно и долгое время основывались на представлениях о гидрологическом режиме моря, сформулированных еще в первой половине прошлого века. В последнее десятилетие на основе применения современных методов океанологических наблюдений (СТД зондирование) и дистанционного зондирования (спутниковые данные) представления о гидрологии моря были в значительной степени пересмотрены и усовершенствованы. В настоящее время исследования фитопланктона, проводимые на ББС МГУ и ББС ЗИН РАН «Картеш», а также исследования в совместных рейсах с институтом Океанологии РАН, в которых с использованием современной приборной базы проводится детальное зондирование водного столба, дает возможность связать наблюдаемую гетерогенность фитопланктона со структурой и динамикой вод.
 |
 |
- Видовой состав и обилие криофлоры, пространственно-временная изменчивость ледовой флоры.
Ледовые водоросли (криофлора) являются важнейшим компонентом морских экосистем Арктики. Вклад криофлоры в годовую суммарную первичную продукцию арктических морей составляет в среднем 26%, а в районах с постоянным ледовым покровом, например, в центральной Арктике, он может достигать 50% от суммарной продукции. Продукция ледовых сообществ используется планктонными и бентосными животными и является важным компонентом глобального цикла углерода.
В течение последних 30 лет наблюдается потепление Арктики, что ведет к уменьшению общей площади ледового покрова, его толщины и увеличению продолжительности периода таяния льда. По существующим прогнозам, этот процесс продолжится и далее, что может привести к изменению состава криофлоры и ее обилия. Белое море – наиболее доступный для исследований водоем из всех морей Российской Арктики. Поэтому получение сведений о биоразнообразии и обилии ледовых микроводорослей, а также выявление трендов изменения криофлоры в Белом море имеет принципиально важное значения для понимания процессов, происходящих в Арктике.
 |
 |
- Видовой состав и роль в планктонных и ледовых сообществах мельчайших фотоавтотрофов (пикофитопланктон и нанофитопланктон с размером клеток менее 10 мкм).
Пикофитопланктон (цианобактерии и эукариоты с размером клеток менее 3 мкм) играет существенную роль в арктических экосистемах, давая на определенных стадиях сезонного развития основной вклад в суммарную биомассу фитопланктона (до 60-90%) и первичную продукцию (до 97%). В Белом море наши исследования показали, что относительный вклад пиководорослей в суммарную биомассу фитопланктона не превышает 34%. Однако, согласно данным ряда авторов, при наблюдаемых трендах изменения климата в Арктике с увеличением температуры вод обилие пикофитопланктона увеличивается, тогда как нанофитопланктона снижается. Если такая тенденция характерна и для Белого моря, то роль пикофитопланктона в функционировании экосистемы Белого моря будет возрастать, что определяет необходимость дальнейших исследований мельчайших фотоавтотрофов.
Наши исследования, проведенные в поверхностном слое Карского моря и моря Лаптевых, впервые дали оценку вклада пикофитопланктона (<3 мкм) в общую биомассу углерода, концентрацию хлорофилла «а» и первичную продукцию, а также исследованы взаимосвязь с факторами окружающей среды, определяющими их пространственную изменчивость. В целом, вклад пикофитопланктона в концентрацию хлорофилла «а» и первичную продукцию был наибольшим по сравнению со вкладом других размерных фракций фитопланктона. Показано, что пространственная изменчивость разных размерных фракций фитопланктона определяется речным стоком и зависит главным образом от температуры воды, солености и концентрации растворенного кремния.
Мелкие фототрофные флагелляты с размером клеток от 3 до 10 мкм — важнейший компонент фитопланктона и ледовой флоры в морских экосистемах и включают представителей практически всех классов водорослей, за исключением диатомей. Эта размерная группа водорослей часто доминируют в субарктических и арктических морях. Наши исследования, проведенные в Белом море, показали, что вклад мелких фототрофных флагеллят в суммарную биомассу фитопланктона колеблется в зависимости от сезона от 29% до 95%, вклад в криофлору может достигать 66%. Размерная структура мелких флагеллят различается по сезонам. Летом и зимой во льду доминируют флагелляты с размером клетки от 6 до 10 мкм. Осенью и в подледной воде среди фототрофных жгутиковых простейших преобладают организмы с размером клетки от 3 до 6 мкм.
Малые размеры фототрофных флагеллят, а также разрушение нежных клеток при фиксации обуславливает малочисленность сведений о составе и таксономическом богатстве этой размерной фракции первичных продуцентов. Для идентификации пико- и нанофитопланктона с успехом применяются молеклярно-генетические методы. Именно на основе применения таких методов как клонирование и секвенирование гена 18S рРНК.
Клонирование и секвенирование гена 18S рРНК выделенных из планктона разных морей культур водорослей, а также метагеномный анализ проб воды и льда позволили нам определить видовой состав пикоформ планктона и криофлоры Белого моря, а также разнообразие пиководорослей практически всех морей российской Арктики и прилегающего Норвежского моря.
 |
 |
- Влияние экологических факторов на рост и физиологические характеристики морских микроводорослей, культивируемых в лабораторных условиях.
Исследование морских планктонных водорослей в лаборатории в культивируемых условиях дает возможность выявлять механизмы отклика их на различные факторы окружающей среды и объяснять закономерности развития фитопланктона в природных условиях. Культивирование водорослей для производства различных биологически активных добавок и биотоплива также повышает актуальность подобных работ. Нами создан и поддерживается музей культур водорослей, принадлежащих к разным отделам: Bacillariophyta: Conticribra weissflogii, Thalassiosira nordenskioeldii; Melosira arctica; Pseudo-nitzschia delicatissima; Miozoa: Amphidinium carterae, Prorocentrum minimum, Oxyrrhis marina; Chlorophyta: Tetraselmis sp.; Ochrophyta: Nannochloropsis sp.
 |
 |
Наиболее значимыми работами с культурами водорослей были исследования конкуренции видов за лимитирующий ресурс, которая является одним из биотических факторов, определяющих структуру фитопланктона. До настоящего времени исследования конкурентных отношений между планктонными водорослями были ограничены рассмотрением в качестве ресурсов компонентов минерального питания и световой энергии. Нами показано сначала на культуральных, а затем и природных популяциях водорослей, наличие конкурентных отношений между популяциями водорослей за лимитирующий ресурс в органической форме. Выявлено, что конкурентные параметры популяций водорослей видоспецифично зависят от формы доступного азота, освещенности, структуры сообщества и обеспеченности клеток азотом. У одних водорослей конкурентная способность выше при обеспеченности минеральным азотом, у других – при росте с использованием органических азотсодержащих субстратов. При этом соотношение конкурентных параметров при органическом и минеральном источниках азота у большинства водорослей изменялось в зависимости от освещенности.
Такая видоспецифичная зависимость конкурентной способности водорослей говорит о том, что изменение в природных экосистемах относительного содержания тех или иных субстратов в общем пуле растворенного органического азота на фоне флуктуаций освещенности может приводить к изменению структуры фитопланктона. При хотя бы частичном покрытии потребностей водорослей в азоте за счет органических субстратов следует ожидать снижение интенсивности конкуренции за минеральный азот. К тому же, спектры органических субстратов, которые способны потреблять морские планктонные водоросли, видоспецифичны. Возможно, благодаря этим различиям и снижению интенсивности конкуренции за минеральный азот достигается сосуществование разных популяций фитопланктона при дефиците минерального ресурса.
Фотографии Радченко И.Г., Белевич Т.А., Григорьева А.В.