ЛИН СО РАН Системная лимнология д б н

ЛИН СО РАН Системная лимнология д. б. н. , проф. Е. В. Лихошвай 1

Содержание лекции: 1. Эволюция геосферы и биосферы. 2. Системная биология океана. 3. Системная лимнология. 4. Дискуссия «Что делать? » 2

Ранняя Земля astronovosti. ru 3

Ранние стадии эволюции геосферы и биосферы определяются тремя взаимосвязанными причинами: 1) остывание поверхности и недр (мантии) Земли; 2) окисление поверхности; 3) периодические и сопряженные колебания условий в геосфере и биосфере. 4

3, 5 млрд л. н. - самые ранние микрофоссилии (прокариоты) 2, 7 млрд л. н. - появление фотосинтеза (цианобактерии) 2, 1 млрд л. н. – появление эукариот <1 млрд л. н. и далее – серийные эндосимбиозы, появление хромист 1, 0 млрд л. н. – появление многоклеточных организмов 550 млн л. н. – появление скелета у животных 450 млн л. н. – выход растений и животных на сушу 240 млн л. н. - появление диатомей Maruyama et al. , 2007) Добрецов, 2009 5

Эволюция биосферы Земли MBGB — современная биоразнообразная глобальная биосфера. Добрецов, 2009; Заварзин, 2001 6

Yoon et al. , 2003 Keeling, 2013 7

Роди ния (от рус. Родина[1] либо от рус. родить[2]) — гипотетический суперконтинент, предположительно существовавший в протерозое — эоне докембрия. Возник около 1, 1 миллиарда лет назад и распался около 750 миллионов лет назад. Паннотия — гипотетический суперконтинент, существовавший приблизительно с 600 по 540 миллионов лет тому назад. Впервые описан Иэном В. Д. Диэлом (Ian W. D. Dalziel) в 1997 году. Википедия 8

Для того, чтобы объяснить наличие отложения ледниковых осадков в тропических широтах была создана гипотеза “snowball earth” Joe Kirschvink, a biomagnetist and paleomagnetist at the Caifornia Institute of Technology in Pasadena, USA,

Как могла сохраниться жизнь на замерзшей Земле ? www. snowballearth. org/life. html 10

Крупнейшие вымирания в истории Земли: • 440 млн лет назад — ордовикско-силурийское вымирание — исчезло более 60 % видов морских беспозвоночных; • 364 млн лет назад — девонское вымирание — численность видов морских организмов сократилась на 50 %; • 251, 4 млн лет назад — «великое» пермское вымирание, самое массовое вымирание из всех, приведшее к исчезновению более 95 % видов всех живых существ; • 199, 6 млн лет назад — триасовое вымирание — в результате которого вымерла, по меньшей мере, половина известных сейчас видов, живших на Земле в то время; Lystrosaurus de. wikipedia. org • 65, 5 млн лет назад — мел-палеогеновое вымирание — последнее массовое вымирание, уничтожившее шестую часть всех видов, в том числе и динозавров. • 33, 9 млн лет назад — эоцен-олигоценовое вымирание. Википедия 11

Эволюция биосферы и температура поверхности Земли (Bounama et al. , 2004) 12

Особенности эволюции морского планктона (Smetacek, 2012): • Короткая вегетативная фаза • Избегание выедания 13

14

15

16

17

Основная идея системной морской биологии: от молекул - к экосистемам 18

Лимнология - наука о физических, химических и биологических аспектах озер и других пресных водоёмов, в том числе и водохронилищ. Limnology (/lɪmˈnɒlədʒi/ lim-NOL-ə-jee; from Greek: Λίμνη limnee, "lake"; and λόγος, logos, "knowledge"), also called freshwater science, is the study of inland waters. It is often regarded as a division of ecology or environmental science. It covers the biological, chemical, physical, geological, and other attributes of all inland waters (running and standing waters, both fresh and saline, natural or manmade). This includes the study of lakes and ponds, rivers, springs, streams and wetlands. Википедия 19

Объем Байкала 23 000 куб. км, в нем: Нерпа 100 тыс. голов Ихтиофауна 61 вид: > 50 млрд. экз. омуль 0, 36 млрд экз. малая голомянка 20 -40 млрд экз. большая голомянка 7 -11 млрд экз. Селенгинский район: 60 423 тыс. экз. , 13328 т Зоопланктон (коловратки, копеподы, макрогектопус) > 4, 64 х 10 в 14 степ. экз. Фитопланктон до 1 млн кл. в мл Бактериопланктон до 10 млрд кл. в мл Фаги/вирусы 20

Схема эволюционных событий диатомей на основании объединения палеонтологических данных (по Krebs, 1994; Philippe et al. , 1994; Sorhannus et al. , 1995). 21

Подледный планктон в одной точке отбора Изменчивость подледного планктона в оз. Байкал 26 февраля 2013 г. 4 апреля 2013 г. 22 Диатомовые и золотистые водоросли Динофитовые Gymnodinium baicalense

Видоспецифический симбиоз Обрастания диатомеи на циклопе Cyclopum colensis Synedra cyclopum Масштаб: 1 - 100 мкм; 23 2 -4 - 10 мкм.

Диатомовые на остракодах 1 a 1 b 1 a. Поверхность створки остракоды Pseudacandona gajewskajae. 1 b. Диатомея Cocconeis neothumensis. 1 c. Диатомея Achnanthidium sibiricum. 1 b 1 c 24

Одноклеточные симбионты моллюсков Choanomphalus maacki - легочные брюхоногие моллюски, эндемик Benedictia baicalensis - переднежаберный брюхоногий моллюск, эндемик Инфузории, обитающие в кишечнике этих брюхоногих моллюсков. В почке этих моллюсков рода обитают эндемичные для Байкала роды и виды цилиат: 1 - Cotensicoma manticola 2 - Baikalothigma viridis 25 Т. Я. Ситникова

Ассоциация бактерий с планктонными диатомеями в природных пробах Масштаб – 10 мкм Ю. Р. Захарова 26

Ротовой аппарат Epischura baicalensis л бу ди а н ма содержимое желудка обломки диатомей Интеграционный проект СО РАН № 95, 2009 -2011 гг. Е. Ю. Наумова 27

Устав ЛИН СО РАН: Основные научные направления деятельности Института: – Лимнология: механизмы образования, биоразнообразие, эволюция озерных систем; – Современное состояние и прогноз развития водоемов и водотоков суши; – Живые системы: комплексное исследование гидробионтов методами классической и молекулярной биологии и смежных наук. Системная лимнология Модель Механизмы Cвязи 28

Towards an ‘Ocean Systems Biology’ Eric Karsenti, Molecular Systems Biology, 8; 575; published online 27 March 2012; doi: 10. 1038/msb. 2012. 82012 Eric Karsenti, Sample collection on Tara. Развитие системной лимнологии Марина Масленникова, Отбор проб системой батометров карусели SBE-32 в оз. Байкал, НИС «Верещагин» . 29

Спасибо за внимание! 30

«Что делать? » 31

32

33

34

35

36