Отдел экологии бентоса

В 1963-1986 гг. – отдел бентоса ИнБЮМ АН УССР, с 1986 по 2006 гг. – отдел экосистем шельфа ИнБЮМ НАНУ, с 2006 по 2014 г. – отдел экологии бентоса ИнБЮМ НАНУ, с мая 2015 г. – отдел экологии бентоса ФГБУН ИМБИ РАН.

В 1956 году в период послевоенного возрождения Севастопольской биологической станции АН СССР (СБС), в числе первых четырех научных лабораторий была создана лаборатория бентоса. Организатором и первым заведующим лаборатории была к.б.н. Марта Ивановна Киселева. В 1963 г. при реорганизации СБС АН СССР в Институт биологии южных морей АН УССР лаборатория бентоса была преобразована в одноименный отдел.

Отдел в разные годы возглавляли:

В 1963-1976 г.г. – д.б.н. Киселева Марта Ивановна;

В 1976-1999 г.г. – член-корр. НАН Украины, д.б.н., проф. Заика Виктор Евгеньевич;

В 2000-2013 г.г. – д.б.н. Сергеева Нелли Григорьевна;

С 2014 г. по апрель 2015 г. – к.б.н. Колесникова Елена Анатольевна;

С мая 2015 г. – к.б.н. Петров Алексей Николаевич.

В настоящее время в отделе Экологии бентоса работают 23 сотрудника, в их числе  – 2 д.б.н. (Сергеева Н.Г. и Неврова Е.Л.) и 11 к.б.н.

Ученые отдела внесли весомый вклад в исследования по биологии, систематике и экологии бентосных сообществ Черного, Азовского, Средиземного, Красного морей, Гвинейского залива, Кубы, Берингова моря, шельфовых районов Атлантического океана, Антарктиды и других регионов.



В Азово-Черноморском бассейне коллективом отдела выполняются фундаментальные, прикладные и поисковые исследования по трём основным научным направлениям:

  1. Биоразнообразие, сохранение и рациональное использование морских биологических ресурсов бентали.
  2. Формирование, функционирование и продуктивность сообществ бентали, их трансформация под воздействием естественных факторов среды и антропогенных воздействий.
  3. Методология и организация мониторинга и оперативного контроля состояния донных экосистем, оценка и прогноз изменения качества морской среды.

 

В последнее десятилетие интенсивное развитие получили исследования по следующим научным проблемам:

  • Изучение биологии, экологии, структуры, биологического разнообразия основных компонентов прибрежных донных сообществ (мейо- и макрозообентоса, микрофитобентоса) в различных пространственно-временных масштабах;
  • Вопросы онтогенеза, хорологии, внутривидовой вариабельности отдельных видов бентоса, играющих важную эдификаторную роль (хамелея, мидия, рапана и др.), анализ их трофических и экологических связей в сообществе;
  • Ретроспективный анализ изменчивости биологических полей бентали (видовое богатство, количественное развитие, биотические индексы) и прогностическая оценка развития донной фауны на основе анализа временных трендов и отклика на климатические, ландшафтно-геологические и антропогенные факторы;
  • Изучение зообентоса в условиях глубоководной зоны Черного моря (гипоксия различного генезиса, аноксия, сероводород, газовыделения метана), выявление видов, толерантных к данным условиям.
  • Сравнительный анализ состава групп бентоса в экстремальных биотопических условиях (в гиперсоленых водоемах, зонах локального газовыделения, в прибрежных зонах локальной (сезонной) гипоксии и заморов), а также в акваториях, подверженных техногенному загрязнению.
  • Анализ структуры и разнообразия донных сообществ разного эколого-таксономического уровня в поле градиентов природных и антропогенных факторов на основе современных статистических методов; разработка и применение методов биоиндикации для оценки состояния сообществ бентоса в условиях антропогенного воздействия;
  • Разработка рекомендаций по оптимизации экологического мониторинга прибрежных экосистем Черного моря в современных условиях, включая выявление новых видов-вселенцев и оценке их роли в структуре сообществ:
  • Разработка мер и рекомендаций по сохранению биоресурсного и самоочистительного потенциала бентали.

По вышеупомянутым направлениям исследований в отделе накоплены обширные массивы данных. Основные результаты работ опубликованы в рейтинговых отечественных и зарубежных периодических научных изданиях и монографиях.

В области генеральной темы отдела – изучение биоразнообразия и батиметрического распределения бентоса от минимальных до максимальных глубин обитания выполнена инвентаризация состава макро- (более 570 видов), мейозообентоса (более 500 видов) и микрофитобентоса (донные диатомовые, около 1100 видов) в прибрежных акваториях Черного моря. Получены новые данные о неизвестных ранее организмах, значительно расширен спектр видов малоизученных групп бентосной биоты Черного моря: морских грибов (Fungi); диатомовых (Bacillariophyta), губок (Porifera), мягко- и твердораковинных фораминифер (Foraminifera), инфузорий (Ciliata), мшанок (Bryozoa), свободноживущих нематод (Nematoda), коловраток (Rotatoria), гарпактикоид (Harpacticoida), полихет (Annelida), кладоцер (Cladocera), тихоходок (Tardigrada) и др.

Существенно дополнена информация о биологическом разнообразии следующих групп бентоса Черного моря:

Bacillariophyta. Впервые установлен состав таксоценов диатомовых бентоса в ранее неизученных районах черноморского побережья Крыма и Кавказа. Значительно дополнены новыми видами и родами списки диатомовых в ранее исследованных акваториях Черного моря. К настоящему времени список Bacillariophyta Черного моря насчитывает 1094 видовых и внутривидовых таксонов, принадлежащих к 953 видам, 149 родам, 61 семейству, 32 порядкам и 3 классам. Выявлено 6 родов и свыше 150 видов, новых для флоры Черного моря. Описаны (в соавторстве) 7 новых для науки видов, выполнены новые таксономические комбинации для 7 видов. Впервые проведена ревизия рода Lyrella Karayeva в Черном море.

Сiliophora. Впервые изучено батиметрическое распределение в Черном море бентосных инфузорий до максимальных глубин. Обнаружены специфические представители данной группы в перманентно аноксичных и сероводородных условиях. Проведенные прямые микроскопические наблюдения за активными инфузориями в сероводородной среде, что свидетельствует о жизнедеятельности бентосных инфузорий в этих экстремальных условиях. Пять видов инфузорий (Peritricha и  Suctoria), описанные впервые в Черном море как эпибионты глубоководных олигохет и гарпактикоид, отмечены в условиях перманентно сероводородной среды (глубина свыше 250 м).

Foraminifera. Мягкораковинные фораминиферы (Allogromiida) и громиды (Gromida) впервые обнаружены в составе мейобентоса Черного моря. Установлено их широкое пространственное и батиметрическое распространение, разнообразие и обилие, как в прибрежной зоне, так и глубоководной (до 250-300 м), характеризующейся  перманентной острой гипоксией/аноксией и наличием сероводорода. Описаны 6 видов и 6 родов новые для науки аллогромиид, 13 видов и 8 родов данных простейших  впервые указаны для Черного моря. Обнаружено также более 10 морфотипов черноморских громид.

Nematoda. Сотрудниками отдела экологии бентоса  описаны 23 вида и четыре рода новые для науки, а также указаны впервые для Черного моря 85 видов  и 8 родов свободноживущих нематод. Изучение видового разнообразия  нематод продолжается, более 250 черноморских представителей данной группы требуют дальнейшего определения их систематического статуса.

Tardigrada. Ранее в Черном море были известны 5 видов тардиград для мелководной зоны Румынии и Болгарии. Сотрудниками отдела впервые для Черного моря были отмечены 6 родов и 15 видов тардиград в составе мейобентоса от северо-западной части Черного моря до Керченского пролива и на шельфе Босфора. Установлено их широкое пространственное и батиметрическое распространение, разнообразие и обилие, как в прибрежной зоне, так и глубоководной (до 240 м), характеризующейся перманентно острой гипоксией/аноксией и наличием сероводорода. Впервые. По данным сотрудников современная фауна черноморских тихоходок  насчитывает 20 видов из 12 родов.

Rotifera. Впервые в донных осадках сероводородной зоны в районе Босфора (250м) и Крыма (200-375м) обнаружены бентосные коловратки, представленные тремя видами из трех родов, а также неизвестный вид гастротрих (Gastrotricha).

Сladocera (Ctenopoda, Pseudopenilidae) Описан новый для науки вид Pseudopenilia bathyalis, род и семейство ветвистоусых ракообразных. Местообитание вида – сероводородные донные осадки на максимальных глубинах (1900 и 2140 м) Черного моря. Присутствие живых особей в сборах донных осадков с этих глубин, свидетельствует о необычной приуроченности к экстремальным сероводородным и аноксийным условиям.

Amphipoda (Crustacea). Описаны три новых вида амфипод для науки из Черного моря: Echinogammarus karadagiensis Grintsov, 2009; Parhyale taurica Grintsov, 2009; Ampelisca sevastopoliensis Grintsov, 2011. Уточнено систематическое положение и выявлены виды ранее не отмеченные в Черном море. Уточнены морфологические параметры трудно определяемых видов из фауны Черного моря. Описаны важные элементы биологии нового для черного моря, редкого вида — Dexamine thea Boeck, 1861.

Harpacticoida. Впервые для Черного моря отмечены два вида гарпактикоид. Один из них индикатор гипоксии.

Polychaeta. Сотрудники отдела описали новый вид Vigtorniella zaikai (Chrysopetalidae) и новый род для науки. Впервые были установлены местообитания бентосной стадии  данного вида в условиях гипоксии и аноксии Черного моря, ограниченные глубинами не менее 135-250 м. Этот вид является индикатором оксик/аноксик интерфейса. Впервые в Чёрном море обнаружены 4 вида полихет-вселенцев, в Азовском море – 1 вид. Три экзотических вида, ранее отмеченные у берегов Болгарии и Румынии, зарегистрированы у крымского побережья. Четыре из обнаруженных семи  видов-вселенцев относятся к сем. Spionidae, которое характеризуется  высокой долей видов-оппортунистов.

 

Выполнено теоретическое обобщение и сформулирована новая концепция о зональном распределении жизни в Черном море. Основной тезис концепции – распределение жизни в Черном море не ограничивается кислородной зоной; сероводородная  область населена разнообразной и отчасти эндемичной фауной. В зависимости от встречаемости различных размерно-экологических группировок донных животных в Черном море можно выделить два пояса. Первый – от уреза воды до 120–150 м глубины, населенный организмами макро-, мейо- и микробентоса, второй – от 120–150 м и до максимальных глубин, где обитают организмы мейо- и микробентоса.

Описаны многолетние структурно-функциональные перестройки зообентоса у побережья Крыма. На структурном уровне их суть сводится к изменению уровня развития отдельных (руководящих) видов зообентоса при общем сохранении типичного состава фауны регионов. На пике экологического кризиса черноморской экосистемы второй половины 20 века в биотопе рыхлых грунтов на глубинах до 25–30 м у берегов Крыма отмечено формирование устойчивого пика биомассы макрозообентоса за счёт усиления развития моллюсков из группы фильтраторов, как ответной реакции на эвтрофирование акваторий. Данные последних лет свидетельствуют о возвращении развития бентоса к уровню, характерному для периода 1960–1970-х гг. и возможном завершении этапа «кризиса» экосистемы бентали. Проведен ретроспективный анализ временной изменчивости бентосных сообществ у открытых побережий, в поясных сообществах (хамелеи, мидии, фазеолины) и в акваториях бухт.

Выполнен анализ пространственно-временной вариабельности количественных характеристик и таксономической структуры сообществ макрозоо-, мейозоо- и микрофитобентоса у побережья Крыма под влиянием природных и техногенных факторов. Получены новые данные по особенностям развития макрозообентоса в районе расположения активных нефтегазоносных структур северо-восточного участка шельфа Чёрного моря (глубины 75–109 м).

С применением современных формализованных методов анализа выделены комбинации ключевых абиотических факторов, а также дискриминаторные виды, определяющие особенности структуры бентосных сообществ при разном уровне антропогенного воздействия.

Проведены комплексные инновационные исследования глубоководной фауны Чёрного моря. Создано новое научное направление по исследованию бентоса глубоководных периазойных зон Черного моря, получены новые данные о видовом составе и структуре сообществ мейобентоса в зонах локальной глубокой гипоксии и аноксии.

Получены данные, свидетельствующие о толерантности различных эколого-таксономических групп бентоса к среде перманентной острой гипоксии и аноксии, к содержанию сероводорода; определены индикаторные виды контактной зоны оксических / аноксических вод Черного моря.

В верхней анаэробной зоне Черного моря (180-220 м) отмечено развитие мейофауны, а также макроколоний метанокисляющих архей и сульфатредуцирующих бактерий, ассоциированных с метановыми газовыделениями со дна моря.

Накопленный фактический материал по распределению и плотности поселений, таксономическому составу и функциональной активности донных гидробионтов используется в разработке теоретических основ биологии черноморского зообентоса, обитающего в зоне смешения поверхностных кислородсодержащих и глубинных бескислородных водных масс.

___________________________________________________

 

За годы работы сотрудниками отдела было защищено около 30 кандидатских и 6 докторских диссертаций, опубликовано 10 монографий.

Сотрудники отдела принимали участие во многих национальных (под эгидой НАН Украины) и международных научных проектах, в частности:

  1. EС HERMES –2006-2009;
  2. EC HYPOX – 2009-2012;
  3. EC PERSEUS – 2012-2015;
  4. EC COCONET – 2012-2014;
  5. P-277 (EPA USA-STCU, Ukraine) – 2006-2009;
  6. P-277А (EPA USA-STCU, Ukraine) – 2009-2010;
  7. IGCP-521 – INQUA — 2005-2010;
  8. IGCP-610 – INQUA — 2013-2017
  9. TUBITAK-NASU – 2009-2011.
  10. Российско-украинский проект «Екстремальні геофізичні процеси та техногенні катастрофи…» – 2007-2013.
  11. Международный проект “Establishment of a European Red List of Habitats” (ENV.B.3/SER/2013/0025). — 2015 г 

В настоящее время сотрудники отдела активно участвуют в конкурсной тематике проектов, предлагаемых к исполнению при финансовой поддержке РФФИ, РНФ и иных государственных фондов РФ, а также сотрудничают с иными организациями федерального и регионального уровня для выполнения научно-прикладных исследований на хоздоговорной основе.