Казанский (Приволжский) федеральный университет
Институт фундаментальной медицины и биологии
Отчет в области целей устойчивого развития,
установленных Организацией Объединённых
Цель устойчивого развития: Сохранение морских экосистем
Период исследований: 2016-2020 гг.
Место выполнения отчета:
Казанский (Приволжский) федеральный университет
Казань – 2020
Описание цели устойчивого развития: Сохранение и рациональное использование океанов, морей и морских ресурсов в интересах устойчивого развития
Изучение влияния климатических изменений на экосистемы Арктики (на примере массовых форм арктического нектона и бентоса Класса Головоногих моллюсков Cephalopoda)
Структурные подразделения в рамках ЦУР:
Институт фундаментальной медицины и биологии, кафедра зоологии и общей биологии
Ответственные за ЦУР:
Сабиров Рушан Мирзович, заведующий кафедрой зоологии и общей биологии, к.б.н., доцент;
Голиков Алексей Валентинович, к.б.н., доцент кафедры зоологии и общей биологии.
Нормативы ЦУР:
Изменения климата, происходящие в настоящий момент, наиболее заметно проявляются в полярных областях Земли. Преодоление негативных последствий климатических изменений выделено в качестве важнейшей цели как для глобального развития человечества в Программе Устойчивого Развития от ООН до 2030 года (UN, 2015), так и для регионального развития, в частности, в Российской и Европейской программах по развитию Арктики (ICARP III, 2016; EU-PolarNet, 2017; Стратегия… , 2020).
Реализуемые учебные программы и дисциплины в рамках ЦУР:
В рамках реализации образовательной программы по направлению подготовки 06.03.01 Биология (бакалавриат) и 06.04.01 Биология (магистратура, профиль Биоресурсы и биоразнообразие) кафедра зоологии и общей биологии преподает следующие учебные дисциплины:
- Проблемы и методы сохранения биоразнообразия
- Прикладная гидробиология
- Биоинвазии и биобезопасность
- Биоиндикация и токсикология
- Палеоэкологические реконструкции
- Частная гидробиология.
Научно-исследовательские достижения в рамках ЦУР:
В результате исследований, проведенных в период с 2016 по 2020 гг. показано, что головоногие моллюски играют важную роль в морских экосистемах (Golikov et al., 2013, 2018, 2019a, 2019 b; Xavier et al., 2018, 2019), и изменения климата в значительной степени затрагивают данный таксон (Golikov et al., 2013, 2014, 2017, 2018, 2019a, 2019 b; Xavier et al., 2018, 2019). Всего в Арктике можно обнаружить 32 вида головоногих моллюсков (Сабиров и др., 2009; Sabirov et al. 2012; Golikov et al., 2013, 2014; Xavier et al., 2018, 2019), тогда как для Антарктики известно 54 вида (Xavier et al., 2018). 15 семейств и 13 родов являются общими между полюсами, а единственным общим видом является гигантский кальмар Architeuthis dux (Xavier et al., 2018). Полярные головоногие моллюски питаются ракообразными, рыбами и другими головоногими моллюсками (в т. ч. каннибализм), а ими в свою очередь питаются рыбы, другие головоногие моллюски, морские птицы, тюлени и киты: в Антарктике роль морских птиц как хищников в отношении головоногих моллюсков выше, чем у морских млекопитающих, а в Арктике наблюдается обратная ситуация (Xavier et al., 2018). Полярные головоногие моллюски в большей степени, чем представители этого таксона в других частях Мирового океана, подвержены влиянию климатических изменений, что проявляется в увеличении количества видов в регионе и их количественных показателей (Golikov et al., 2013, 2014, 2017; Xavier et al., 2018). Антарктические головоногие моллюски в большей степени подвержены влиянию изменений в позиции полярных фронтов, границы льдов и закисления океана, в то время как арктические головоногие моллюски в большей степени подвержены влиянию подъема температур (Golikov et al., 2013, 2014, 2017; Xavier et al., 2018). Атлантические бореально-субтропические виды головоногих моллюсков обнаружены в Арктике, более чем на 2000 км севернее от известной ранее северной границы ареала (Сабиров и др., 2009; Sabirov et al. 2012; Golikov et al., 2013, 2014). Даже в пределах Арктики, арктические виды меняют свои ареалы и заселяют прежде слишком холодные для них участки (Golikov et al., 2013).
Помимо классических экологических и морфологических исследований, проводился анализ содержания стабильных изотопов для прояснения экологической роли головоногих моллюсков в Арктике (Golikov et al., 2018, 2019). Наличие больших трофических сдвигов в онтогенезе у пелагических видов головоногих моллюсков Арктики, чем у некто-бентосных, подтверждено с помощью данного метода (Golikov et al., 2018, 2019). Наибольший онтогенетический трофический сдвиг обнаружен у наиболее массового вида арктических головоногих моллюсков, кальмара Gonatus fabricii: 2,6 трофических уровня (10.0‰ δ15N) от ювенильных эпипелагических до зрелых батипелагических стадий (Golikov et al., 2018). Максимальный трофический уровень (5.1) сравним только с позвоночными высшими хищниками Арктики, а так же крупными рыбами-падальщиками. Наше исследование доказывает, что из беспозвоночных Арктики высшим хищником является кальмар Gonatus fabricii, и у него наиболее широкая изотопная ниша среди арктических беспозвоночных (Golikov et al., 2018).
Был опубликован первый глобальный изотопный анализ по глубоководному виду, на примере реликтового вида головоногих моллюсков, кальмара-вампира Vampyroteuthis infernalis, по сборам из Атлантического, Тихого и Индийского океанов (Golikov et al., 2019). Кальмар-вампир – это широко распространенный глубоководный вид с уникальной морфологией и филогенетическим положением. Большинство головоногих являются активными хищниками, которые занимают высокое трофическое положение и характеризуются увеличением значений δ15N и трофического уровня в онтогенезе. У кальмара-вампира в онтогенезе происходит снижение значений δ15N и трофического уровня с одновременным увеличением размеров изотопных ниш. Объясняется это тем, что ювенильные особи более активны и питаются зоопланктоном, в то время как взрослые особи это пассивные оппортунисты, питающиеся в основном растворенным органическим веществом. Уникальная пищевая стратегия и ее онтогенетические изменения позволят кальмару-вампиру лучше перенести снижение уровня кислорода в Мировом океане, вызванное изменениями климата, чем большинству более продвинутых форм головоногих моллюсков (Golikov et al., 2019).
Ссылки на литературные источники:
Сабиров и др. (2009) Находка коренастого кальмара Todarosis eblanae (Oegosida, Ommastrephidae) в Баренцевом море. Зоологический Журнал 88:1010–1012
Golikov AV et al. (2013) Changes in distribution and range structure of Arctic cephalopods due to climatic changes of the last decades. Biodiversity 14:28–35
Golikov AV et al. (2014) The northernmost record of Sepietta oweniana (Cephalopoda: Sepiolidae) and comments on boreo-subtropical cephalopod species occurrence in the Arctic. Marine Biodiversity Records 7:e58
Golikov AV et al. (2017) First assessment of biomass and abundance of cephalopods Rossia palpebrosa and Gonatus fabricii in the Barents Sea. Journal of the Marine Biological Association of the UK 97:1605–1616
Golikov AV et al. (2018) Ontogenetic changes in stable isotope (δ13C and δ15N) values in squid Gonatus fabricii (Cephalopoda) reveal its important ecological role in the Arctic. Marine Ecology Progress Series 606:65–78
Golikov AV et al. (2019a) Food spectrum and trophic position of an Arctic cephalopod, Rossia palpebrosa (Sepiolida), inferred by stomach contents and stable isotope (δ13C and δ15N) analyses. Marine Ecology Progress Series 632:131–144
Golikov AV et al. (2019b) Reproductive biology and ecology of the boreoatlantic armhook squid Gonatus fabricii (Cephalopoda). Journal of Molluscan Studies 85:287–299
Golikov AV et al. (2019c) The first global deep-sea stable isotope assessment reveals the unique trophic ecology of Vampire Squid Vampyroteuthis infernalis (Cephalopoda). Scientific Reports 9:19099
Sabirov RM et al. (2012) Structure of the reproductive system and hectocotylus in males of lesser flying squid Todaropsis eblanae (Cephalopoda: Ommastrephidae). Journal of Natural History 46:1761–1778
Xavier JC et al. (2018) A review on the biodiversity, distribution and ecological role of cephalopods in the Arctic and Antarctic marine ecosystems under a changing ocean. Marine Biology 165:93
Xavier JC et al. (2019) Correction to: A review on the biodiversity, distribution and ecological role of cephalopods in the Arctic and Antarctic marine ecosystems under a changing ocean. Marine Biology 166:87
Golikov A. V., Ceia F. R., Sabirov R. M., Ablett J. D., Gleadall I. G., Gudmundsson G., Hoving H. J., Judkins H., Pálsson J., Reid A. L., Rosas-Luis R., Shea E. K., Schwarz R., Xavier J. C. The first global deep-sea stable isotope assessment reveals the unique trophic ecology of Vampire Squid Vampyroteuthis infernalis (Cephalopoda). – Scientific Reports, 2019, V. 9, 19099. – 13 p. – Doi: 10.1038/s41598-019-55719-1
Golikov A. V., Blicher M. E., Jørgensen L.L., Walkusz W., Zakharov D. V., Zimina O.L., Sabirov R. M. Reproductive biology and ecology of the boreoatlantic armhook squid Gonatus fabricii (Cephalopoda: Gonatidae). – Journal of Molluscan Studies, 2019, V. 85 (3). – P. 287–299. – Doi: 10.1093/mollus/eyz023
Golikov A. V., Ceia F. R., Sabirov R. M., Belyaev N. A., Blicher M. E., Arboe N. H., Zakharov D. V., Xavier J. C. Food spectrum and trophic position of an Arctic cephalopod, Rossia palpebrosa (Sepiolida), inferred by stomach contents and stable isotope (δ13C and δ15N) analyses. – Marine Ecology Progress Series, 2019, V. 632. – P. 131–142. – Doi: 10.3354/meps13152
Xavier J. C., Cherel Y., Allcock L., Rosa R., Sabirov R. M., Blicher M. E., Golikov A. V. Correction to: A review on the biodiversity, distribution and ecological role of cephalopods in the Arctic and Antarctic marine ecosystems under a changing ocean. – Marine Biology, 2019, V. 166 (7), 87. – 5 p. – Doi: 10.1007/s00227-019-3531-3
Членство в ассоциациях:
Сабиров Р.М.:
- член International Society of Invertebrate Morphology (ISIM);
- ассоциативный член Cephalopod International Advisory Council (CIAC);
- член бюро Казанского отделения Гидробиологического общества при Российской Академии наук.
- член International Society of Invertebrate Morphology (ISIM);
- ассоциативный член Cephalopod International Advisory Council (CIAC);
- член Association of Polar Early Career Scientists (APECS);
- член Young Cephalopod Researchers (YCR).
Сотрудники кафедры зоологии и общей биологии (Сабиров Р.М., Голиков А.В.) участвуют
- в российских коллаборациях с Полярным филиалом Всероссийского НИИ рыбного хозяйства и океанографии (г. Мурманск) и Институтом морских биологических исследований Колького научного центра РАН (г. Мурманск);
- международных коллаборациях с Университетом Коимбры (г. Коимбра, Португалия), Институтом Морских Исследований (г. Тромсё, Норвегия), Исландским Институтом Естественной Истории (г. Рейкьявик, Исландия) и Гренландским Институтом Природных Ресурсов (г. Нуук, Гренландия).