+7 (3952) 42-65-04
info@lin.irk.ru

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
Лимнологический институт Сибирского отделения Российской академии наук


  • Главная
  • Научная деятельность
  • Основные научные результаты

Основные научные результаты

Наиболее важные научные результаты за 2015 г.
  • С помощью сканирующей электронной микроскопии проведена ревизия семейства Naviculaceae в оз. Байкал, описано 3 новых рода, из 193 обнаруженных видов и внутривидовых таксонов 65 – новые; в миоцен-плиоценовых отложениях Прибайкалья выявлено 86 видов диатомовых водорослей, среди которых 4 - новых; в водоемах и отложениях Евразии описано 150 морфотипов стоматоцист хризофитовых водорослей, из них 30 - новых. Показано, что в местах массового развития нитчатой зеленой водоросли спирогиры в прибрежной зоне зал. Лиственичный оз. Байкал в связи с исчезновением характерных для литоральной зоны растительных поясов уменьшено разнообразие редких и эндемичных видов бентосных диатомовых водорослей.
  • Проведен сравнительный анализ микрофлоры здоровых и больных губок L. baicalensis, массовая гибель которых обусловлена экологическим кризисом в прибрежной зоне озера Байкал. У больных губок методом метагеномного анализа с использованием секвенаторов нового поколения (ngs) показано нарушение баланса симбионтов, включая полную гибель зеленых хлорофитовых водорослей (Chlorophita) и замещение их цианобактериями (Cyanobacteria); снижение разнообразия типичных симбиотических бактерий, таких как Bacteroidetes и Proteobacteria и увеличение количества нетипичных некультивируемых видов Verrucomicrobia. Для некоторых представителей семейства Verrucomicrobia известно, что они способны усваивать метан или метанол. Высказана гипотеза о том, что изменение структуры симбиотических сообществ, приводящее к массовому заболеванию и гибели байкальских губок, может быть обусловлено увеличением концентрации метана в водной толще озера Байкал.
  • Результаты 13-летних исследований прибрежной зоны свидетельствуют о крупномасштабной «скрытой эвтрофикации» мелководной и заплесковой зон озера Байкал. Выявлены и кратко охарактеризованы изменения в экосистеме прибрежной зоны Байкала на основных уровнях трофической сети. Наблюдаемые в последнее десятилетие процессы: увеличение роли мелкоклеточных водорослей планктона (четких показателей органического загрязнения воды), существенные изменения в структуре сообществ планктонных инфузорий, смена доминирующих комплексов макрофитов в верхних поясах растительности, массовая гибель губок и моллюсков, значительные перестройки и гибель зоопланктеров в местах интенсивного развития спирогиры, масштабные скопления выброшенных на берег макрофитов и др. подтверждают этот вывод. При этом огромная масса чистой воды Байкала и ветро-волновая активность препятствуют формированию стабильных повышенных концентраций биогенов в толще воды. Поэтому основные изменения происходят не в толще воды, что свойственно для большинства сравнительно мелководных озер, подвергшихся эвтрофированию, а на дне прибрежной зоны Байкала.
  • Цианобактерии синтезируют огромное количество вторичных метаболитов разнообразной химической структуры, синтез значительной части которых, включая токсины опасные для жизни и здоровья людей и соединения, перспективные в биомедицинском отношении, осуществляется мультиферментными комплексами, состоящими из нерибосомных пептид-синтетаз (NRPS) и поликетидсинтаз (PKS). С помощью маркеров к генам синтеза цианотоксинов, входящим в кластеры mcy (микроцистины) и sxt (сакситоксин и его аналогов), в природных популяциях оз. Байкал выявлены цианобактерии способные к синтезу гепато- и нейротоксинов. В культурах цианобактерий и in situ обнаружены кластеры генов, кодирующие синтез фармакологически активных пептидов: аеругинозинов (aer) и анабенопептилидов (apd) – ингибиторов сериновых протеаз, в частности, тромбина и трипсина.
  • Расшифрованы и аннотированы полные геномы митохондрий 10 видов байкальских эндемичных амфипод. Филогенетический анализ оригинальных данных совместно с расшифрованными в других лабораториях митогеномами показал существование двух основных эволюционных линий байкальских амфипод, что вполне согласуется с результатами предыдущих исследований. Неожиданным результатом оказалось, что порядок генов в митохондриях у амфипод в Байкале сложно и часто изменялся. Ранее считалось, что этот признак очень консервативен. Механизм перестановки генов у байкальских амфипод неизвестен и представляет большой интерес, особенно если учесть, что в митохондриях отсутствует ферментативный аппарат рекомбинации, который отвечает за подобные явления в ядре.
  • Проведено blastx аннотирование 1112-ти дифференциально транскрибирующиеся контигов, полученных при параллельном секвенировании мРНК мозга симпатрических близкородственных видов байкальских сиговых, омуля (Сoregonus migratorius) и озерного сига (С. baicalensis). Выявлена повышенная экспрессия генов, связанных с метаболическими процессами и клеточным транспортом у омуля (378 контигов) и процессами развития, биогенеза, иммунного ответа и ответа на стресс у сига (312 контигов). В целом, рисунок генной экспрессии байкальской пары видов, анализируемый на уровне транскрипции, согласуется с таковым у подобных симпатрических пар сиговых из озер Северной Америки.
  • По данным спутниковых наблюдений NOAA/AVHRR в мае – ноябре за температурой поверхности воды выделены области прибрежного апвеллинга, определены их площади и время развития (Troitskaya et al., 2015). С учетом средней скорости подъема в апвеллинге, найденной по данным эксперимента (Шимараев и др., 2015), оценены объемы воды, перенесенной в верхний 100-метровый слой. Суммарный для всей прибрежной зоны подъем вод при апвеллингах в июне-ноябре меняется от 260 до 530 км3. Подъем вод обеспечивает приток в трофогенный слой 85 тыс. т нитратов (около 32% от количества, идущего ежегодно на первичное продуцирование) и 4238 т фосфатов (6,8% от 62000 т их запасов в озере).
  • На основе изменчивости видового состава хирономид в озерных донных осадках и прироста годичных колец лиственницы сибирской были разработаны трансферные математические модели, позволяющие выполнять количественную реконструкцию летних температур для высокогорных районов Забайкальского края (Кодарский и Коларский хребты) и Бурятии (Восточный Саян). Для последних 850 лет определенно, что наиболее сильное снижение летних температур было в ~1550-1710 гг. В отличие от Европы, изменчивость летних температур в Восточной Сибири была очень контрастной, с перепадами в нескольких градусов. Следует отметить, что даже в Малый ледниковый период были короткие интервалы, когда летние температуры были выше среднелетней температуры последнего столетия.
  • На основании геолого-геофизических исследований в некоторых районах Байкала не выявлено привязки грязевых вулканов, метановых сипов, гидратных холмов и покмарков к разрывным нарушениям. Это может быть обусловлено разными путями миграции грязевулканической массы и свободного и/или растворенного в поровой воде газа, определяющихся наличием проницаемых зон в литологическом разрезе. Высказано предположение о наличии второстепенных и ранее не детектированных в этих областях разломов. В Байкале грязевые вулканы залегают только в местах, где нижняя граница зоны стабильности газовых гидратов заглублена не менее чем на 150 м ниже дна. Остальные гидратоностные структуры выявляются в глубинных зонах, на склонах впадин и в дельтах крупных рек, где зона стабильности может быть минимальной, а мощность осадков уменьшатся до первых сотен метров. Это также связано с наличием разломов и путями миграции газа от центральной части впадины к ее бортам.
  • Анализ микроэлементного состава речных притоков Южного Байкала, вод подземных горизонтов, поступающих в озеро ювенильных вод показал, что состав вод рек зависит от геологического строения их ложа. В пределах городов и поселков не наблюдается изменений в составе речных вод. Исключение составляет речная сеть пос. Листвянка. Застройка прирусловой зоны с засыпкой русел мелких ручьёв в условиях маловодного периода привели к резкому снижению уровня надземных вод. Бытовые стоки многочисленных отелей и ресторанов поступают напрямую в подземные горизонты. Отсутствие влияния атмосферного кислорода и ультрафиолетового облучения приводит к поступлению вод с высоким концентрациям аммиака и соединений фосфора и содержанием чуждой симбионтным организмам литорали микрофлоры. Выборочная поверка выявленных электроразведкой участков подземных вод с повышенной минерализацией показала антропогенное влияние, как на химический состав вод, так и на санитарно-микробиологические характеристики. Анализ вод из лунок на урезе воды на всем побережье Листвянки также показывает значимое антропогенное влияние.
Наиболее важные научные результаты за 2014 г.
  • Опубликованы два атласа-определителя пеннатных бентосных диатомовых водорослей озера Байкал, в которых с помощью методов сканирующей электронной микроскопии проведена ревизия семейства Cymbellaceae и описано несколько новых родов.
  • Выявлены временные рамки формирования современного генетического разнообразия пелагических ракообразных Байкала. В качестве генетического маркера использован ген первой субъединицы цитохромоксидазы митохондриальной ДНК (СО1 мтДНК). Возраст наиболее раннего общего предка составил: 1,8 – 1,3 млн лет для Macrohectopus branickii, 0,6 – 0,4 млн лет для Epischura baicalensis и 0,3 – 0,2 млн лет для Сyclops colensis. Время дивергенции определено, исходя из скорости накопления нуклеотидных замен в гене CO1 мтДНК у прибрежных крабов [Schubart & Diesel, 1998], составляющей 1,66–2,33 % за миллион лет.
  • Выявлены биохимические и экофизиологические особенности гетеротрофных микроорганизмов, изолированных из биопленочных ассоциаций. Показано, что байкальские штаммы из биопленок с твердых субстратов обладают множественной ферментативной активностью, устойчивы к широкому спектру антибиотиков и металлам. Сделано предположение, что биопленки нейстона формируются на липидном матриксе, а биопленки твердых субстратов – полисахаридном.
  • Впервые для оз. Байкал в вирусном сообществе нейстона выявлены новые морфологические типы вирусов: булавовидные и в форме прямых палочек без оболочек.
  • В полученных с использованием техники параллельного секвенирования транскриптомах мозга байкальских омуля и озерного сига выявлена высокая транскрипционная активность известного для лососевых рыб суперсемейства Тс–1 подобных ДНК транспозонов. Путем прямого наложения коротких 70-ти буквенных прочтений на известные последовательности обнаружены гомологи всех известных для лососевых рыб представителей суперсемейства. Полученные данные коррелируют с эволюционной динамикой активности данной группы мобильных элементов у лососевых рыб. Наряду с «молодыми» и наиболее активно транскрибирующимися семействами DTSsa1 и DTSsa2 у байкальских сиговых активно транскрибируется семейство DTSsa4.
  • На 11 глубоководных станциях в пелагиали Среднего Байкала проанализировано распределение органических веществ, биогенных элементов. Содержание органического углерода в поверхностных водах изменялось от 1,1 до 1,8 мг/дм3, общего углерода от 11,0 до 14,3 мг/дм3 с наибольшими значениями в октябре. Проведено сравнение по минеральному фосфору с данными 1998, 2005–2013 гг., его рост в водах пелагиали Среднего Байкала не обнаружен. Оценено состояние поверхностных и глубинных вод по фитопланктону, санитарно-бактериологическим показателям. Воды пелагиали Среднего Байкала чистые, условно патогенные бактерии, бактерии группы кишечной палочки не обнаружены.
  • Проведены исследования концентраций метана в поверхностном слое донных отложений, в водной толще озера. В 2013–2014 гг. содержание метана в воде озера повысилось по сравнению 2003–2004 гг. Поток метана из донных отложений с учетом его окисления в водной толще и потока метана в атмосферу составил 800–1000 т/год.
  • Проведен региональный анализ влияния антропогенного и природного факторов на изменения гидрохимического состава и фитопланктонных сообществ горных озер Восточной Сибири за последние 210 лет. Диатомовые летописи показывают отчетливую тенденцию к снижению численности диатомей с конца Малого ледникового периода. Установлено, что наибольшее влияние на изменчивость диатомовых сообществ оказывает поставка ледниковой взвеси и ультрапресных вод за счет таяния ледников и снежников в результате глобального увеличения температур в Северном полушарии.
  • Исследовано разнообразие микробных сообществ в осадках Южного Байкала до глубины 9 см с шагом в 1 см с помощью метода массового параллельного секвенирования. От поверхности осадка и до нижней границы проникновения кислорода (3 см) среди бактерий отмечено доминирование органотрофных бактерий фил Verrucomicrobia, Cyanobacteria, Proteobacteria и неклассифицируемых последовательностей. В железо–марганцевых корках (слои 3–5 см) большую часть бактериальных сообществ составляли неклассифицированные бактерии. В восстановленных осадках в составе бактериальных сообществ отмечены те же доминанты. Анализ архей показал, что практически во всех слоях осадка доминируют представители филы Thaumarchaeota, широко распространенные в почвах, морских и пресных экосистемах.
  • На примере сравнительного анализа биогеохимических процессов в береговых ландшафтах Южного Байкала установлено, что в весенне–летний период интенсивного потока соединений химических элементов с береговой зоны растительный пояс Ulothrix zonata является биогеохимическим барьером в прибрежной зоне Байкала.
  • На основе анализа двух древеснокольцевых хронологий и климатических данных была проведена реконструкция индекса баланса массы ледников Перетолчина (Восточный Саян) и Черского (Байкальский хребет) с 1725 г. Было установлено, что положительные аномалии баланса массы во время Малого ледникового периода были в 1750–1800 гг. (Восточный Саян) и в 1825–1865 гг. (Байкальский хребет). Неблагоприятные климатические условия для сохранения ледников Восточного Саяна наблюдались в 1840–1900 гг., 1910–1920 гг. и после 1995 г., а на Байкальском хребте – в 1790–1810 гг., 1860–1890 гг., 1910–1920 гг., 1945–1975 гг. и после 2005 г.
  • Представлены результаты исследований по химическому составу атмосферного аэрозоля, отобранному в 2014 г. в г. Улан-Баторе (46°56′ с. ш., 113°07′ в. д.) и на станции Сайншанд (44°90′ с. ш. 110°12′ в. д.), приводятся сравнения с предыдущими данными (2005–2010гг.). Различия в химическом составе атмосферных аэрозолей в городах Улан-Батор и на станции Сайншанд свидетельствуют о различной природе аэрозольных частиц в районах наблюдений. Одним из основных факторов, влияющих на формирование химического состава аэрозолей, кроме потока загрязняющих веществ от локальных, региональных и трансграничных источников является рост числа пыльных бурь в аридных районах Монголии.
  • С использованием методов высокопроизводительного секвенирования ДНК определена первичная структура полного генома диатомовой водоросли Synedra acus subsp. radians из озера Байкал и проведена его структурно–функциональная аннотация. Это первый расшифрованный геном пресноводной диатомеи и первый геном представителя класса пеннатных бесшовных диатомей.
  • Впервые для глубинной зоны озера Байкал получены данные о влиянии углеводородсодержащих минерализованных флюидов на биологические сообщества. Как и в Мировом океане, в таких районах плотность поселения мейо- и макробентоса в 1,5–10 раз выше по сравнению с фоновыми районами. Для животных глубинной зоны озера отмечены разнообразные пищевые стратегии, обеспечивающие существование огромного количества эндемичных видов, так отличающего Байкал от других пресноводных экосистем. На основе анализа значений стабильных изотопов углерода и азота в тканях животных установлено, что их жизнедеятельность основана на хемо– (метано–), фото–, и миксотрофии.
  • Впервые зафиксировано всплывание газовых гидратов на поверхность озера. Установлено, что всплывание и разрушение газовых гидратов является причиной локальных апвеллингов, которые генерируют течения и способствуют уменьшению толщины ледового покрова. Это подтверждается снижением степени минерализации и существованием перемешанного слоя на глубинах от 150 до 400 м.
  • Проведены работы и получены первые результаты по исследованию вертикальных движений вод вблизи западного побережья Южного Байкала на участках у истока р. Ангары и у мыса Ивановский.
  • Разработаны флуоресцентные производные (дезокси)нуклеозидтрифосфатов нового типа, имеющие преимущества перед используемыми компанией «Pacific Biosciences».
  • Впервые получены данные о генетическом разнообразии паразитических грибов сем. Saprolegniaceae (рода Saprolegnia и Achlya) у рыб из открытых водоемов Восточной Сибири и аквариумной экспозиции БМ ИНЦ СО РАН. С учетом литературных и полученных нами данных составлена дендрограмма, демонстрирующая разнообразие представителей сем. Saprolegniaceae, отмеченных у рыб.
  • Впервые с высоким разрешением (через каждые 2 см) проанализирован химический состав снежно–фирнового керна от поверхности до глубины 7,55 м из скважины PV–10 (400 км от российской станции Прогресс), отобранного в 55 сезон РАЭ (2009 г.).
  • На основе ГИС–картирования ледников по космическим изображениям 1995–2013 гг. был создан мультитемпоральный каталог ледников бассейна р. Левая Сыгыкта, Кодар. Анализ разновременных данных показал, что суммарная открытая площадь исследованных ледников уменьшилась с 10,167 км2 в 1850 г. до 3,917 км2 в 2013 г., т.е. на 6,250 км2 (–61 % или 0,377 %/год). Наиболее высокая скорость абсолютной дегляциации наблюдалась в 1995–2001 гг., а самая низкая − в 1850–1995 гг., при этом до 1995 г. она мало менялась.

Научные результаты, полученные в 2014 г., открыть pdf

Наиболее важные научные результаты за 2013 г.
  • Охарактеризована бентосная диатомовая флора пролива Малое Море озера Байкал. Среди высокого разнообразия видов и внутривидовых таксонов 75% оказалось редкими, эндемичными и новыми.
  • В кремнистых створках диатомеи Stephanodiscus meyeri обнаружена новая структура длинноцепочечных полиаминов, представляющая интерес как для биомиметического синтеза новых материалов, так и в качестве маркеров для хемосистематики.
  • С использованием генетических маркеров проведена филогенетическая реконструкция сиговых рыб бассейна озера Байкал (Coregonus sp.). Проведенный анализ основных представителей рода из сопредельных и удаленных бассейнов свидетельствуют о неравномерности процессов внутривидового и межвидового обмена генетической информацией, вызванной регулярными глобальными изменениями климата в ареале обитания группы.
  • По материалам 2007–2013 гг. обнаружено прогрессирующее внедрение в мелководную зону открытого Байкала восточно-палеарктического ручейника Hydatophylax nigrovittatus McL. Вид широко распространен в горных реках Прибайкалья, ранее не был зарегистрирован даже в заливах озера. Кроме H. nigrovittatus, в открытом Байкале обнаружен другой вид-палеаркт Apatania majuscula McL., биология которого изучается. Оба вида активно расширяют свой ареал: в 2007 г. они были известны только из района пос. Култук – р. Хара-Мурин, в 2013 г. обнаружены во многих местах южного побережья озера.
  • Для микроорганизмов из биопленок, сформированных на границе разделов фаз вода-воздух и вода-твердый субстрат определена чувствительность к УФ-облучению. Показано, что чувствительными к ультрафиолету являются только представители грамотрицательных гамма-протеобактерий Serratia spp. и Pseudomonas spp. Высокую устойчивость показали представители филума Firmicutes: Bacillus spp. и Paenibacillus spp. и актинобактерия Kocuria sp. Особый интерес представляют два штамма рода Paenibacillus sp. с высокой устойчивостью к УФ-облучению, которые также проявили множественную антимикробную активность, подавляя рост E. coli, Ps. aeruginosa, B. subtilis, Candida albicans, S. aureus.
  • При использовании быстро эволюционирующего ядерного маркера – интрона бета-субъединицы АТФ-синтетазы установлено, в популяциях байкальских эндемичных амфипод, зараженных микроспоридиями, происходит резкое ускорение скорости накопления замен в генах митохондрий – органелл, которые наследуются точно так же, как и вертикально передающиеся внутриклеточные паразиты. Возможная связь скорости эволюции митохондриального генома и наличия внутриклеточных паразитов обнаружена впервые и может представлять большой интерес для теории эволюции.
  • Впервые с использованием методов жидкостной хроматографии и масс-спектрометрии проведена идентификация микроцистинов и других пептидных токсинов у микроорганизмов озера Байкал и водоемов Байкальской природной территории. Анализ полученных образцов методом MALDI-TOF показал наличие высокотоксичного MCYST-LA (LD50=50мкг/кг) и некоторых других биологически активных пептидов: ингибитора трипсина, сериновых протеаз и лейциновой аминопептидазы.
  • Проведена оценка значений парциальных давлений метана и углекислого газа в поверхностном слое воды и приводной атмосфере на акватории Южного Байкала в весенний период. Парциальное давление метана в воде превышает атмосферное. Парциальное давление углекислого газа в воде, напротив, значительно ниже атмосферного, т.е. в южной котловине озера в весенний период происходит преимущественно поглощение этого газа из атмосферы. Сток СО2 на акваторию озера заметно превышает выход СН4 в атмосферу. Таким образом, атмосферная составляющая в балансе углерода в Южном Байкале в весенний период является положительной.
  • Проведены исследования выходов газа по акватории оз. Байкал. Во всех районах выходов метана наблюдались его повышенные концентрации. Максимальная концентрация была зарегистрирована в районе факела «Ступа».
  • Построены геоморфологическая схема и геологический разрез через два грязевых вулкана и покмарк в районе Кукуйского каньона, исследовано влияние грязевулканической деятельности на формирование современного рельефа в этом районе. Оценены связи между различными группами животных и конкретными биогеохимическими параметрами в районе метанового сипа Посольская банка.
  • Молекулярно-биологическими методами в подповерхностных осадках грязевого вулкана Песчанка и метанового сипа Посольская банка показано наличие бактерий филума Planctomycetes, группы ANAMMOX, ближайшие родственники которых участвуют в процессе анаэробного окисления аммония.
  • На основе данных по распределению в донных осадках оз. Высокогорное (район Восточного Саяна) органического вещества, диатомей, хирономид, минеральной составляющей и микроэлементов (РФА-СИ, ICP-MS, ИК-спектроскопии), выполнена реконструкция условий осадконакоплений и температурного режима июля, как отклик на климатические изменения Восточной Сибири, за последние 850 лет. Проанализированные индикаторы показывают, что в исследованный промежуток времени переход от похолодания к потеплению происходил медленно, а от потепления к похолоданию наоборот очень резко, в течение десятилетия.
  • Ландшафтно-геохимические изыскания Солзанского полигона позволили выделить элементарные ландшафты, не охваченные антропогенным влиянием. Воды р. Большая Осиновка не загрязнены и не несут следов влияния карт-шламонакопителей. Миграционные потоки элементов в подземных водах испытывают влияние карьера древесных отходов. Свой вклад в изменение химического состава подземных вод вносят протечки из карт. Нарушение границ элементарных геохимических ландшафтов может привести к переносу органических масс шлам-лигнина в оз. Байкал.

Научные результаты, полученные в 2013 г., открыть pdf

Наиболее важные научные результаты за 2012 г.
  • Впервые в геноме пресноводной губки найдены гены хитиназы – фермента, ответственного за синтез хитина – основного строительного компонента скелета ракообразных, насекомых и т.п. Таким образом, подтверждено предположение о возможном участии хитина в образовании спикул губок.
  • Впервые в спикулах байкальской губки Baikalospongia bacillifera обнаружен новый белок с массой 62 kDa прочно связывающийся с кремнеземом. Высказано предположение об участии данного белка в процессе биосилификации при формировании спикул губок.
  • В результате изучения возрастных изменений длины теломерных районов ДНК (тДНК) рыб оз. Байкал - малой и большой голомянок и омуля установлено, что длина тДНК малой голомянки и омуля укорачивается в онтогенезе. Длина тДНК большой голомянки, напротив, увеличивается с возрастом. Полученные результаты необходимы для исследований теломерной биологии и понимания закономерностей молекулярной эволюции.
  • В результате анализа нуклеотидных последовательностей генома диатомовой водоросли Synedra acus обнаружены и структурно охарактеризованы LTR- и non-LTR-ретротранспозоны и проведен филогенетический анализ ретротранспозонов диатомей.
  • На основе сравнения нуклеотидных последовательностей митохондриального гена цитохрома Б выявлен высокий уровень генетического разнообразия байкальского вида рогатковидных рыб Batrachocottus talievi Sidelyova, 1999 и его четкая подразделенность в пределах озера. Показано, что вид распадается на две основные генетические группы, одна из которых приурочена к южной и средней котловинам, а другая – к северной котловине. Генетический разрыв между популяциями сопоставим с генетическими расстояниями между отдельными видами рогатковидных рыб Байкала, что говорит о возможном аллопатрическом видообразовании, весьма необычном для Байкала.
  • Определены доминирующие генотипы микроорганизмов из биопленок, формирующихся на естественных породах, в зависимости от «возраста» биопленки. Установлено, что в первый год ее формирования доминируют представители филы Bacteroidetes, в то время как в «зрелой» биопленке – Cyanobacteria и Proteobacteria. По истечению пяти лет одним из доминирующих классов являются Alphaproteobacteria, ближайшие родственники которых являются фотоавтотрофами, содержат бактериохролофилл а, имеют пигменты, простеки и выросты для прикрепления к субстрату.
  • Установлено, что элементный состав воды зоны заплеска связан с комплексом факторов. Максимальное количество биофильных элементов (S, P, Ca, Mg, Na, K, Fe, Mn, Cu, Zn и др.) поступает в период разложения береговых скоплений детрита (БСД). При этом вода обогащается не только элементами минерализации БСД, но и элементами (Al, Si, Fe, Mn, Ti, РЗЭ и др. Заметное влияние оказывают растительный и почвенный покров, геологическое и геоморфологическое строение берегов, а также климатические условия.
  • В результате регистрации эхолотного сигнала в Среднем и Южном Байкале было зарегистрировано 17 выходов газа. Впервые проведена оценка потока газа акустическим методом. Данные о потоке метана в факелах (54 - 110 т/год) позволили оценить поток метана для акватории Южного и Среднего Байкала, который составил 1400 – 2800 т/год. Поступление метана в 2002 – 2004 гг. для всего озера составляло 50 – 80 т/год. Оценки свидетельствуют о том, что в настоящее время происходит увеличение поступления метана, которое должно сопровождаться ростом его концентраций в водной толще озера.
  • Исследована сезонная динамика главных ионов, органического углерода, 52 следовых элементов в р. Селенге и ее притоках на территории России, в протоках и в барьерной зоне оз. Байкал. Максимальные и средневзвешенные концентрации большинства следовых элементов, в том числе тяжелых металлов, ниже аналогичных показателей глобального природного речного фона, установленного для более 30 рек мира, находящихся в зонах с низкой антропогенной нагрузкой.
  • Исследования химического состава поровых вод в различных типах геологических структур свидетельствуют о широком спектре и интенсивности разгружающихся флюидов. Обогащение осадков ионами сульфата, аммония, гидрокарбоната, ацетата, железа, а также разгрузка метана, обеспечивают развитие разнообразной микрофлоры. В районе разгрузки вод с минерализацией ниже, чем в байкальской воде (холодный сип «Голоустное») в поверхностных осадках найдены аэробные метанотрофы всех известных морфотипов, а также новые филогенетические линии бактерий и архей.
  • Впервые проведенная количественная реконструкция ледникового стока, высоты снеговой линии, площади оледенения и осадков в байкальском водосборе за последние 65 тыс. лет показала, что во время ледниковых максимумов МИС 4 (~ 65 тыс. л.н.) и МИС 2 (~ 21 тыс. л.н.) снеговая линия опускалась более чем на 1000, а ледниковый сток увеличивался пропорционально площади ледников (при годовом объеме 8-10 км3). Во время дегляциаций в МИС 4/3 и МИС 2/1 при поднятии снеговой линии объем ледникового стока и его доля в приходной части баланса резко уменьшались, а осадки и речной сток, наоборот, увеличивались. Резкое опускание уровня озера было возможно только на переходе от теплых стадий к холодным.

Научные результаты, полученные в 2012 г., открыть pdf

Наиболее важные научные результаты за 2011 г
  • Разработаны методы синтеза люминесцентно меченных наночастиц на основе поливиниламина, поли-1-винилимидазола и полиакриловой кислоты. Установлено, что отрицательно заряженные частицы полиакриловой кислоты проникают в растущие створки диатомеи Synedra acus, что подтверждает гипотезу ассимиляции кремниевой кислоты диатомеями путём макропиноцитоза.
  • Методом трансмиссионной электронной микроскопии ультратонких срезов выявлены особенности строения клетки у видов диатомовых водорослей, принадлежащих к разным порядкам и к разным филогенетическим кладам.
  • В результате исследований природной подледной популяции диатомеи Aulacoseira baicalensis различными методами микроскопии выявлены основные стадии морфогенеза кремнеземных структур панциря.
  • С помощью технологий секвенирования второго поколения расшифрована последовательность нуклеотидов хлоропластного генома пресноводной бесшовной пеннатной диатомовой водоросли Synedra acus из озера Байкал.
  • Расшифрованы полные митохондриальные геномы у четырех видов байкальских губок. Получены новые данные о межгенных участках, имеющие существенную видовую гетерогенность, что позволяет разделять виды на отдельные кластеры, в зависимости от района обитания. Рассчитаны скорости эволюции последовательностей этих генов относительно общего предка губок Ephydatia muelleri.
  • Впервые за весь период исследования фитобентоса Байкала в узкой прибрежной зоне залива Лиственничный, расположенного напротив пос. Листвянка на протяжении 4 км от м. Лиственничного до истока р. Ангара зарегистрировано аномальное явление - зарастание дна нитчатыми водорослями. Нетипичные для оз. Байкал виды Spirogyra sp. образовали обильные сомкнутые заросли в виде длинных тяжей нитей.
  • С помощью многолучевых эхолотов ELAC SeaBeam 1050 (2009 г.) и SeaBat 8101 (2011 г.) впервые получены высокоразрешающие батиметрические данные для Южной и Средней котловин озера на площади 16 000 км2.
  • В результате тралово-акустической съемки 2011 г. установлено, что скопления омуля, с плотностью выше среднего, занимают не более четверти обследованной площади, но содержат почти две трети запаса. Подтвердились выводы о нахождении значительной части популяций омуля над глубоководными зонами озера, ранее не учитываемыми сетными методами.
  • В основные гидрологические сезоны года проведены экспедиции по отбору проб воды в основном русле р. Селенга, а также выше и ниже устьев ее притоков. Результаты исследований концентраций растворенных форм микроэлементов, том числе тяжелых металлов в воде р. Селенги и устьях ее притоков показали, что превышения ПДК для водоемов рыбохозяйственного назначения не выявлены. По данным ISP-MS влияние трансграничного переноса из Монголии на качество вод р. Селенги по содержанию тяжелых металлов не наблюдается.
  • Исследование структуры биопленки естественного субстрата (природной камень, гл.14 м) показало, что в ее составе обнаружены микроорганизмы трех бактериальных фил (Proteobacteria, Bacteroides, Cyanobacteria) с разнообразными типами метаболизма, значительное количество фототрофных организмов и азотфиксаторов. Структурную основу биопленки, в отличие от искусственного субстрата, составляла нитчатая цианобактерия Rivularia rufescens, которая впервые отмечена в оз. Байкал и раннее в списке байкальских водорослей не упоминалась.

Научные результаты, полученные в 2011 г., открыть pdf

Некоторые научные результаты за 2006 - 2010 года
  • Исследованы кольцевые структуры, регулярно выявляемые на космических снимках MODIS (http://geol.irk.ru) на поверхности льда. Установлено, что кольцевые структуры проявляются перед разрушением льда в разных районах озера Байкал
  • Значительная часть исследований в период 2006-2010 гг. была выполнена совместно с Институтом океанологии РАН им. П.П. Ширшова с использованием глубоководных обитаемых аппаратов "МИР".
  • Анализ многолетних (1971-2009 гг.) наблюдений за температурой глубинной зоны Байкала показал, что влияние изменений климата, особенно потепления с начала 1970-х до середины 1990-х годов, проявилось пока лишь для вод верхней (0-300 м) зоны озера, в которой тренд температуры был положителен.
  • Впервые проведена высокоразрешающая батиметрическая съемка дна южной и средней котловин озера Байкал на площади 15000 км2, пройдено 12600 км непрерывных акустических профилей и получено более 56 млн. точек глубин.
  • На современном этапе климатических изменений, впервые определено содержание углекислого газа в атмосфере над акваторией Байкала, показаны его суточные и сезонные различия.
  • Исследовано распределение 14 органических ароматических углеводородов (ПАУ) в снежном покрове промышленных и фоновых районах Южного Прибайкалья и акватории озера Байкал
  • Определены современные уровни загрязнения нефтепродуктами поверхностных и придонных вод озера Байкал
  • В ходе многолетних исследований на Байкале разработаны точные и высокочувствительные методы гидрохимического анализа ультрапресных природных вод, прошедший международную интеркалибрацию Институт, применил их для анализа снега, фирна и льда в Антарктиде
  • В сотрудничестве с Росгидрометом РФ продолжается участие лаб. гидрохимии и химии атмосферы в качестве Национального центра данных в международной программе "Сеть мониторинга кислотных выпадений в Восточной Азии (Acid Deposition Monitoring Network in East Asia, ЕАNЕТ). По результатам международных квалификационных испытаний качества выполняемых анализов, лаборатория гидрохимии и химии атмосферы, выбрана в качестве одного из основных исполнителей по изучению снежно-фирновых и ледяных кернов из района ст. Восток (Антарктида).
  • По результатам исследования изотопного состава урана в донных отложениях оз. Байкал впервые получена высокоразрешающая (200 лет) реконструкция влажности климата за последние 150 тыс. лет, а также реконструировано перераспределение влаги между основными водосборными провинциями бассейна озера
  • Получены высокоразрешающие (100-200 лет) летописи элементного состава осадков Охотского моря за последний ледниково-межледниковый цикл (150 тыс. лет). Установлено, что индикаторы биопродуктивности (биогенный барий) и др. сигналы изменения палеоклимата (влажность осадка, галогены) проявляют почти синхронный отклик с палеосигналами в осадках оз. Байкал
  • На основе распределения геохимических показателей в буровом керне KDP-01 из озера Хубсугул (Монголия) определены три макро-стадии развития регионального палеоклимата за последний 1 млн. лет
  • Исследованы кремнистые стоматоцисты хризофитовых водорослей, являющихся индикаторами изменения условий окружающей среды, из нескольких водоемов и осадков различного возраста. Описано более 160 новых морфотипов
  • В зоне разгрузки газо-нефтесодержащих флюидов с помощью глубоководных обитаемых аппаратов "МИР", совместно с Институтом океанологии РАН им. П.П. Ширшова, впервые на озере Байкал открыты и обследованы битумные постройки, высотой от 0,5 до 10 м и диаметром от 10 см до 60 м.
  • В результате электронно-микроскопического изучения планктонных водорослей более 90 высокогорных озер Прибайкалья и Забайкалья в 7 из них были найдены диатомовые, которые ранее считались эндемиками оз. Байкал.
  • Впервые при помощи методов световой и сканирующей электронной микроскопии показана связь между пищевыми стратегиями нескольких видов амфипод и морфологией органов, отвечающих за захват и переработку пищи
  • В результате комплексных исследований показано, что геохимический состав и разнообразие первичных пород каменистой литорали являются важными факторами, обусловливающими распределение, высокую продуктивность и биоразнообразие бентоса в мелководной зоне Байкала.
  • Впервые с помощью методов электронной сканирующей и трансмиссионной микроскопии, атомно-силовой микроскопии (АСМ) и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) изучен слуховой аппарат у нескольких видов эндемичных байкальских рыб с целью проведения дальнейших экспериментальных исследований и выяснения механизма его действия.
  • С помощью молекулярно-генетических методов показано, что внутриклеточные паразиты беспозвоночных - микроспоридии - по количеству видов превосходят видовое разнообразие своих хозяев.
  • Исследован полиморфизм нуклеотидных последовательностей в популяциях пяти сестринских видов эндемичных моллюсков рода Baicalia, различающихся стратегиями размножения и субстратными предпочтениями. Показано, что у них происходили яркие демографические события, когда периоды процветания и, соответственно, массовости сменялись периодами почти полного вымирания.
  • Получены первые результаты исследования теломерных районов хромосом у байкальских планарий, которые характеризуются наличием как карликовых так и гигантских форм и способностью к регенерации.
  • Определены нуклеотидные последовательности трех митохондриальных геномов байкальских губок (рис. 26), принадлежащих к разным родам семейства Lubomirskiidae
  • Проведено секвенирование 30 полных геномов штаммов вируса клещевого энцефалита, выделенных от людей с различной тяжестью заболевания. Показано, что определяющим фактором, обуславливающим различную тяжесть заболевания, является структура вирусного генома, а именно наличие 4 ключевых мутаций
  • Исследовано строение клетки и морфогенез элементов панцирей нескольких видов пресноводных и морских диатомей, выявлены ранее не описанные особенности в строении хлоропластов.
  • Синтезированы новые флуоресцентные красители, производные олигомеров пропиламина.
  • Для принципиального расширения возможных подходов к молекулярной биологии диатомей и в частности, для использования методов генной инженерии начата расшифровка полного генома S. acus методом пиросеквенирования.
  • Впервые молекулярно-биологическими методами показано наличие потенциально-патогенных бактерий рода Enterococcus не только в литоральной, но и в глубоководной зоне оз. Байкал.
  • Институт принимал участие в исследованиях, связанных с поиском причины вспышки Гаффской болезни в районе озера Котокель летом 2008 года.

Более подробно ознакомиться с научными результатами (включая графики, фото, ссылки и рисунки) работы института можно здесь: Результаты работы ЛИН СО РАН 2010 (pdf)