|
Важнейшие результаты научных исследований |
|
|
Адрес Новости История Структура События Результаты-архив Разработки Конкурсы Мероприятия Газета Web-сайты |
|
|
Отчет о научной деятельности за 1999 год по институтам
|
ОТЧЕТ о научной деятельности за 1999 год. БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
Проведены комплексные исследования фитоэкдистероидов - класса вторичных метаболитов растений, структурно идентичных или близких гормонам линьки членистоногих. Обоснована концепция о двойственной функции экдистероидов как детеррентов по отношению к растительноядным беспозвоночным и стимуляторов роста в растениях. Разработана стратегия скрининга растений на содержание экдистероидов, основанная на принципе "положительных" триб, использовании биотестов, радиоиммунного анализа и высокоэффективной жидкостной хроматогафии. (Институт биологии).
КЛЕТОЧНАЯ БИОЛОГИЯ И ИММУНОЛОГИЯ. Изучено действие различных гормонов, медиаторов и интерлейкинов на дифференцированный фагоцитоз. Установлено, что эффекты, вызываемые данными соединениями, являются дозозависимыми, определяются типом фагоцитирующих клеток, этапом их дифференцировки и функциональным статусом. Результаты исследований могут быть использованы для направленной иммунокоррекции с учетом эндокринного фона при вторичных иммунодефицитах. (Институт экологии и генетики микроорганизмов).
ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ, ФОТОСИНТЕЗ. Получены данные об отногенетических изменениях дыхательной активности, взаимосвязи дыхания с содержанием углеводов и азота в биомассе. Количественно определены дыхательные затраты, связь дыхания с эффективностью роста и продуктивностью. Показаны возможности оценки адаптивной способности и метаболической активности видов на основе изучения темнового дыхания. Обобщены исследования, вносящие существенный вклад в понимание морфофизиологии подземных побегов клубнеобразующих растений. На примере видов рода Stachys, Helianthus, Solanum впервые показано существование в пределах подземного побега ростовых корреляционных взаимодействий между апикальной и боковыми почками. (Институт биологии).
ФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ. Получены новые штаммы микроорганизмов, перспективные для разработки технологии производства эффективных биокатализаторов синтеза акриламида и акриловой кислоты. Выделены чистые культуры микроорганизмов для проведения дальнейших генно-инженерных работ. Перспективные клоны отнесены к родам Rhodococcus, Arthrobacter, Pseudomonas, Brevibacterium, Bacillus. Получены новые данные по определению роли энергетического состояния и активности системы синтеза полиаминов в регуляции экспрессии osm E, гена адаптации E. coli к гиперосмотическому стрессу. В опытах на культуре E. coli CLG 530 в условиях синтетической питательной среды впервые была показана зависимость экспрессии гена osm E от фазы роста и осмотического окружения клетки. Разработано биоудобрение для очистки нефтезагрязненных грунтов на основе биосурфактантных комплексов, продуцируемых родококками. Органо-минеральный биокомплекс содержит экзогенный биосурфактант, ассоциацию бактериальных культур-нефтеразрушителей, иммобилизованных на полимерном носителе, и все компоненты (К, N, Р, витамины, аминокислоты, микроэлементы), необходимые для восстановления поврежденных земель. (Институт экологии и генетики микроорганизмов).
Описано новое биологическое свойство микроорганизмов, направленное на инактивацию природного биологически активного дипептида карнозина. Расшифрована биологическая роль антикарнозиновой активности патогенных микроорганизмов в реализации феномена персистенции бактерий. (Рис. 19 ). Предложен оригинальный методический прием определения антитрипсиновой активности микроорганизмов, играющей роль в формировании и поддержании микробного ценоза толстой кишки человека. Проанализированы распространенность и выраженность антитрипсинового признака у анаэробных и аэробных бактерий. Полученные данные являются новыми, раскрывают механизмы формирования и обеспечения стабильности биоценозов человека. Разработаны функциональные модели активации фагоцитов человека, учитывающие гидрофобность поверхности фагоцитируемых бактерий (Еscherichia coli, Staphylococcus aureus) и её подверженность модификациям при опсонизации сывороточными компонентами. (Институт клеточного и внутриклеточного симбиоза).
Дана количественная оценка радиоактивного загрязнения воды, донных отложений, пойменных почв и гидробионтов рек Теча и Исеть, находящихся под длительным влиянием жидких сбросов ПО"Маяк". Разработаны математические модели, описывающие распределение долгоживущих радионуклидов в обследованной части Обь-Иртышского речного баcсейна. На основе анализа изотопных отношений построен ряд подвижности в воде биологически важных радионуклидов (90Sr > 239, 240Pu > 137Cs). (Институт экологии растений и животных).
ФИЗИОЛОГИЯ ВИСЦЕРАЛЬНЫХ СИСТЕМ. Методом многоэлектродного картографирования установлено, что у животных с последовательным (лягушка), вспышечным (курица, голубь, овца) и промежуточным (собака, кролик) типами активации миокарда последовательность реполяризации эпикарда желудочков определяется локальными длительностями возбужденного состояния (период активация - восстановление) и не повторяет последовательности деполяризации миокарда. (Рис. 20 ). Разработаны методы мышечных дуплетов, математического моделирования и мышца-модель, с помощью которых исследована фундаментальная биомеханическая характеристика (связь сила-скорость) элементов неоднородной миокардиальной системы до и после взаимодействия составляющих ее элементов. Все три метода показали, что существуют характерная временная задержка и последовательность возбуждения элементов дуплета, при которых устраняются исходно большие различия их связей сила-скорость. Полученные результаты объясняют широкий класс биомеханических явлений в сердце и дают основу для понимания принципов пространственно-временной организации сокращения миокарда. Показано, что ведущую роль в кальциевом метаболизме кардиомиоцитов на ранних стадиях развития (эмбрион цыпленка) играют Т-тип кальциевых каналов и Na+ - Ca2+ - обмен, а в процессе созревания миокарда ведущая роль в регуляции механической функции переходит к L-типу кальциевых каналов и саркоплазматическому ретикулюму. (Институт физиологии).
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА И ЖИВОТНЫХ. Установлено, что сокращение функциональных резервов иммунно-гормональной регуляции у человека в дискомфортных климатических условиях Севера коррелирует со снижением содержания фосфолипидов высокой плотности в сыворотке крови, нарушением рецепторной активности иммунокомпетентных клеток и дисбалансом содержания в крови свободных фракций тиреоидных гормонов. Электрокардиографическое обследование долгожителей Севера (старше 80 лет) выявило в 60% случаев высокую стабильность сердечного ритма, низкий коэффициент вариации кардиоинтервалов R-R, что свидетельствует о снижении лабильности функции синусового узла. Ограничение диапазона колебаний сердечного ритма носит адаптивный характер, уменьшая перенапряжение работы сердца в экстремальных ситуациях и пролонгируя продолжительность жизни. Исследование влияния нагрузок спортивного типа на показатели деятельности сердечно-сосудистой и дыхательной систем у детей (8 - 16 лет) в условиях Севера показало, что регулярные физические нагрузки способствуют повышению эффективности газообменных процессов в легких, но усиливают неблагоприятные изменения уровня артериального давления и показателей физической работоспособности в весенний период. (Рис. 21). (Институт физиологии).
ФИЗИОЛОГИЯ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНОЙ И РЕПРОДУКТИВНОЙ СИСТЕМ У ПРОДУКТИВНЫХ ЖИВОТНЫХ. В опытах in vivo на овцах установлено, что внутривенная нагрузка ацетазоламидом полностью прекращает всасывание ионов кальция из временно изолированного рубца-сетки. Предполагается, что данные ионы переносятся через апикальные мембраны клеток эпителия этого органа в обмен на ионы водорода эндогенного происхождения. Эксперименты на северных оленях с анастомозами протока околоушной слюнной железы свидетельствуют об усилении гепатопаротидной циркуляции азота у животных в зимний период по сравнению с летним: доля общего азота, секретируемая слюнными железами в рубцовую полость, от количества, поступающего с кормом, составляет зимой 45%, а в летнее время -10% . Показано, что ограничение двигательной активности молодняка крупного рогатого скота в раннем постнатальном онтогенезе после предварительного выращивания их на свободном содержании вызывает стрессовые явления в организме растущих животных. Об этом свидетельствует выраженное торможение жвачки при повышении пищевой активности, изменение клеточного и белкового состава крови. (Институт физиологии).
ФИЗИОЛОГИЯ СИСТЕМЫ КРОВИ И ИММУННОЙ СИСТЕМЫ. Разработан общий метод выделения пектиновых полисахаридов из растительного сырья (ряски, смолевки и пижмы). Дана их структурно-химическая характеристика и установлено, что они обладают выраженным иммуномодулирующим действием. На лабораторных животных показано, что лемнан, пектин ряски малой, при пероральном введении усиливает адгезивную способность перитонеальных макрофагов и увеличивает фагоцитарную активность нейтрофилов крови. Силенан из смолевки и танацетан из пижмы инициируют респираторный "взрыв" и секреторную дегрануляцию в фагоцитах крови. Выброс миелопероксидазы из перитонеальных макрофагов вызывается нейтральными гликанами независимо от содержания кальция в инкубационном растворе. Кальцийзависимые пектины макрофагов не взаимодействуют с нейтральными полисахаридами растений. (Институт физиологии).
Разработана новая методология морфологического анализа биоразнообразия и морфогенетической дивергенции на внутривидовом уровне, позволяющая реконструировать генезис структуры вида, осуществлять поиск микрофилогенетических связей и проводить популяционный мониторинг в техногенной среде. Работа удостоена премии РАН им. А.Н. Северцова 1999 года. Обобщены результаты двадцатилетних исследований связи генетической, демографической и пространственной структур популяций разных видов бесхвостых амфибий в различных условиях среды. Впервые строго доказано, что экологическая структура обеспечивает стабильность популяций при резких колебаниях условий существования, препятствуя действию генетико-стохастических процессов. (Институт экологии растений и животных).
Обобщен с использованием системного подхода материал 40-летних биоценологических исследований сеяных трав в высотно-европейской тундре. Показано, что прекращение агротехнического воздействия приводит к преобразованию долголетних высокопродуктивных фитоценозов в естественные тундровые.(Рис. 22 ). При этом отмечен более медленный темп преобразования почвы, которая приобретает черты тундровой торфяно-глеевой с малой мощностью продуктивного слоя. Полученные данные развивают представления о биологической сущности почвы, её функциональных связях с растительным сообществом и субстратным живым комплексом. Проведено комплексное изучение водных и наземных экосистем на территории Ненецкого государственного заповедника (восточная часть Малоземельской тундры) с применением космических снимков и маршрутных обследований. Выявлены основные типы растительных сообществ , дана оценка их разнообразия и структуры, установлены важнейшие спектральные характеристики. Подготовлена серия крупномасштабных карт, отражающих современное состояние природных экосистем. Разработаны рекомендации по охране различных природных комплексов заповедника. Полученные результаты являются. первой экспертной оценкой состояния экосистем региона. (Институт биологии).
Впервые использован популяционный подход для анализа реакции эпи-фитных лишайников на атмосферное загрязнение. На примере доминирующего вида выполнено полное количественное описание жизненного цикла при разных уровнях токсической нагрузки. Определены критические стадии цикла и вскрыты популяционные механизмы антропогенной трансформации эпифитного лишайникового покрова.(Рис. 23 ). На примере одуванчика лекарственного установлено наличие различных стратегий адаптации к токсической нагрузке у двух совместно обитающих форм: при максимальном загрязнении одна форма продуцирует более жизнеспособные семена, тогда как семенная генерация другой обладает более высокой металлоустойчивостью. В природных популяциях грызунов обнаружено возрастание хромосомной и онтогенетической нестабильности, вызванное повышенным содержанием в окружающей среде естественных и техногенных альфа-излучателей, в первую очередь, радона и плутония. (Институт экологии растений и животных).
Исследована флора эпифитных лишайников в лесных ландшафтах устьевой области бассейна р.Северная Двина. Выявлены изменения, происходящие под воздействием промышленных эмиссий. Показана аккумулирующая способность видов-доминантов и установлены зависимости типа "доза - эффект" параметров эпифитного лишайникового покрова от концентраций серосодержащих соединений и тяжелых металлов. (Институт экологических проблем Севера).
В условиях Среднего Урала впервые установлены особенности адаптации древесных растений к неоэкотопам золоотвалов и горных отработок месторождений алмазов. Выявлено, что наиболее существенной трасформации подвержены корневая система древесных растений и особенности формирования микоризы. (Рис. 24, 25). Кроме того, в более раннем возрасте наступает плодоношение (семеношение) у основных лесообразующих видов - сосны обыкновенной и белых берез. Полученные данные открывают новые перспективы в области разработки экологических основ лесной рекультивации для создания устойчивых культурных дендроценозов. (Ботанический сад).
Проведена инвентаризация микробных ресурсов, поддерживаемых в ре-гиональной профилированной коллекции алканотрофных микроорганизмов Института экологии и генетики микроорганизмов. Разработана молекулярная технология на основе полимеразной цепной реакции для детекции in situ биоразнообразия бактерий рода Rodococcus. По результатам проведенной систематической ревизии коллекционного генофонда подготовлена информация для включения в сводный каталог российских коллекций микроорганизмов. Исследована уникальная группа углеводородокисляющих микроорганизмов, обитающих в грунтовых водах. Выделена чистая культура мезофильных алкалофильных аэробных микроорганизмов, которые являются калийзависимыми галофилами, не синтезирующими каротиноиды в отличие от типичных галофилов. Предположительно выделен новый род мезофильных экстремально галофильных аэробных бактерий (Potassobacterium). (Институт экологии и генетики микроорганизмов).
Установлены особенности биологических характеристик бактерий-симбионтов в условиях их совместного культивирования. Показано, что характер межбактериальных связей зависит от экологической ниши, состояния микробного биоценоза (эубиоз, дисбиоз) и течения инфекционного процесса. Впервые у природной микрофлоры открытого водоема выявлена антикомплементарная активность и определены её распространение и выраженность. Показано, что антикомплементарная активность водоемной микрофлоры участвует в формировании качества природных и питьевых вод и может быть использована как один из индикаторов её экологического состояния. (Институт клеточного и внутриклеточного симбиоза).
ИЗУЧЕНИЕ, ОХРАНА И РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЖИВОТНОГО МИРА. Составлен фаунистический список панцирных клещей таежной (190 видов) и тундровой зон (33 вида). Зарегистрированы 22 новых для Европейского Северо-Востока и 2 новых для России вида. Впервые изучена структура и динамика населения панцирных клещей - обитателей лишайников. Показана возможность использования панцирных клещей в целях биоиндикации и биомониторинга. (Институт биологии).
ПРОБЛЕМЫ ГИДРОБИОЛОГИИ И ИХТИОЛОГИИ. Разработана методология прогнозирования демографической структуры популяций сиговых рыб Нижней Оби , базирующаяся на оценках численности покатных личинок, условий нагула личинок в пойменных водоемах, выживания молоди в различные периоды онтогенеза, скорости созревания генераций, качественного состояния производителей и их распределения по нерестилищам. Впервые проведена детальная инвентаризация флоры водорослей различных типов водоемов Челябинской области. Выявлены 105 новых видов альгофлоры Ураьского региона. (Институт экологии растений и животных).
На основе эколого-фаунистических исследований бентоса, дрифта и питания рыб показано, что притоки р.Северная Двина в области Тиманского кряжа приурочены к территориям, не подверженным постмаксимальным оледенениям. Проведена ревизия гидробиологического районирования и видового разнообразия водных беспозвоночных региона. Исследованы таксономический состав, сезонные изменения численности и биомассы веснянок. Анализ размерно-возрастной структуры популяций показал, что однолетний тип жизненного цикла массовых видов протекает без зимней остановки процессов роста. Определена биоиндикационная значимость и роль веснянок в питании рыб. (Институт биологии).
По данным многолетнего изучения структуры и функционирования зоопланктонных сообществ озер центральной части Ильменского заповедника. Выявлены виды-биоиндикаторы эвтрофирования и загрязнения воды. Дана оценка экологического состояния охраняемых объектов. (Ильменский заповедник).
На основе анализа патологических структур древесины хвойных разработана методика датировки и реконструкции экстремальных климатических событий (заморозков, резких летних похолоданий, холодных вегетационных периодов). Для Полярного Урала произведена реконструкция интенсивности климатических экстремумов за последние 600 лет. (Рис. 26, 27 ). Выявлены пространственные закономерности реакции прироста древесных растений на воздействие важнейших климатических факторов в субарктических районах Евразии. Для пяти секторов Субарктики произведены погодичные реконструкции температуры летних месяцев и осадков в различные сезоны года за последние 300 лет. (Институт экологии растений и животных).
В результате градиентного геногеографического анализа хвои из 21 сообщества сосны обыкновенной вдоль трансконтинентального географического профиля Швеция-Восточная Сибирь показана значительная степень генетической дифференциации популяций в ареале этого вида. Выделены четыре блока -скандинавский, восточноевропейский, западносибирский и южносибирский, которые обладают общностью и спецификой генофонда. (Рис. 28). (Ботанический сад).
ПАЛЕОБИОЛОГИЯ И ЭВОЛЮЦИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА. Впервые с использованием сверхточного радиоуглеродного индивидуального датирования остатков грызунов однозначно доказана синхронность существования в позднеплейстоценовых гиперборейных экосистемах видов, потомки которых в современное время обитают в очень контрастных по природным условиям зонах тундры, степи и пустыни. (Институт экологии растений и животных).
Впервые в России на основе разработанной концепции Красной книги почв для степных регионов с интенсивным хозяйственным освоением территории составлена книга почвенных эталонов ( “Красная книга почв Оренбургской области”). В ней заложена научно-правовая база для сохранения почвенного разнообразия. Почвенные эталоны рассматриваются в качестве стандартов для сравнения с ними почв, подверженных различным видам деградации. (Институт степи).
|
|
Адрес Новости История Структура События Результаты-архив Разработки Конкурсы Мероприятия Газета Web-сайты |
|
И.о.главного ученого секpетаpя УрО РАН,
д.э.н., д.ф.-м.н. Попов Евгений
Васильевич
E-mail: popov@prm.uran.ru
Тел:(3432)74-07-47