Лимнология и биология пресноводных экосистем

Термогидродинамические процессы в Ладожском озере: верификация 3D модели

2025-09-25T00:15:01+08:00

Представлены результаты адаптации к условиям Ладожского озера трехмерной математической модели гидродинамики внутреннего моря с последующей ее верификацией по данным натурных и дистанционных измерений. При адаптации построена сферическая расчетная сетка типа B с пространственным разрешением 1км×1км. Уравнение состояния морской воды заменено на уравнение слабоминерализованной воды с максимумом плотности при температуре, близкой к 4 °С. Реализована процедура расчета поступления тепла и растворенных веществ в озеро через жидкие границы с водами притоков. Учтен сток реки Невы. Атмосферный форсинг из реанализа NCEP/NCAR с пространственным разрешением 2,5°×2,5° заменен на европейский аналог ERA5 с разрешением 0,25°×0,25°. Верификация новой версии модели выполнена для трех районов озера - южного мелководного (≤ 40 м), центрального (~50 м) и северного глубоководного с глубинами до 230 м. Для оценки влияния климатических изменений на термогидродинамические процессы расчеты проводились с 1990 по 2020 г. Для верификации использовались как данные контактных измерений Института озероведения РАН, так и снимки со спутников NOAA и MODIS Terra/Aqua. Результаты верификации показали, что модель адекватно воспроизводит основные особенности термогидродинамических процессов в Ладожском озере, а именно: вертикальную термическую структуру водной массы озера, начало формирования и распространения вертикальной фронтальной зоны - термобара. Учет вод притоков позволяет проследить их дальнейшее распространение в озере. Замена атмосферного форсинга привела к значительному улучшению расчетов ледовой обстановки в озере. Результаты верификации новой версии модели следует признать удовлетворительными. Также отмечены и недостатки модели.

Eutrophication-driven Trichodesmium erythraeum blooms in Karimunjawa National Park, Indonesia

2025-07-18T22:19:25+08:00

Harmful algal blooms (HABs) are increasingly frequent due to anthropogenic nutrient enrichment, posing significant ecological and economic threats. It includes hypoxia, toxin production, and a decline in tourism due to odour pollution. This study investigates the HAB event in Karimunjawa National Park (KNP) on September 19, 2023, attributed to nutrient loading from inadequate wastewater treatment in the shrimp pond. The bloom coincided with the shrimp harvest season, indicating a strong correlation between pond effluents and coastal eutrophication. To identify the dominant algal species and primary environmental drivers of bloom formation, nutrients and water quality parameters were analysed using field and satellite observations from three locations in KNP. Pearson’s correlation analysis was applied to assess linear relationships among variables, while principal component analysis (PCA) was employed to determine key contributors to HAB development. The findings indicate that Trichodesmium erythraeum was the dominant bloom-forming species, proliferating due to biogeochemical imbalances induced by excessive nutrient enrichment. Phosphate (r=0.952), silicate (r=0.832), ammonia (r=0.670), and nitrate (r=0.653) were identified as key factors influencing bloom dynamics. Lower ammonia concentrations suggest uptake by phytoplankton, whereas microbial decomposition contributed to elevated phosphate levels. Additionally, high sunlight exposure (r=0.877) and low-currents hydrodynamic conditions (r=0.197) further facilitated bloom persistence. These findings underscore the urgent need for enhanced wastewater management policies in shrimp ponds and stricter environmental policies to mitigate future HABs occurrences and protect marine ecosystems and coastal economies.

Blood cell morphology of the Mediterranean pond turtle (Mauremys leprosa Schweigger, 1812) from contrasting habitats in northeastern Algeria

2025-07-31T23:47:49+08:00

We examined the blood cell profiles of the Iberian pond turtle, also known as the Mediterranean pond turtle (Mauremys leprosa) in two habitats in northeastern Algeria with markedly contrasting water quality. Blood smears were prepared from 38 adult turtles collected at a polluted reference site (Bouhamra) and an unpolluted site (Brabtia). Differential leukocyte counts and erythrocyte morphometrics (length, width, and surface area) were quantified. At Brabtia Reserve, heterophils were the most abundant leukocyte type (41.35%), followed by lymphocytes (27.54%) and monocytes (10.16%). At the Bouhamra site, heterophils are also dominant (57.86%), followed by monocytes (21.40%) and lymphocytes (12.80%). The average ratio of heterophils to lymphocytes (H/L) was 4.39 in the polluted site, Bouhamra, which is about three times higher than the ratio of 1.60 in the pristine, indicating elevated physiological stress. Erythrocyte dimensions differed significantly between sites. In turtles from Brabtia, mean erythrocyte length, width, and surface were 24.10 µm, 13.68 µm, and 260.97 µm², respectively. Corresponding values in turtles from the degraded habitat (Bouhamra) were larger (25.07 µm, 13.96 µm, and 274.95 µm²). Nuclear length, nuclear width, nuclear surface, and nuclear shape index (NL/NW) did not vary between habitats. Our results show that contamination mainly affects the size of red blood cells, while the morphological parameters of the nucleus remain stable. The higher H/L ratio at the polluted site (Bouhamra) also supports the use of leukocyte profiles as solid indicators of chronic environmental stress in freshwater turtles.

Слабоосновный флуоресцентный краситель для прижизненной окраски кальциевых структур в живых организмах

2025-11-02T18:00:07+08:00

Прижизненные красители, способные окрашивать формирующиеся скелетные элементы из карбоната или фосфата кальция, содержат карбоксильные группы, способные к взаимодействию с ионами кальция. Данные красители востребованы как в исследованиях механизмов биоминерализации, так и при введении меток в рыб и моллюсков при экологических и аквакультурных экспериментах. В то же время, молекулы красителей, несущие отрицательный заряд, например, кальцеина, плохо проникают через клеточные мембраны, что приводит к необходимости использования высоких концентраций, вызывающих токсические эффекты и неспецифическую окраску. В данной статье разработан эффективный метод синтеза нового флуоресцентного красителя QE2, содержащего слабоосновную аминогруппу и две карбоксильные группы в форме метиловых эфиров, способных к гидролизу в слабощелочной среде или под действием ферментов. Флуоресценция QE2 и продукта его гидролиза существенно зависит от полярности среды, усиливаясь в неполярном окружении с одновременным смещением испускания из зелёно-голубой в синюю область. Краситель способен легко проникать в живые клетки, что показано на примере культуры динофлагеллят. Культивирование организмов с кальциевыми скелетами (гастроподы, рыбы) в присутствии QE2 приводит к флуоресцентному окрашиванию зон роста (устья раковин гастропод, элементы скелета и плавников рыб). Краситель QE2 может найти применение для отслеживания зон кальциевой минерализации, оценки полярности клеточных органелл, введения меток в рыбы для экспериментов в области экологии и аквакультур, окрашивания клеточных культур и скелетных элементов для исследования методом конфокальной микроскопии.

Invasive fish and its consequences in the freshwater ecosystem of undivided Midnapore, West Bengal, India

2025-06-04T22:21:35+08:00

A primary goal of the current study is to conduct a complete survey of the diversity of freshwater exotic fish in Midnapore, West Bengal, India, with special attention paid to their effects on local fish species. Freshwater fish species from all the blocks in the three districts under study have been surveyed. According to observations, there are 14 foreign freshwater fish species in the research region, classified into 12 genera and 7 families. Two species, Barbonymus gonionotus and Piaractus brachypomus, are recorded for the first time from the study area and are comparatively recent phenomena. Most exotic fish species (12 species) were introduced in India as food fish for aquaculture purposes; two species were introduced for mosquito control for their larvicidal feeding habits. Of the twelve food fishes, three are also used in aquariums as pet fish among the residents of the study area. The ecological consequences of the exotic fish species on local fish diversity is an added criterion of the present investigation. All species in the study area have a complete set of distributional information. Thus, the focus of the current study is on the exotic fish faunal diversity in the study area.

Геномные основы деградации тканей байкальских губок за счет свободно живущих флавобактерий с локусами утилизации полисахаридов, ориентированными на гликаны хозяина

2025-11-20T16:33:15+08:00

В данной работе мы представляем полную последовательность генома штамма Flavobacterium sp. PLB03, выделенного из культуры клеток примморф губки Lubomirskia baikalensis, и сравниваем его с патогенными и свободно живущими представителями рода Flavobacterium. Штамм Flavobacterium sp. PLB03 проявляет выраженную литическую активность в отношении клеток губки, а также вызывает гибель симбиотических микроводорослей (Trebouxiophyceae). Геном Flavobacterium sp. PLB03 имеет длину 5 925 828 п.н. и содержание ГЦ 34,3%. Средняя идентичность нуклеотидов (ANI) 98,9% показала, что штамм Flavobacterium sp. PLB03 имеет наибольшее сходство с Flavobacterium CSZ. Сравнительный геномный анализ штамма и филогенетически родственного рода Flavobacterium показал, что изолированный штамм Flavobacterium sp. PLB03 имеет большой размер генома, характерный для экологического рода Flavobacterium, а соотношение генов пептидаз и гликозидгидролаз составляет 1.8, что позволяет предположить, что штамм Flavobacterium sp. PLB03 обладает характеристиками, сходными с непатогенными штаммами.

Нанопластики как субстрат для роста гриба Lecanicillium coprophilum (Cordycipitaceae, Hypocreales)

2025-12-08T15:00:31+08:00

Антропогенное загрязнение окружающей среды пластиковыми отходами представляет собой одну из наиболее серьезных экологических проблем. Особую опасность представляют нанопластики — частицы размером менее 1000 нм, так как из-за своих малых размеров и высокой удельной поверхности для них характерна высокая биодоступность и токсичность для широкого круга гидробионтов. Многообещающими кандидатами для очистки загрязненных экосистем являются грибы, так как они обладают метаболическими возможностями для расщепления сложных молекул. В данной работе впервые экспериментально изучена способность микромицета Lecanicillium coprophilum использовать наночастицы синтетических полимеров — поливинилхлорида (ПВХ), полистирола (ПС) и полиметилметакрилата (ПММА) — в качестве субстрата для роста. С помощью флуоресцентной микроскопии и учета концентрации полимеров в среде доказано, что данный гриб способен не только адсорбировать нанопластики на поверхности своих гиф, но и вовлекать их в свой метаболизм. Непараметрический дисперсионный анализ (критерий Краскела-Уоллиса) выявил статистически значимые различия накопления биомассы мицелия в среде с разными пластиками при 10°C. Наиболее благоприятным субстратом для роста L. coprophilum оказался ПС. Медианные значения биомассы мицелия демонстрируют устойчивое ранжирование полимеров по степени благоприятности: ПС > ПММА > ПВХ, сохраняющееся при различных температурах культивирования. Также в работе обсуждается ферментативная активность L. coprophilum и возможный вклад ферментов, в частности липаз, в биодеградацию нанопластика данным видом гриба.

Краситель на основе кумарина для прижизненного окрашивания клеточных культур

2025-12-08T11:30:32+08:00

Флуоресцентные красители находят широкое применение в современных биохимических и биологических исследованиях, позволяя, в частности, оценивать функциональное состояние клеток, клеточных компонентов, тканей и организмов. Красители с синей флуоресценцией обладают преимуществом, поскольку их свечение не перекрывается с автофлуоресценцией биологических сред в зелёно-красной области спектра. Целью данного исследования было создание нового доступного синего флуоресцентного красителя, способного проникать в живые клетки. Полученный краситель ZS-833 сочетает в своей структуре синий флуорофор 7-(диэтиламино)кумарин с диметил-2-бутендиоатом. Для оценки возможностей ZS-833 им окрашивали и гетеротрофные, и содержащие собственные пигменты клетки (дрожжи Saccharomyces cerevisiae и динофлагелляты Gymnodinium corollarium). Показано, что ZS-833 способен быстро проникать в оба варианта живых клеток, придавая им яркое свечение в синей и зелёной области спектра. При этом мертвые клетки не окрашивались. Полученные данные позволяют рассматривать ZS-833 в качестве перспективного агента для прижизненного окрашивания клеточных культур и, визуализации клеточных компонентов, в особенности неполярно заряженных.

Унификация геолого-геофизических характеристик гидратоносных структур оз. Байкал

2025-12-19T11:11:32+08:00

Проведена унификация геолого-геофизических характеристик гидратоносных структур озера Байкал. Для этого была собраны и проанализированы все имеющиеся на данный момент времени первичные и обработанные данные. Детально изучено более 400 сейсмоакустических профилей, 50 сонограмм гидролокатора бокового обзора, 60 участков рельефа дна данных многолучевого эхолота и более 1000 первичных описаний кернов донных отложений. В результате определены 6 опорных (модельных, образцовых) гидратоносных структур (2 грязевых вулкана, 2 гидратных холма и 2 сипа), которые наиболее полно характеризуют каждый из перечисленных их типов. Унификация характеристик гидратоносных структур озера Байкал и выделение опорных структур упростит исследования уже известных и поиск новых мест с содержанием в донных осадках приповерхностных газовых гидратов.

Методические аспекты оценки коэффициентов естественной смертности байкальского омуля: на примере селенгинской популяции

2025-12-25T17:26:47+08:00

Научная статья посвящена критическому анализу методов оценки мгновенного коэффициента естественной смертности (MКЕС) байкальского омуля Coregonus migratorius (Georgi, 1775) в контексте управления его промысловым запасом. На основе данных по росту и возрастной структуре была проведена параметризация уравнения Берталанфи. Сравнительный анализ существующих оценок MКЕС, используемых в материалах ОДУ за 2017–2025 гг., выявил их значительную вариативность, приводящую к расхождениям в расчётной биомассе популяции в три раза при равном пополнении. Важным фактором, определяющим динамику численности и биомассы поколений, является экстремально высокая посленерестовая смертность (>90%) у селенгинской популяции. Обоснована применимость теоретических моделей, основанных на инвариантах жизненного цикла в расчетах средних значений МКЕС (Jensen, 1996) исходя из концепции максимального возраста (Шибаев, 2023). Полученная на базе максимального возраста оценка M_ср=0.19 год⁻¹ и соотношение M/K≈1.5 дают более реалистичные прогнозы, согласующиеся с историческими данными промысла. Критерием достоверности любых методов оценки MКЕС должна выступать их согласованность с ключевыми популяционными показателями с учётом пространственной гетерогенности стада.

Хлоропластный геном штамма BAC9706 Chlorella vulgaris, выделенного из озера Байкал

2025-12-30T14:44:54+08:00

В настоящей работе представлена полная последовательность хлоропластного генома зелёной микроводоросли Chlorella vulgaris штамма BAC9706, выделенного из озера Байкал. Хлоропластный геном представляет собой кольцевую молекулу ДНК длиной 161 721 п.н. и содержит 78 белок-кодирующих генов, 33 гена тРНК и 3 гена рРНК. Сравнительный анализ выявил высокий уровень консервативности генного состава и порядка генов по сравнению с другими штаммами C. vulgaris, при этом незначительные различия в основном связаны с интронами и некодирующими областями. Филогенетический анализ, основанный на конкатенированных белок-кодирующих генах хлоропластного генома, показал, что штамм BAC9706 группируется внутри клады C. vulgaris с высокой бутстреп-поддержкой. Полученные результаты указывают на то, что BAC9706 представляет собой байкальский экотип C. vulgaris, а не новый вид.

Вертикальное распределение концентрации растворенного метана в осадках фоновых районов озера Байкал

2025-12-30T14:55:56+08:00

Впервые получены и обобщены вертикальные распределения концентраций растворённого метана в донных отложениях фоновых районов южной, средней и северной котловин озера Байкал вплоть до 3-х метровых глубин осадочного чехла. Вертикальные профили содержания метана на всех станциях имеют сходные черты и характеризуются низкими концентрациями в приповерхностных слоях (не превышающими 1–2 мкМ) и устойчивым ростом содержания метана с глубиной. Максимальные концентрации метана в толще осадка отмечены в средней котловине, несколько меньшие — в южной и на порядок меньшие — в северной котловине. Экспоненциальное снижение концентрации метана в отложениях при приближении к границе дно–вода к одинаково малым значениям независимо от его содержания в толще осадка свидетельствует о его существенном окислении и, как следствие, минимальном влиянии на концентрации метана в придонной воде. Полученные результаты восполняют пробел в знаниях о вертикальном распределении растворённого метана в осадках озера Байкал, и важны для оценки устойчивости углеводородных систем и механизмов их функционирования в условиях холодноводного глубоководного пресноводного водоёма.

Особенности накопления полихлорированных бифенилов в байкальских рыбах (первые результаты)

2025-12-30T15:04:37+08:00

Впервые проведен подробный систематический анализ содержания полихлорированных бифенилов (ПХБ) в различных видах байкальских рыб. Определены уровни накопления индикаторных и диоксиноподобных ПХБ в мышцах пяти видов байкальских коттоидных рыб семейства Cottidae: Limnocottus pallidus, Limnocottus godlewskii, Asprocottus platycephalus, Leocottus kesslerii и Cottocomephorus comephoroides, и двух видов семейства Coregonidae: Coregonus baiсalensis и Coregonus migratorius. Выявлены особенности аккумуляции загрязнителей различными видами рыб в зависимости от их приуроченности к биотопам и пищевой специализации. Рассчитаны суммарные токсические эквиваленты диоксиноподобных ПХБ, концентрации которых в воде озера Байкал крайне низки.