ЛАБОРАТОРИЯ ФИЗИОЛОГИИ АВТОТРОФНЫХ ОРГАНИЗМОВ

Научный руководитель: к.б.н. А.В. Скрипцова.

По состоянию на март 2018 года численность составляет 12 человек.

Лаборатория (тогда называлась лаборатория фотосинтеза) была создана в 1974 г. Э.А. Титляновым. Основным направлением исследованием в то время было изучение фотосинтеза водорослей, направленности фотоассимиляционных процессов и потока первичных метаболитов, адаптации морских макроводорослей к высоким и низким интенсивностям света. Позднее в конце 1980-х годов расширяется спектр объектов исследований, наряду с водорослями сотрудники начинают изучать процессы адаптации и продукционные возможности герматипных кораллов и морских трав. В 1995 г. лаборатория переименована в Лабораторию физиологии водных растений, а в 2009 г. - в Лабораторию физиологии автотрофных организмов. В 2015 г. после реорганизации Института биологии моря в Национальный научный центр морской биологии название лаборатории вновь сменилось, и сейчас она называется Лаборатория автотрофных организмов.

Лаборатория проводит фундаментальные и прикладные научные исследования по следующим направлениям:

• биоразнообразие морских макрофитов,
• сохранение и рациональное использование морских автотрофных организмов,
• механизмы адаптации морских автотрофных организмов и их сообществ,
• эколого-физиологические основы первичной продукции морских автотрофов,
• морские биотехнологии и марикультура водорослей.

Целью деятельности лаборатории является:

• Изучение функционирования и динамики морских фитоценозов и их взаимодействия с окружающей средой.
• Изучение механизмов устойчивости и адаптации морских автотрофных организмов к меняющимся условиям среды.
• Разработка теоретической основы для оценки состояния и направленности изменений сообществ морских автотрофных организмов (морских трав, водорослей и герматипных кораллов).
• Разработка технологических основ культивирования промысловых макроводорослей.

Для анализа структуры и динамики сообществ используются стандартные гидробиологические методы (метод пробных площадок и гидробиологических разрезов), анализ физиологического состояния автотрофных организмов проводится с использованием методов переменной флюоресценции хлорофилла а (метод насыщающего импульса), оксиметрии, для оценки антиоксидантного потенциала и содержания вторичных метаболитов (фенольных соединений, полисахаридов, микоспорин-подобных аминокислот) используются стандартные спектрофотометрические методы.

Объекты исследования: морские травы, морские макроводоросли, морские фитоценозы, промысловые и потенциально промысловые водоросли, герматипные кораллы.

Исследования проводятся в морях умеренных и тропических широт.

Текущие исследования:

2015-2017 г. Адаптация морских автотрофных организмов к изменению климатических и антропогенных условий среды: физиологические, биохимические и экологические аспекты.

Цель - выявление механизмов устойчивости и адаптации морских макроводорослей к действию природных и антропогенных факторов и направленности сукцессионных процессов в донных сообществах морских макрофитов.

В ходе исследования проводилось изучение локальных альгофлор прибрежных вод тропических и умеренных широт, изучение адаптации морских макрофитов к воздействию высоких интенсивностей света, УФ радиации, повышению температуры воды, а также сезонной динамики содержания сульфатированных полисахаридов с целью определения ведущих эндогенных и экзогенных факторов, регулирующих их накопление.

2018-2020 г. Адаптация морских автотрофных организмов и их сообществ к меняющимся условиям среды.

Актуальность данного исследования связана с необходимостью выявление факторов, механизмов и закономерностей функционирования и динамики экосистем, разработка теории формирования их адаптивных стратегий сообществ их формирующих. Естественные биологические сообщества являются саморегулирующей системой. Их адаптация при изменении условий обитания происходит за счет постепенной изменении ценотической роли видов в сообществе. Эти изменения связаны с различной способностью видов, формирующих сообщество, адаптироваться к изменению условий существования и поддерживать максимальный уровень первичной продукции в новых условиях.

Целью представленной работы является выявление факторов и механизмов, регулирующих разнообразие видов, структуру, продуктивность и динамику сообществ морских бентосных автотрофных организмов.

Проекты РФФИ за последние 5 лет (2013-2018 г.г.):

• Роль сульфатированных полисахаридов в метаболизме реактивного кислорода морских макроводорослей умеренных широт, №14-04-00973а, 2014-2016, Руководитель Скрипцова А.В.
• Трудноразличимые видовые комплексы макроводорослей побережья северо-западной Пацифики, № 16-04-00257, 2016-2018 гг. Руководитель Калита Т.Л.

Основные результаты исследований с 2010 по 2018 г.г.:

1. Изучены динамика и механизмы адаптации и устойчивости морских растений и симбиотических автотрофных кораллов к видимому свету в световом диапазоне их обитания.
2. Обнаружены и изучены механизмы защиты красных и зеленых водорослей от высоких интенсивностей видимого и ультрафиолетового света.
3. Исследованы стрессовые реакции морских макрофитов и герматипных симбиотических кораллов на действие яркого света, высокой температуры и пониженной солености воды.
4. Впервые найдены и описаны 2-3 и 6-суточные ритмы деления и деградации зооксантелл в симбиотических кораллах, а также 2-3-суточные циклы роста, фотосинтеза и деления ядер у красных и зеленых макроводорослей умеренных широт.
5. Впервые обнаружено и изучено переваривание белков и нуклеиновых кислот симбиотических зооксантелл их хозяином – клетками коралловых полипов.
6. Впервые показано, что максимальное накопление сульфатированных фукозосодержащих полисахаридов (фукоиданов) в талломах бурых водорослей происходит во время развития органов размножения, что является общей закономерностью для фукусовых и ламинариевых водорослей.
7. Впервые показано, что присутствие фотосинтезирующих симбионтов в тканях кораллов на ранних стадиях их развития негативно влияет на их устойчивость к УФ радиации, что является причиной массовой гибели личинок кораллов, которые передают симбионты прямым путем (от родителей к потомству), во время нереста в стрессовых условиях.

Результаты прикладных исследований:

В качестве источника ламинарана - полисахарида, имеющего практическое применение, предложена нитчатая бурая водоросль Стреблонема (Streblonema sp.). Предложена двухэтапная технология ее культивирования в контролируемых условиях, позволяющая получать значительную биомассу с высоким (до 30% от сух. массы водоросли) содержанием полисахарида.

Лаборатория сотрудничает с ведущими научными организациями России и других стран: ТИБОХ ДВО РАН и ДВФУ (Владивосток), Институт Океанографии (IOCAS) и Институтом океанологии Южно-Китайского моря (Institute of Oceanology of the South China Sea) Китайской академии наук, Тропическим биосферным исследовательским центром университета Рюкю (Япония).

Сотрудники участвуют в престижных всероссийских и международных конференциях.

Информация подготовлена научным руковдителем Лаборатории физиологии автотрофных организмов к.б.н. А.В. Скрипцовой.