Слайд 1 - ЛИН СО РАН

ЛИН СО РАН
Системная лимнология
д.б.н., проф. Е.В. Лихошвай
1
Содержание лекции:
1. Эволюция геосферы и биосферы.
2. Системная биология океана.
3. Системная лимнология.
4. Дискуссия «Что делать?»
2
Ранняя Земля
3
astronovosti.ru
Ранние стадии эволюции геосферы и биосферы определяются
тремя взаимосвязанными причинами:
1) остывание поверхности и недр (мантии) Земли;
2) окисление поверхности;
3) периодические и сопряженные колебания условий в геосфере и
биосфере.
4
3,5 млрд л.н. - самые ранние микрофоссилии
(прокариоты)
2,7 млрд л.н. - появление фотосинтеза
(цианобактерии)
2,1 млрд л.н. – появление эукариот
<1 млрд л.н. и далее – серийные эндосимбиозы,
появление хромист
1,0 млрд л.н. – появление многоклеточных
организмов
550 млн л.н. – появление скелета у животных
450 млн л.н. – выход растений и животных на
сушу
240 млн л.н. - появление диатомей
Maruyama et al., 2007)
Добрецов, 2009
5
Эволюция биосферы Земли
MBGB —
современная
биоразнообразная
глобальная
биосфера.
Добрецов, 2009; Заварзин, 2001
6
Yoon et al., 2003
Keeling, 2013
7
Роди́ния (от рус. Родина[1] либо
от рус. родить[2]) —
гипотетический суперконтинент,
предположительно
существовавший в
протерозое — эоне докембрия.
Возник около 1,1 миллиарда лет
назад и распался около 750
миллионов лет назад.
Паннотия — гипотетический
суперконтинент, существовавший
приблизительно с 600 по 540 миллионов
лет тому назад. Впервые описан Иэном В.
Д. Диэлом (Ian W. D. Dalziel) в 1997 году.
Википедия
8
Для того, чтобы объяснить наличие отложения
ледниковых осадков в тропических широтах
была создана гипотеза “snowball earth”
Joe Kirschvink, a biomagnetist and
paleomagnetist at the Caifornia Institute of
Technology in Pasadena, USA,
Как могла сохраниться жизнь на замерзшей Земле ?
www.snowballearth.org/life.html
10
Крупнейшие вымирания в истории Земли:
•440 млн лет назад — ордовикско-силурийское
вымирание — исчезло более 60 % видов морских
беспозвоночных;
•364 млн лет назад — девонское вымирание —
численность видов морских организмов сократилась на
50 %;
•251,4 млн лет назад — «великое» пермское вымирание,
самое массовое вымирание из всех, приведшее к
исчезновению более 95 % видов всех живых существ;
•199,6 млн лет назад — триасовое вымирание — в
результате которого вымерла, по меньшей мере, половина
известных сейчас видов, живших на Земле в то время;
Lystrosaurus
de.wikipedia.org
•65,5 млн лет назад — мел-палеогеновое вымирание —
последнее массовое вымирание, уничтожившее шестую
часть всех видов, в том числе и динозавров.
•33,9 млн лет назад — эоцен-олигоценовое вымирание.
Википедия
11
Эволюция биосферы и температура поверхности Земли
(Bounama et al., 2004)
12
Особенности эволюции морского планктона
(Smetacek, 2012):
•Короткая вегетативная фаза
•Избегание выедания
13
14
15
16
17
Основная идея системной морской биологии:
от молекул - к экосистемам
18
Лимнология - наука о физических, химических и биологических аспектах озер
и других пресных водоёмов, в том числе и водохронилищ.
Limnology (/lɪmˈnɒlədʒi/ lim-NOL-ə-jee; from Greek: Λίμνη limnee, "lake"; and
λόγος, logos, "knowledge"), also called freshwater science, is the study of inland
waters. It is often regarded as a division of ecology or environmental science. It
covers the biological, chemical, physical, geological, and other attributes of all
inland waters (running and standing waters, both fresh and saline, natural or manmade). This includes the study of lakes and ponds, rivers, springs, streams and
wetlands.
Википедия
19
Объем Байкала 23 000 куб. км, в нем:
Нерпа
100 тыс. голов
Ихтиофауна 61 вид:
омуль
малая голомянка
большая голомянка
> 50 млрд. экз.
0,36 млрд экз.
20-40 млрд экз.
7-11 млрд экз.
Селенгинский район: 60 423 тыс.экз., 13328 т
2000 in
1000 in
500 ind
100 ind
50 ind/
0 км
50 км
0 ind/h
Зоопланктон (коловратки, копеподы, макрогектопус) > 4,64 х 10 в 14 степ. экз.
Фитопланктон
до 1 млн кл. в мл
Бактериопланктон
до 10 млрд кл. в мл
Фаги/вирусы
20
Схема эволюционных событий
диатомей на основании
объединения палеонтологических
данных (по Krebs, 1994; Philippe et
al., 1994; Sorhannus et al., 1995).
21
Подледныйподледного
планктон в
одной точке
Изменчивость
планктона
в оз.отбора
Байкал
26 февраля 2013 г.
4 апреля 2013 г.
22
Диатомовые и золотистые водоросли
Динофитовые Gymnodinium baicalense
Видоспецифический симбиоз
Обрастания диатомеи на циклопе
Cyclopum colensis
Synedra cyclopum
Масштаб: 1 - 100 мкм;
23
2-4 - 10 мкм.
Диатомовые на остракодах
1a
1b
1a. Поверхность створки
остракоды
Pseudacandona
gajewskajae.
1b. Диатомея Cocconeis
neothumensis.
1c. Диатомея Achnanthidium
sibiricum.
1b
1c
24
Одноклеточные симбионты моллюсков
Choanomphalus maacki - легочные брюхоногие
моллюски, эндемик
Benedictia baicalensis - переднежаберный
брюхоногий моллюск, эндемик
Инфузории, обитающие в кишечнике этих
брюхоногих моллюсков.
В почке этих моллюсков рода обитают эндемичные
для Байкала роды и виды цилиат:
1 - Cotensicoma manticola
2 - Baikalothigma viridis
25
Т.Я. Ситникова
Ассоциация бактерий с планктонными диатомеями в природных пробах
Масштаб – 10 мкм
Ю.Р. Захарова
26
Ротовой аппарат Epischura baicalensis
содержимое желудка
обломки диатомей
Интеграционный проект СО РАН № 95, 2009-2011 гг.
Е.Ю. Наумова
27
Устав ЛИН СО РАН:
Основные научные направления деятельности Института:
– Лимнология: механизмы образования, биоразнообразие, эволюция озерных систем;
– Современное состояние и прогноз развития водоемов и водотоков суши;
– Живые системы: комплексное исследование гидробионтов методами классической и
молекулярной биологии и смежных наук.
Системная лимнология
Модель
Механизмы
Cвязи
28
Towards an ‘Ocean Systems Biology’
Eric Karsenti, Molecular Systems Biology, 8; 575;
published online 27 March 2012;
doi:10.1038/msb.2012.82012
Eric Karsenti,
Sample collection on Tara.
Развитие системной лимнологии
Марина Масленникова,
Отбор проб системой батометров карусели SBE-32
в оз. Байкал, НИС «Верещагин».
29
Спасибо за внимание!
30
«Что делать?»
31
32
33
34
35
36