Кафедра общей экологии

42
Кафедра общей экологии Кафедра общей экологии - одна из самых молодых кафедр факультета, она создана в середине 1999 года на основе объединения групп экологов и математиков, ранее работавших на кафедрах гидробиологии и зоологии позвоночных.

Upload: roza

Post on 15-Jan-2016

74 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

Кафедра общей экологии. Кафедра общей экологии - одна из самых молодых кафедр факультета, она создана в середине 1999 года на основе объединения групп экологов и математиков, ранее работавших на кафедрах гидробиологии и зоологии позвоночных. Кафедра общей экологии. - PowerPoint PPT Presentation

TRANSCRIPT

Page 1: Кафедра общей экологии

Кафедра общей экологии

Кафедра общей экологии - одна из самых молодых кафедр факультета, она создана в середине 1999 года на основе объединения групп экологов и математиков, ранее работавших на кафедрах гидробиологии и зоологии позвоночных.

Page 2: Кафедра общей экологии

Кафедра общей экологии

Заведует кафедрой доктор биологических наук, профессор Виктор Николаевич Максимов. На кафедре работают 30 сотрудников, среди которых 9 докторов наук и 10 кандидатов наук.

Page 3: Кафедра общей экологии

Кафедра общей экологии Учебная работа

Кафедра ведет преподавание экологии на биологическом факультете МГУ, а также на философском и геологическом факультетах - профессора и сотрудники кафедры читают 8 различных курсов лекций экологического цикла.

Page 4: Кафедра общей экологии

Кафедра общей экологии Учебная работа

На кафедре создан современный компьютерный класс, на базе которого преподаватели и сотрудники кафедры

ведут общефакультетский курс «Математические методы в биологии» .

Page 5: Кафедра общей экологии

Кафедра общей экологии Учебная работа

На кафедре проходят обучение аспиранты и стажеры. Защищено 7 докторских и 5 кандидатских диссертаций.

Page 6: Кафедра общей экологии

Кафедра общей экологии Учебная работа

При кафедре работает постоянный научный семинар «Популяционная и системная экология» (http://www.sevin.ru/fundecology ).

Page 7: Кафедра общей экологии

Кафедра общей экологии Учебная работа

Ведущий научный сотрудник кафедры д.б.н. Александр Петрович Левич является многолетним руководителем Междисциплинарного семинара по темпорологии при Московском государственном университете (http://www.chronos.msu.ru ).

Page 8: Кафедра общей экологии

Кафедра общей экологии Основные научные направления

• Оценка состояния экосистем по данным экологического мониторинга

• Компьютеризация биологических исследований

• Эволюционная экология жизненного цикла

• Построение концептуальных и математических моделей зональных типов наземных экосистем

Page 9: Кафедра общей экологии

Кафедра общей экологии Экспедиции

Измерения углеродного баланса в кочкарной тундре Аляски.

В рамках международной программы по изучению динамики углеродных потоков, водяного пара и энергии в приземном (пограничном) слое атмосферы в тундровой зоне Берингии сотрудники кафедры проф. Д.Г. Замолодчиков, с.н.с. Д.В.Карелин, с.н.с. О.В.Честных, ст.лаб. А.И.Иващенко ежегодно участвуют в научных экспедициях на Чукотский п-ов и Аляску.

Page 10: Кафедра общей экологии

Кафедра общей экологии Экспедиции

Проф. кафедры А.В.Смуров с 1989 г. принимает участие в экспедициях во Вьетнам, где ведутся работы по теме «"Характеристика экотоксикологического состояния прибрежных биоценозов Южно- Китайского моря (зал. Нячанг и др.).

Взятие проб планктона

Page 11: Кафедра общей экологии

Кафедра общей экологии Экспедиции

Профессор Алексей Меркурьевич

Гиляров и аспиранты кафедры

ежегодно проводят полевые исследования

на Беломорской биостанции МГУ.

Праздник Нептуна

Page 12: Кафедра общей экологии

Кафедра общей экологии

Публикации Результаты научных исследований сотрудников кафедры широко публикуются в научных журналах и монографиях. Опубликовано 14 монографий и 116 статей.

Page 13: Кафедра общей экологии

Кафедра общей экологии Научные связи кафедры

• Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН

• Лаборатория биосферных функций леса Центра по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН

• Отдел мониторинга пресноводных экосистем и палеоэкологии Института глобального климата и экологии Росгидромета и РАН

Page 14: Кафедра общей экологии

Кафедра общей экологии Научные связи кафедры

Центр изучения полиморфизма микроорганизмов Института исследований для развития, г. Монпелье, Франция (L'Institut de recherche pour le développement)

Итало-российский институт экологических исследований и образования, Палермо, Италия (Italo-Russo di Formazione e Ricerche Ecologiche)

Ольденбургский университет им. Карла фон Осецкого ( Carl von Ossietzky Universitat, Oldenburg)

Институт экологии Нидерландов (Netherlands Institute of Ecology, NIOO-KNAW)

Page 15: Кафедра общей экологии

Кафедра общей экологии

Информационные ресурсы кафедры

Сотрудниками кафедры создан и поддерживается

научно-образовательный

портал «Фундаментальная

экология» (http://www.sevin.ru/fundecology/

-отв. Редактор Е.В.Будилова)

Page 16: Кафедра общей экологии

Кафедра общей экологии Информационные ресурсы

кафедры

Сотрудниками кафедры создана и

поддерживается информационная система

"ЭКОЛОГИЯ ПРЕСНЫХ ВОДРОССИИ И СОПРЕДЕЛЬНЫХ СТРАН" 

http://ecograde.belozersky.msu.ru

Отв. редактор Н.Г. Булгаков

Page 17: Кафедра общей экологии

Кафедра общей экологии

Подробнее о некоторых научных исследованиях сотрудников кафедры…

Page 18: Кафедра общей экологии

ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ЭКОСИСТЕМ ПО ДАННЫМ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО

МОНИТОРИНГА

Руководитель: профессор Виктор Николаевич Максимов

Page 19: Кафедра общей экологии

Основные направления деятельности

1. Биоиндикация экологического состояния природных экосистем на основе показателей структуры сообществ.

2. Экологическая диагностика и нормирование внешних воздействий, нарушающих экологическое благополучие природных экосистем.

3. Исследование связей между экологическими группировками гидробионтов в водных экосистемах с помощью методов нетрадиционной статистики.

4. Применение информационных технологий для создания базы знаний в области экологического мониторинга и контроля окружающей среды.

Page 20: Кафедра общей экологии

Анализ данных экологического мониторинга состоит из следующих последовательных этапов:

Page 21: Кафедра общей экологии

В ПОИСКАХ ТЕОРИИ ЭКОЛОГИИ (1)Проф. А.М. Гиляров

Хотя обычно считается, что экология всегда была связана с эволюционными идеями и особенно с

дарвинизмом, анализ содержания экологических работ начиная с 20-х годов ХХ века вплоть до рубежа XX и XXI

веков показывает, что это не так. Гораздо чаще теоретической базой экологии оказывались идущие еще от Г.Спенсера представления о подвижном природном равновесии. Только в 1950-х годах были предприняты

первые попытки рассмотреть жизненный цикл популяций (прежде всего повозрастное распределение вероятности

гибели и размножения особей) как результат естественного отбора, направленного на поддержание существования популяции из поколения в поколение.

Page 22: Кафедра общей экологии

В ПОИСКАХ ТЕОРИИ ЭКОЛОГИИ (2)

Неотъемлемой частью этих исследований, получивших особое развитие уже в 1980-90=х годах,

стал поиск всевозможных компромиссов (трейдоффов) между теми или иными показателями

жизненного цикла (например, выживаемостью молоди и плодовитостью взрослых), а также

«инвариант» - более или менее устойчивых величин, представляющих собой отношение отдельных

параметров. Проблема оптимизации жизненного цикла популяций стала центральной для целого

направления исследований - «эволюционной экологии». Хотя традиционно направление это

связывают с классическим дарвинизмом, оно скорее исходит из представлений о видах, как статических

системах.

Page 23: Кафедра общей экологии

В ПОИСКАХ ТЕОРИИ ЭКОЛОГИИ (3)

Гораздо меньше внимания уделялось эволюции сообществ и экосистем, поскольку эти образования трудно было трактовать как единицы дарвиновского

отбора. Более того, экологи, рассматривающие биосферу как единую биогеохимическую систему, стали говорить о «недарвиновском» характере ее эволюции. По мнению А.М.Гилярова (2003а), для

этого на самом деле нет оснований. Представления Дарвина о свойственном любой популяции

экспоненциальном росте, неизбежно возникающем отсюда дефиците ресурсов, а следовательно -

дифференцированном выживании и размножении особей остаются актуальными при изучении как

эволюции самих организмов (филогенетики), так и процессов развития биосферы как глобальной

экосистемы.

Page 24: Кафедра общей экологии

В ПОИСКАХ ТЕОРИИ ЭКОЛОГИИ (4)

Заметные успехи в экологии последних десятилетий получены с помощью новых

обобщающих подходов и методологий (в том числе - «макроэкологии», обратившейся к более

крупным масштабам пространства-времени). Однако наиболее универсальной методологией для экологии по-прежнему остается дарвинизм, стремящийся объяснить существующий порядок

вещей через его происхождение путем естественного отбора.

Page 25: Кафедра общей экологии

В ПОИСКАХ ТЕОРИИ ЭКОЛОГИИ (5)

Причины успеха дарвинизма в экологии объясняются тем, что теория эта зиждется на принципах, определяющих существование во

времени и в пространстве любой популяции. И экологи, и эволюционисты, в своих объяснениях

обращаются к одним и тем же базовым положениям классического дарвинизма (экспоненциальный рост

численности, неизбежность его остановки из-за нехватки ресурсов и/или пресса хищников, наличие

внутрипопуляционной изменчивости)

(А.М.Гиляров,2003б)

Page 26: Кафедра общей экологии

В ПОИСКАХ ТЕОРИИ ЭКОЛОГИИ

Page 27: Кафедра общей экологии

Красные книги - списки видов животных и растений, находящихся под угрозой вымирания, -

составляются коллективом специалистов на основании экспертных оценок. Решение о

включении того или иного вида (или подвида) в Красную книгу в значительной мере субъективно,

хотя и принимается на основе объективных показателей.

Л.В.Полищук с кафедры общей экологии биофака МГУ впервые в мировой практике обнаружил

строго измеряемые количественные характеристики видов, достоверно

предсказывающие вероятность их включения в Красную книгу. Материалом послужили данные,

собранные в литературе для 90 видов млекопитающих из состава фауны бывшего

СССР, 25 из которых занесены в Красную книгу. Позднее выводы подтвердились на большой

выборке млекопитающих Бразилии.

Page 28: Кафедра общей экологии

Красная книга

Л.В. Полищук (Polishchuk L.V. // Science. 2002. V.297. P.112), показал что для наиболее точного

предсказания угрозы вымирания вида (включения в Красную книгу) достаточно знать среднее число

дочерей, производимых самкой за год. Критической величиной для попадания в разряд

“краснокнижных” оказывается значение плодовитости, равное 2.9 дочерям на взрослую

самку за год. Если оно меньше, то вид с высокой вероятностью окажется в Красной книге, и чем

ниже эта величина, тем больше такая вероятность. Но если годовая плодовитость больше 2.9 дочерей на самку, то такой вид скорее всего не относится к

“краснокнижным”.

Page 29: Кафедра общей экологии

Заголовок статьи Леонарда Владимировича Полищука о вероятности включения вида в

Красную книгу в журнале «Science» (16 August 2002. Vol. 297. P. 1123

Page 30: Кафедра общей экологии

Уязвимость вида можно представить как функцию

годовой плодовитости. Соответствующее уравнение

имеет вид: L = 1/[1 + exp(-1.52 + 2.10 B)]. Чем меньше

плодовитость, тем выше вероятность оказаться под

угрозой вымирания (т.е. вероятность попасть в

Красную книгу). Годовая плодовитость ниже 2.9

дочерей /год является критической. Для иллюстрации

на кривой уязвимости показаны включенные в

Красную книгу зубр, тигр и русская выхухоль. В

качестве примера с очень высокой плодовитостью

показан кролик. Этого вида в Красной книге нет.

Рисунки животных взяты с сайтов:

http://www.nature.ok.ru и http://www.animalls.net.

Page 31: Кафедра общей экологии

Зависимость включения вида в Красную книгу от величины средней годовой плодовитости. Рисунок из статьи Л.В.Полищука в журнале «Природа» (№7 за

2003 г.) ( Рисунки животных взяты с сайтов: http://www.nature.ok.ru и http://www.animalls.net.

Page 32: Кафедра общей экологии

Эволюционная пластичность семейств белков: взаимосвязь между первичной

и пространственной структурамиЛ.А.Панченко

В настоящее время в эволюционной биологии, биоинформатике, клеточной и

молекулярной биологии возник целый класс новых задач, решение которых требует

разработки и применения различных методов многомерного статистического анализа. Для анализа 81 белковых семейств нами были

использованы современные версии статистических методов: корреляционный и

регрессионный анализ, методы множественного сравнения.

Page 33: Кафедра общей экологии

How loop structures evolve as proteins diverge from a common

ancestor?– slope of a regression line

0 2 0 2

Blast bitscore per residue

Page 34: Кафедра общей экологии

Structure of loops for many protein families change gradually

in evolution.

%Id = 73% %Id = 53% %Id = 26%

Evolutionary plasticity of loops (bloop) is higher than EP of cores (bcore)

Page 35: Кафедра общей экологии

Evolutionary plasticity for different protein families.

Picornavirus capsid proteinBeta/gamma crystallinIPT/TIG- domainXylose isomeraseClass I Histocompatibility antigen

Low EPS – large interaction interfaces?

GLFV-dehydrogenase

Copper/zinc superoxide dismutase

Protein tyrosine phosphatase

Page 36: Кафедра общей экологии

Оптимизационное моделирование эволюции жизненного цикла

В основополагающем труде Ч. Дарвина "Происхождение видов был сформулирован базовый

принцип эволюционного развития живых существ: "Если полезные для какого-нибудь органического существа

вариации когда-либо встречаются, то индивиды, характеризующиеся ими, будут обладать наибольшей вероятностью сохранения в борьбе за жизнь и в силу

строгого принципа наследственности обнаружат наклонность производить сходное с ними потомство". Этот принцип немедленно приобретает вид строгой

математической модели, если дать формальное определение фигурирующему в нем понятию

"полезности", или, как чаще говорят, "приспособленности" (англ. "fitness") и формально описать зависимость этой приспособленности от

условий внешней среды и характеристик организма.

Page 37: Кафедра общей экологии

Оптимизационное моделирование эволюции жизненного цикла

Page 38: Кафедра общей экологии

Оптимизационное моделирование эволюции жизненного цикла

Page 39: Кафедра общей экологии

Оптимизационное моделирование эволюции жизненного цикла

Page 40: Кафедра общей экологии

Д.б.н. Д.Г. Замолодчиков, д.б.н. Д.В. Карелин, к.б.н. Честных О.В., Иващенко

А.И.

Оценка биосферной роли лесов России и их ресурсно-экологического потенциала.

Исследование углеродного цикла бореальных и арктических экосистем.

Изучение взаимодействия климата и наземных экосистем, в том числе влияния глобальных климатических изменений на бореальные и

арктические экосистемы.

Математическое моделирование динамики экосистем.

Page 41: Кафедра общей экологии

.

Профессор кафедры А.В.Смуров проводит исследования по теме «Характеристика экотоксикологического состояния прибрежных биоценозов Южно- Китайского моря»

Биодиагностические исследования донных отложений (ДО) в заливе Нячанг .

Page 42: Кафедра общей экологии

.

Профессор кафедры А.В.Смуров проводит исследования по теме «Характеристика экотоксикологического состояния прибрежных биоценозов Южно- Китайского моря»

Мониторинг покрытия дна живыми склерактиниями и исследования отдельных симбиоценозов.

Искуственные посадки кораллов