Изучение адаптаций позвоночных животных методами сравнительной и функциональной морфологииНИР

.

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. Изучение адаптаций позвоночных животных методами сравнительной и функциональной морфологии
Результаты этапа: В общей сложности за отчетный период опубликовано 5 статей (из них 3 на английском языке), принята в печать 1 статья (на английском), находятся в журналах на ревизии 2 статьи (на английском); выполнено 19 докладов/тезисов (на трех конференциях и одной школе). Морфо-функциональные исследования костно-мускульных аппаратов на кафедре зоологии позвоночных МГУ начаты полвека назад, но они по-прежнему выделяются на фоне традиций мировой науки, увлекающейся формалистическим подходом к интерпретации морфологических данных. Использование такого рода подходов, как наш, остается в мировой науке весьма ограниченным, чем поддерживается их неизменная плодотворность. Изменчивость цитоархитектоники и объема головного мозга лишь недавно стали достоянием науки и пока остаются весьма актуальными. В 2016 г. по сравнению с предыдущими годами увеличилась доля публикаций на английском языке в центральной зарубежной научной прессе. В разделе (1) изучения ротового аппарата наметилась тенденция к переносу акцента с птиц на рыб; локомоторный раздел (2) выровнялся по продуктивности с разделом (1) и в следующем году ожидается выход локомоторных исследований на 1-е место; в разделе (3) о кожных покровах млекопитающих описательное изучение кожных желез сходит на нет и замещается работами по изучению механического каркаса кожи; направление (4) о сезонных изменениях мозга грызунов идет на убыль. В целом все большую роль приобретает эволюционное направление работ с биомеханическим обоснованием адаптивной значимости морфологических структур, а доля чисто описательных работ падает. На смену им приходит новое направление – изучение органов чувств как "информационной поддержки" локомоции и пищедобывательной деятельности. Все вышесказанное можно подытожить следующим образом: цели НИР смещаются в русле современных научных тенденций в сторону междисциплинарных исследований. Задачи соответствующим образом корректируются и выполняются. Результаты исследований немедленно включаются в учебные курсы (Большой практикум, Сравнительная анатомия позвоночных животных, Компьютерная морфометрия) участниками этих работ, поскольку они ведут большую педагогическую работу. Кроме того, студенты и аспиранты непосредственно участвуют в этих исследованиях, выполняя в их рамках курсовые, дипломные работы и кандидатские диссертации.
2 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. Изучение адаптаций позвоночных животных методами сравнительной и функциональной морфологии
Результаты этапа: 1) В 2017 году была продолжена работа по изучению трофических адаптаций куликов-веретенников. Был расширен спектр видов, включенных в анализ, для чего были отпрепарированы обыкновенный поползень, долотоклювый древолаз, проведены морфометрические промеры по ряду видов дятлов. Помимо этого, промерены ряд представителей отряда Anseriformes и семейства Scolopacidae. Исследован ротовой аппарат гаг и продолжено изучение ротового аппарата трех видов песочников. Проведено исследование особенностей строения и функционирования подъязычного аппарата кричащих воробьиных птиц Старого Света. Осуществлен сравнительный анализ данного биомеханического узла у разных представителей группы, изучена связь обнаруженных морфологических деталей с потребляемым данными птицами кормом и особенностями кормового поведения. Был исследован ротовой аппарат акул. Строение скелетно-мускульной системы жаберного аппарата многожаберных и пятижаберных акул было рассмотрено в контексте возможных адаптаций этих видов к использованию одного из двух известных для акул механизмов вентилирования жабр: активной двухнасосной (ротоглоточный и парабранхиальный насосы) прокачке и таранному дыханию. Известные для акул механизмы работы челюстного аппарата, предполагающие протракцию верхней челюсти и / или челюстной дуги, не применимы к представителям Hexanchidae. Разрабатывается модель функционирования челюстного аппарата этих акул с учетом обнаруженных анатомических особенностей. 2) Был проведен детальный анализ биомеханики бега зайца. В рамках этой работы такой сложный биомеханический феномен, как маневр зайца, успешно проанализирован на качественном уровне на основе полевой видеосъемки, а затем это исследование было дополнено тщательным морфометрическим анализом мускульных препаратов. 3) Продолжено изучение кожного покрова зайцеобразных (заяц беляк, заяц русак, калифорнийский заяц, европейский кролик). Продолжено изучение соединительнотканного каркаса летательной перепонки млекопитающих. Для получения схем строения коллагеново-эластинового каркаса перепонки на массовом тотальном материале начата разработка методики компьютерного (рентгеновского) томографирования с предшествующей ему окраской препаратов раствором йода. Проведены гистологические и морфометрические исследования зрения карликовой вьетнамской сони (Typhlomys chapensis). Полученные данные свидетельствуют о том, что тифломис абсолютно слеп в плане предметного (объектного) зрения. Строение глаза тифломиса четко доказывает, что он не может различать объекты при помощи зрения, уровень развития сетчатки позволяет предположить практически исключительно светочувствительную роль глаз. 4) Изучена возрастная и сезонная изменчивость массы головного мозга красной полевки из разных сезонных генераций природной популяции (Западная Сибирь). Установлены специфические черты роста головного мозга особей из ранних и поздних выводков. Согласно полученным данным, осенне-зимняя регрессия массы головного мозга красных полевок из осенней генерации происходит на организменном уровне. Полученные результаты свидетельствуют о различии в закономерностях роста мозга у сезонных генераций красных полевок, а также об адаптивных изменениях массы головного мозга полевок в связи с периодическими явлениями природы. 5) В рамках работы по исследованию влияния феномена крайней миниатюризации на строение скелета узкоротов подсемейства Microhylinae (Amphibia: Anura) был модифицирован и дополнен метод приготовления и двойной окраски остеологических препаратов мелких позвоночных (Walker et Kimmel, 2007). При разработке методики были приготовлены скелеты 2 экземпляров Bufo bufo, 4 - Rana temporaria и 7 - Microhyla heymonsi, как модельного вида всего подсемейства Microhylinae.
3 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. Изучение адаптаций позвоночных животных методами сравнительной и функциональной морфологии
Результаты этапа: В отчетный период в рамках данной темы НИР было продолжено изучение морфологической организации птиц, млекопитающих, рептилий и амфибий. Эти исследования были нацелены на выявление функциональных свойств различных структур и интерпретацией их адаптивного значения с последующим выходом на построение эволюционных сценариев. В 2018 году сотрудники лаборатории эволюционной морфологии получили следующие результаты. Было закончено многолетнее изучение особенностей структуры кожных желез зайцеобразных. Было продолжено изучение особенностей сезонной изменчивости строения головного мозга мелких млекопитающих. Были выявлены общие и специфические черты сезонной изменчивости архитектоники отделов гиппокампального комплекса в годовом цикле у рыжих полевок (Clethrionomys glareolus) и обыкновенных бурозубок (Sorex araneus) из природных популяций. В рамках изучения особенностей функционирования челюстного аппарата позвоночных животных были отпрепарированы челюстные аппараты трех видов ящериц: зеленой игуаны (Iguana iguana), желтопузика (Pseudopus apodus) и веретенницы ломкой (Anguis fragilis), а также изготовлены детальные анатомические рисунки. Выявлены различия в скелете и мускулатуре у изученных видов. Был изучен ротовой аппарат гаг (Somateria mollissima) и некоторых других уток, выявлены специфические черты его функционирования у этих видов. Также был изучен челюстной аппарат и осязательный аппарат конца клюва трех видов птиц из отряда Ржанкообразные: песочников (Calidris canutus, C. tenuirostris, Aphriza virgata) и раскрыта специфика их трофических адаптаций. В рамках этого же раздела завершено исследование функциональной морфологии подъязычного аппарата кричащих воробьиных птиц Старого Света (Eurylaimides). Осуществлен сравнительный анализ данного биомеханического узла у разных представителей группы, изучена связь обнаруженных морфологических деталей с потребляемым данными птицами кормом и особенностями кормового поведения. Детально описаны характерные черты строения языка представителей всех трех семейств (Pittidae, Eurylaimidae и Philepittidae). Показано, что в целом строение подъязычного аппарата этих птиц схоже с певчими воробьиными, которым свойственна значительная подвижность собственно языка и которые обладают ярко выраженной способностью к манипуляциям с объектами, находящимися в клюве. В рамках проекта по изучению феномена миниатюризации морфологического строения бесхвостых амфибий в 2018 году были получены морфометрические данные для 4 видов амфибий, ещё для 3 миниатюризированных видов путем микрокомпьютерной томографии были получены остеологические данные и составлены 3d модели их полных скелетов. Также в 2018 году в рамках изучения морфологических адаптаций и механизмов поддержания морфологической специфики позвоночных были проведены гистологические исследования кожных покровов и скелетно-мышечной системы различных млекопитающих. Основным направлением исследований было изучение структуры опорной поверхности пальцев кистей и стоп карликовых сумчатых летяг. Другое направление исследований связано с выявлением структуры механического каркаса летательной перепонки рукокрылых. Серии последовательных продольных и поперечных срезов позволили выявить микроструктуру волокон коллагена, образующую механический каркас летательной перепонки.
4 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. Изучение адаптаций позвоночных животных методами сравнительной и функциональной морфологии
Результаты этапа: За 2019 год в рамках этой темы были вы- полнены работы по следующим направлениям: 1) изучение особенностей строения кожного покрова млекопитающих; 2) изучение особенностей се- зонной изменчивости строения головного мозга мелких млекопитающих; 3) изучение особенностей структуры и функционирования челюстного ап- парата различных позвоночных животных; 4) изучение проблемы миниа- тюризации скелета ряда бесхвостых амфибий. В отчетный период в рам- ках данной темы НИР было продолжено изучение морфологической орга- низации птиц, млекопитающих, рептилий и амфибий. Эти исследования были нацелены на выявление функциональных свойств различных структур и интерпретацией их адаптивного значения с последующим выходом на построение эволюционных сценариев. Основные результаты 2019 года были следующими. Было продолжено изучение особенностей сезонной изменчивости строения головного мозга мелких млекопитающих. Были выявлены общие и специфические черты сезонной изменчивости архитектоники отделов гиппокампального комплекса в годовом цикле у рыжих полевок из природных популяций. В рамках изучения особенностей функционирования челюстного аппарата позвоночных животных были отпрепарированы челюстные аппараты трех видов ящериц, выявлены различия в скелете и мускулатуре у изученных видов. Был изучен челюстной аппарат улитов и выявлены специфические черты его функционирования. Начато изучение ротового аппарата двух видов воробьев. Также было продолжено начатое ранее исследование ротового аппарата птиц семейства Bucconidae из отряда Дятлообразных. Продолжено исследование функциональной морфологии ротового аппарата кричащих воробьиных птиц Старого и Нового Света, а также вангид. Осуществлен сравнительный анализ данного биомеханического узла у разных представителей этих групп, изучена связь обнаруженных морфологических деталей с потребляемым данными птицами кормом и особенностями кормового поведения. В рамках проекта по изучению феномена миниатюризации морфологического строения бесхвостых амфибий в 2019 году были получены морфометрические и остеологические данные для и составлены 3d модели полных скелетов некоторых видов лягушек Юго-Восточной Азии.
5 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. Изучение адаптаций позвоночных животных методами сравнительной и функциональной морфологии
Результаты этапа: В рамках данной темы НИР в отчётный период проведены работы по следующим исследовательским направлениям: 1. Изучение морфологических адаптаций различных аппаратов опорно-двигательной системы позвоночных животных 2. Морфологические исследования ротового аппарата кричащих воробьиных птиц 3. Исследования биоэнергетики и особенностей экологии тропических птиц Вьетнама 4. Изучение внутривидовой и внутрипопуляционной изменчивости макро-морфологических особенностей головного мозга мелких млекопитающих 5. Изучение остеологических особенностей бесхвостых амфибий семейства Microhylidae За это время разработана программа изучения ротового аппарата хрящевых рыб (на примере химер), нацеленная на реконструкцию истории становления челюстноротых позвоночных. Продолжено исследование ротового аппарата ржанкообразных птиц: для исландского песочника (С. canutus) ряд черт свидетельствует о питании на небольшой глубине слабо движущими объектами; у вальдшнепа (S. rusticola) строение шипиков надклювья (вертикальное) и неспособность видеть кончик клюва предрасполагает к общеизвестной адаптации к питанию дождевыми червями. Результаты исследования челюстного аппарата синиц подтверждают отделение толстоклювых синиц и ополовников от типичных синиц. В рамках исследования строения ротового аппарата двух видов воробьев показано, что челюстной аппарат домового воробья глубже адаптирован к питанию твердыми кормами, чем у полевого. Завершено изучение ротового аппарата ленивок (Bucconidae). Полученные данные позволили сформулировать гипотезу о ключевой (исходной для всей группы) древней адаптации к питанию крупными летающими насекомыми и формировании в связи с ней ключевой для Ракшеобразных десмогнатии. Проведен анализ индивидуальной изменчивости уровня базального энергетического метаболизма двух модельных видов птиц из средних широт (большой синицы и мухоловки-пеструшки) и 135 видов тропических птиц. Устойчивые отличия видов тропических видов по уровню базального энергетического метаболизма подтверждают возможность использования его в качестве интегрального показателя т.н. синдрома темпов жизни на межвидовом уровне. Изучена изменчивость массы гиппокампа в позднем постнатальном онтогенезе рыжих полевок (Clethrionomys glareolus) из разных сезонных генераций. Общие закономерности была прослежена у трех различных популяций рыжей полевки. Полученные результаты характеризуют специфические черты роста гиппокампа у сезонных генераций полевок, а также возможные механизмы переключения альтернативных типов онтогенеза животных. Были получены принципиально новые данные об особенностях морфологии одних из самых маленьких из известных на сегодняшний день наземных позвоночных животных – лягушках рода Microhyla.

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".