Кафедра сегодня - 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.
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.
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.
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»
.
Кафедра общей экологии
Учебная работа
На кафедре проходят обучение аспиранты и
стажеры. Защищено 7 докторских и 5
кандидатских диссертаций.
Кафедра общей экологии
Учебная работа
При кафедре работает постоянный научный
семинар «Популяционная и системная
экология» (http://www.sevin.ru/fundecology ).
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 ).
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
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 пов и Аляску.
Кафедра общей экологии
Экспедиции
Взятие проб планктона
Проф. кафедры
А.В.Смуров с 1989 г.
принимает участие в
экспедициях во
Вьетнам, где ведутся
работы по теме
«"Характеристика
экотоксикологического
состояния прибрежных
биоценозов ЮжноКитайского моря (зал.
Нячанг и др.).
Кафедра общей экологии
Экспедиции
Профессор
Алексей Меркурьевич
Гиляров
и аспиранты кафедры
ежегодно проводят
полевые исследования
на Беломорской
биостанции МГУ.
Праздник
Нептуна
Кафедра общей экологии
Публикации
Результаты научных исследований сотрудников
кафедры широко публикуются в научных журналах и
монографиях. Опубликовано 14 монографий и 116
статей.
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
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 (ItaloRusso 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)
Кафедра общей экологии
Информационные ресурсы кафедры
Сотрудниками
кафедры создан и
поддерживается
научнообразовательный
портал
«Фундаментальная
экология»
(http://www.sevin.ru/
fundecology/ -отв.
Редактор
Е.В.Будилова)
Кафедра общей экологии
Информационные ресурсы
кафедры
Сотрудниками кафедры создана и
поддерживается информационная система
"ЭКОЛОГИЯ ПРЕСНЫХ ВОД
РОССИИ И СОПРЕДЕЛЬНЫХ СТРАН"
http://ecograde.belozersky.msu.ru
Отв. редактор Н.Г. Булгаков
Кафедра общей экологии
Подробнее о некоторых
научных исследованиях
сотрудников кафедры…
ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ЭКОСИСТЕМ ПО
ДАННЫМ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО
МОНИТОРИНГА
Руководитель: профессор
Виктор Николаевич Максимов
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.
Анализ данных экологического мониторинга
состоит из следующих последовательных этапов:
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.
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.
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.
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.
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)
В ПОИСКАХ ТЕОРИИ
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
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”.
Заголовок статьи Леонарда Владимировича
Полищука о вероятности включения вида в
Красную книгу в журнале
«Science» (16 August 2002. Vol. 297. P. 1123
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.
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.
Эволюционная пластичность семейств
белков: взаимосвязь между первичной
и пространственной структурами
Л.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.
How loop structures evolve as
proteins diverge from a common
ancestor?
– slope
0
2
0
Blast bitscore
per residue
2
of a regression line
Structure of loops for many
protein families change gradually
in evolution.
Evolutionary plasticity of
loops (bloop) is higher than
EP of cores (bcore)
%Id = 73%
%Id = 53%
%Id = 26%
Evolutionary plasticity for different
protein families.
Picornavirus capsid
protein
Beta/gamma crystallin
IPT/TIG- domain
Xylose isomerase
Class I Histocompatibility
antigen
GLFV-dehydrogenase
Low EPS – large
Copper/zinc
interaction interfaces?
superoxide dismutase
Protein tyrosine
phosphatase
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.
Оптимизационное моделирование
эволюции жизненного цикла
Оптимизационное моделирование
эволюции жизненного цикла
Оптимизационное моделирование
эволюции жизненного цикла
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.
Профессор кафедры А.В.Смуров проводит
исследования по теме «Характеристика
экотоксикологического состояния прибрежных
биоценозов Южно- Китайского моря»
.
Биодиагностическ
ие исследования
донных отложений
(ДО) в заливе
Нячанг .
Профессор кафедры А.В.Смуров проводит
исследования по теме «Характеристика
экотоксикологического состояния прибрежных
биоценозов Южно- Китайского моря»
.
Искуственные посадки
кораллов
Мониторинг покрытия
дна живыми
склерактиниями и
исследования
отдельных
симбиоценозов.