Микробные пищевые сети акватории архипелага Северная Земля: связь с микробиотой морей Карского и Лаптевых

судно: НИС «Профессор Молчанов»
отряд: микропланктона
район исследований: Карское море, море Лаптевых
даты: июль-август 2024 г.

Актуальность задачи: Результаты изучения микробных трофических взаимоотношений в Арктике свидетельствуют о том, что прокариотные и эукариотные микроорганизмы являются важнейшим, а часто, доминирующим компонентом пищевых сетей. Существующее малое, а зачастую и полное отсутствие информации о составе, взаимосвязи и функционировании планктонных микроорганизмов в арктических морях, в частности, в акватории архипелага Северная Земля, делают невозможным понимание хода сезонного цикла развития тех или иных видов и форм, образующих экосистемы полярных районов. В том числе, возникают сложности с количественной оценкой показателей той части цикла углерода, которая касается микроорганизмов. А это, в свою очередь, необходимо для решения фундаментальной научной проблемы, связанной с анализом и прогнозом воздействия текущих климатических изменений на всю Арктическую биоту.
Учитывая неполноту современных представлений о микробных пищевых потоках в полярных экосистемах, а для вод Северной земли - их полное отсутствие, предлагаемые работы являются актуальными, новыми и значимыми для развития научных и хозяйственных направлений освоения Российской Арктики.

Андрей Сажин, Область научных интересов: Микробная "петля", морские автотрофные, миксотрофные и гетеротрофные пико-, нано- и микроорганизмы, распределение, продукционные характеристики, микроэкология.
Достижения:
Руководитель гранта РФФИ № 14-05-00028 "Микробная «петля» в периоды смены сезонов в водах шельфа арктических морей: роль автотрофных, миксотрофных и гетеротрофных организмов". Руководитель гранта РФФИ № 18-05-00326 " «Микробные пищевые сети в пелагиали Карского моря», 2018-2020 гг. Исполнитель гранта РФФИ № 18-05-60069 "Пелагические экосистемы морей Сибирской Арктики в условиях современных климатических изменений: структура, продуктивность, потоки вещества" 2018-2021 гг. Исполнитель гранта РНФ № 14-17-00681 Создание структурно-функционального кадастра экосистемы Карского моря для оценки современных климатических и антропогенных трендов, накопленных экологических рисков и формирования региональной стратегии рационального природопользования. 2014-2017. Исполнитель гранта РНФ № 14-50-00095 Мировой океан в ХХI веке: климат, экосистемы, ресурсы, катастрофы 2014-2018. Исполнитель ФЦП, соглашение № 14.616.21.0078 «Исследование быстрых климатических изменений в Арктике и их региональных и крупномасштабных последствий» 2017 - 2020. Руководитель проекта РНФ № 22-17-00011 "Микробные пищевые сети акватории архипелага Северная Земля: связь с микробиотой морей Карского и Лаптевых".
С 2004 г. А.Ф.Сажин является профессором Лильского Университета (Université du Littoral Cotê d' Opale).

Опубликованные работы по теме задачи:
Сажин А.Ф., Романова Н.Д., Копылов А.И., Заботкина Е.А. Бактерии и вирусы в Арктическом льду // Океанология. 2019. Том 59. № 3 С. 373-382.

Kopylov A.I., Zabotkina E.A., Sazhin A.F., Kosolapov D.B., Romanenko A.V., Romanova N.D. // Structure of virioplankton and viral lysis of prokaryotes on the shelf of Siberian Arctic seas: impact of large river runoff// Polar Biology. 2022. 45:1581–1596

Сажин А.Ф., Романова Н.Д., Копылов А.И., Романенко А.В., Заботкина Е.А. Гетеротрофный нано- и микропланктон Карского моря в осенний период // Океанология. 2023. Т.63. № 2. С. 243-254.

Mosharov S.A., Druzhkova E.I., Sazhin A.F., Khlebopashev P.V, Drozdova A.N., Belyaev N.A., Azovsky A.I. Structure and Productivity of the Phytoplankton Community in the Southwestern Kara Sea in Early Summer. Journal of Marine Science and Engineering. 2023. Volume 11, 832.

Что предстоит делать: Конкретные задачи исследования, в том числе и задачи студентов, сводятся к выяснению роли вирусов, бактерий, мелких жгутиковых и других простейших в структуре и функционировании планктонных сообществ в акватории архипелага Северная Земля. В ходе выполнения работ в рейсе предстоит собрать пробы и определить общую численность, размерный и морфологический состав вириопланктона (свободных вирусов и вирусов-бактериофагов, прикрепленных к бактериальным клеткам), численность инфицированных бактерий; определить количество зрелых вирусов в зараженных бактериальных клетках и продукция вирусов-бактериофагов. Также нужно будет сделать оценку смертности гетеротрофных бактерий в результате вирусного лизиса. Параллельно будут собраны пробы и определены: общая численность, биомасса, удельная скорость роста и продукция гетеротрофного бактериопланктона, численность и биомасса жгутиковых и других водорослей, инфузорий, как автотрофных, так и миксотрофных и гетеротрофных организмов. Будут собраны пробы для определения наличия биолабильной фракции растворенного органического вещества (РОВ) и качество РОВ для использования в микробных сообществах.

Методы, приборы, ПО, с которыми предстоит работать: В работе будут использованы признанные мировым научным сообществом современные методы исследования структурно-функциональных характеристик микроорганизмов (Handbook of Methods Aquatic Microbial Ecology, 2018), что сделает возможным публикацию результатов работы по Проекту в статьях ведущих отечественных и зарубежных изданий. Для определения частоты видимых инфицированных вирусами гетеротрофных бактерий и среднего количества зрелых фагов в инфицированных бактериях, численности вирусов, прикрепленных к бактериальным клеткам и детритным частицам, и размера капсидов вирусов на берегу в лаборатории будет применяться метод электронной трансмиссионной (просвечивающей) микроскопии. Для определения численности бактерий, нанофлагеллят и инфузорий будут использованы новейшие методы проточной цитометрии (ACCURI C6), а также световой, в том числе, эпифлуоресцентной микроскопии с применением флуорохромов DAPI, SYBR Green I и примулина (в рейсе и на берегу). Биомасса всех компонентов микробной пищевой сети в углеродном эквиваленте будет вычислена исходя из объемов организмов, что позволит оценить долю той или иной группы в суммарной величине углерода микробиоты. Удельную скорость роста и продукция бактериопланктона будет определена экспериментально прямым методом с использованием антибиотиков – ингибиторов бактериального роста или меченого тритием лейцина. Скорость размножения и продукцию гетеротрофного бактериопланктона будет также определяться методом “разбавления” по изменению его численности в изолированных пробах воды, инкубируемых в климатической камере при температуре in situ.
Полученные в ходе определения продукции бактерий величины выедания бактериопланктона жгутиковыми, инфузориями (склянки с антибиотиками - ингибиторами бактериального роста) позволят оценить, какая часть суммарного потока углерода может быть связана с микробной петлей.

Обязательные требования: иметь хороший характер , обязательность и тщательность при выполнении работ
Специализация, уровень образования: желательно микробиология, гидробиология, альгология, бакалавры 3 курс и выше, магистры 1 курс

Финансирование: проезд и проживание покрываются организаторами

Дополнительные документы: не требуются