Доклад президиума российской академии наук



жүктеу 6.11 Mb.
бет43/48
Дата17.06.2016
өлшемі6.11 Mb.
1   ...   40   41   42   43   44   45   46   47   48

17. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОКЕАНОЛОГИИ: ФИЗИКА, ГЕОЛОГИЯ, БИОЛОГИЯ, ЭКОЛОГИЯ


На основе композиционных картин основных характеристик взаимодействия океана и атмосферы в циклонических образованиях средних широт Атлантики выделены четыре основные типа циклонов по их роли в крупномасштабном обмене энергией океан-атмосфера: циклоны Лабрадорского моря, циклоны юго-восточной Атлантики, циклоны северо-восточной Атлантики и срединно-атлантические циклоны.

По результатам ежегодного (1997-2008 гг.) мониторинга гидрологических параметров на разрезе вдоль 60° с.ш. с привлечением исторических временных рядов установлено, что долговременные изменения температуры и солености вод глубинного звена глобальной межокеанской циркуляции вызваны естественными колебаниями атмосферного давления над Северной Атлантикой (Североатланти-ческим колебанием, САК). Смещение подповерхностных течений и изменение интенсивности конвекции, вызванные изменением разницы атмосферного давления между Азорскими островами и Исландией, приводят к согласованным колебаниям температуры и солености вод на глубинах от 500-1000 м до дна.

Исследования пространственно-временной изменчивости гидрофизических параметров морской среды на шельфе и верхней части континентального склона Черного моря в районе г. Геленджика показали значительную синоптическую изменчивость течений, которая свидетельствует о существовании интенсивного водообмена в области шельфа и верхней части континентального склона, осуществляющего вентиляцию вод прибрежной зоны и ее очистку от естественных и антропогенных загрязнений.

Комплексные исследования области шельфа и континентального склона Карского моря показали, что внутренний шельфовый фронт, ассоциированный с эстуарной зоной реки Обь, играет определяющую роль в формировании кросс-шельфовой зональности, является барьерной зоной, существенно ограничиваю-щей перенос в системе шельф – континентальный склон – глубокий бассейн и влияние экосистем шельфа на экосистемы глубокого Арктического бассейна.


С внутренним шельфовым фронтом связана резкая смена видовой структуры фито- и мезопланктонных сообществ и многократное – более, чем в 10 раз (до
12 г/м3) повышение общей биомассы растительноядного мезопланктона, форми-рующего мощный фронтальный биофильтр. Фронтальная перестройка в структуре пелагических экосистем ассоциирована с областью резкого возрастания солености в поверхностном слое от 3 до 8 psu, в придонном слое – от 15 до 20 psu. (ИО РАН)

В четырех научно-исследовательских экспедициях в Центральной Атлантике получены новые данные о геологическом строении, разрезе океанической коры, закономерностях размещения рудных тел, составе минералообразующих флюидов в районах развития современной гидротермальной активности и придонного сульфидного рудообразования, в том числе в ассоциации с серпентини-зированными перидотитами. Исследованы вещественные особенности рудных тел и источников обстановок срединно-океанического и задугового спрединга методами подводного мониторинга и опробования, минералогии, термобарогеохимии газово-жидких включений и изотопной геохимии. Выявлена история формирования необычных низкотемпературных карбонатных построек поля Лост-Сити. (ИГЕМ РАН)

Показано, что серпентинизация ультраосновных пород массива Атлантис происходила на значительных глубинах при температурах от 200 до 300оС и низком соотношении флюид/порода. На ранней стадии кондуктивно остывающий флюид фильтруется через холодные серпентинизированные породы, а на заключительных – смешивается с морской водой, что приводит к образованию брусит-арагонит-кальцитовых построек. (ГЕОХИ РАН)

Впервые выявлена петрохимическая гетерогенность внутриплитного магма-тизма Атлантического океана. Построена электронная карта петрохимической типизации первичных магм Атлантики. Выделено 8 петрохимических провинций. Выполнен расчет средних составов и оценена распространенность различных типов первичных магм в Атлантическом океане. Оценены физико-химические параметры выплавления первичных расплавов. Наиболее глубинные щелочные магмы выплавлялись в процессе адиабатической декомпрессии поднимающихся плюмов начиная с глубины порядка 300 км. (ГИН РАН)




18. ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ЭВОЛЮЦИЯ БИОСФЕРЫ

Выявлена и проведена детализация механизмов эволюции предбиологических систем, включая: абиогенный синтез предшественников аденозинтрифосфата (АТФ), фотохимическое фосфорелирование АТФ в присутствии флавопро-теиноидных микросфер. А также проведена оптимизация выхода полипептидов (олигоглицинов) в присутствии солей фосфорной кислоты, осуществлена детализация роли катализа и усовершенствована компьютерная модель генетического кода. (ГЕОХИ РАН, ИБ РАН, ИБХ РАН, ИБХФ РАН)

Осуществлена реконструкция ранней истории Земли, в том числе, создана модель последовательных этапов формирования ранней земной коры, отражающая этапы окислительно-восстановительной эволюции мантии и наращивания ядра Земли. (ГЕОХИ РАН)

Усовершенствована модель аккумуляции планет путем формирования и объединения пылевых сгущений, а не твердых планетезималей, как считалось ранее. На этой основе дано объяснение механизма образования системы Земля – Луна. (ГЕОХИ РАН, ИПМ РАН, ИДГ РАН, ИПМАШ РАН).

Выявлены особенности эволюции сложившейся биосферы. В частности установлено, что в прокариотной биосфере преобладали продуценты – бактерии и лишь в экстремальных условиях возрастала роль архей. В отсутствии же эукариотов роль хищников могли исполнять вирусы. Развитие представлений о
K-Na эволюции состава клеточной жидкости позволило установить генохроно-логии микрофоссилий от архея до позднего протерозоя. (ИО РАН, ИЭФБ РАН, СПбНЦ РАН, ГИН РАН, ПИН РАН, ИГГД РАН)

Впервые обнаружены и охарактеризованы ископаемые гумусовые соединения, сформированные в условиях наземной аридной экосистемы 300 млн. лет назад (верхний карбон), которые являются древнейшими из описанных в литературе. Беспрецедентная устойчивость этих органо-минеральных комплексов обусловлена формированием прочных ковалентных связей органических молекул с Si-OH группами решетки глинистого минерала палыгорскита с уникальными адсорбционными характеристиками его структуры. Палыгорскитовый состав изученных палеопочв и наличие в нижней части профиля гипса позволило сделать вывод, что величина годовых осадков была ниже 300 мм/год, а величина рН находилась в интервале 6-9. (ИФХиБПП РАН)

Показано, что образование молекул РНК с новыми последовательностями могло происходить в результате протекания неферментативных реакций расщепления/лигирования между фрагментами протяженных молекул РНК. Лигирование происходит в комплексе с олигонуклеотидом-матрицей и без него. Введение 3-нуклеотидного выпетливания в стебель I приводит к значительному увеличению активности рибозима как в реакции лигирования, так и в реакции расщепления РНК-субстратов. Полученные результаты позволяют объяснить принципы рекомбинации и эволюции молекул РНК, которые могли реализовываться в пребиотическом «мире РНК» в отсутствие ферментов. (ИХБФМ СО РАН)

Установлено, что несмотря на крайне низкую растворимость железа в щелочных условиях в обстановке содового выщелачивания, не свойственного морским местам обитания анаэробные микроорганизмы способны использовать Fe(III) как акцептор электрона, образуя минералы Fe(II) сидерит и магнетит. Процесс показан на примере чистых культур новых видов микроорганизмов и на комбинациях их чистых культур, что имеет значение для понимания возможных условий формирования отложений железистых кварцитов. (ИНМИ РАН)

В раннепротерозойском Кодаро-Удоканском бассейне западной части Алданского щита, характеризующимся высокой биопродуктивностью, обнару-жены осадочные текстуры микробиального происхождения, отпечатки микробных колоний, органостенные и минерализованные микрофоссилии, что свидетель-ствует о существовании в раннем протерозое сложноорганизованных сообществ микроорганизмов (бактерий, протистов, грибов). (ИНГГиГ СО РАН)

Биопредшественниками углеводородов нижнего протерозоя Балтийского и Алданского щитов были планктонные авто- и гетеротрофные эукариоты и разнообразные прокариоты, в том числе цианобактерии, обитавшие в морском бассейне, осадконакопление в котором характеризовалось низким содержанием карбонатов. Органическое вещество подверглось диагенетическим преобразова-ниям в восстановительных обстановках без сероводородного заражения и мощной катагенетической переработке, которая могла разрушить значительную часть биомаркеров. Судя по соотношению Сорг и δ13С НОВ, в разрезе заонежской свиты (нижний протерозой) скв. Зажогинской-175 не было существенных вертикальных перетоков битумоидов, и твердые битумы и, весьма вероятно, сохранившиеся битумоиды являются в значительной мере автохтонными. (ИНГГиГ СО РАН)

Установлено, что эволюция биоценотического покрова Северной Евразии в период становления современной зональности прошла через три кризисных периода: плейстоцен–голоценовый переход, пред- и пост- оптимальную голоценовую перестройку, разделенные несколькими фазами климатического оптимума, и современный этап антропогенной трансформации. Формы и характер плейстоцен–голоценового перехода на разных широтных участках Северной Евразии были существенно различны. Они зависели от характера и степени выраженности широтной зональности в последнюю фазу ледниковой эпохи позднего плейстоцена. Наиболее глубокие экосистемные преобразования претерпели сообщества, где тундро-степные ассоциации пастбищного типа трансформировались в таежные. (ИЭРиЖ УрО РАН)

На основании биоинформационного изучения трендов эволюции на уровне РНК, белков, геномов прокариот и сообществ прокариот впервые выявлен эффект асимметрии частот замен «цитозин→урацил» в транспортных РНК (тРНК). Таким образом, тРНК не находятся в детальном эволюционом равновесии, постоянно теряя цитозины и приобретая урацилы, что согласуется с гипотезой происхож-дения организмов Земли от общего гипертермофильного предка. На основании сравнения геномов археобактерий рода Pyrococcus из глубоководных экосистем обнаружен четкий эволюционный тренд адаптации структур неродственных белков к высокому давлению: утрата белков с параллельными β-слоями и приобретение белков с более плотной структурой (антипараллельные β-слои). (ИЦиГ СО РАН)

Появление хорошо развитых донных сообществ началось еще в венде, но с начала кембрия это развитие приобрело лавинообразный характер. Две мощные эволюционные радиации, получившие название «Кембрийский эволюционный взрыв» (Cambrian Explosion) и «Великая ордовикская эволюционная радиация» (Great Ordovician Biodiversification Event), привели к относительной стабилизации уровня биоразнообразия с ордовика до конца палеозоя.

С морфогенетической точки зрения начало формирования кембрийской эволюционной фауны отражает формирование планов строения всех типов многоклеточных, тогда как начало становления палеозойской эволюционной фауны в ордовике связано с окончанием формирования планов строения всех классов морских животных. С физиологической и трофической точек зрения смена вендской фауны кембрийской, а затем собственно палеозойской эволюционной фауной, отражает переход от питания преимущественно бактериями и разложенной ими органикой к питанию непосредственно живыми одноклеточными и многоклеточными эукариотами и связанное с этим удлинение и усложнение пищевых цепочек.

Появление пелагических фильтраторов, видимо, значительно увеличило продуктивность фотического слоя в эпиконтинентальных морях с постоянно высоким приносом биогенов. В ордовике продуктивность этого слоя, видимо, еще больше увеличилась из-за увеличения разнообразия и численности пелагических фильтраторов. Эволюция трофических связей в венде и раннем палеозое проходила в три этапа: вендский, кембрийский и ордовикский, на каждом из котором последовательно увеличивались пищевые возможности организмов благодаря последовательному добавлению новых пищесборных и пищеварительных адаптаций. Это приводило к удлинению пищевых цепочек и взрывному усложнению пищевых сетей. (ПИН РАН)

Определено, что надвидовые таксоны разного ранга обладают высокой степенью экологической индивидуальности, они ведут себя как цельные блоки, имеющие признаки системной организации. Фауна, флора и биота в целом характеризуются определенной организованностью не только на видовом, но и на более высоком таксономическом уровне, имеют отчетливую «блочную» струк-туру. Это особенно наглядно демонстрирует биота Арктики, обеднение которой заключается не только и не столько в снижении общего видового богатства, сколько в выпадении или резком снижении значимости целых крупных таксонов при относительном процветании других. Очевидно, флоро- и фауногенез – это отнюдь не совокупность случайных актов, обусловленных расселительными, миграционными и эволюционными явлениями, совершающимися на видовом уровне, но процесс весьма строго детерминированный экологической спецификой, адаптивными потенциями крупных систематических групп. (ИПЭЭ РАН)




1   ...   40   41   42   43   44   45   46   47   48


©dereksiz.org 2016
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет