VI. Природно-ресурсный потенциал, функционирование и динамика
разноранговых экосистем в переходной зоне «материк-океан»
и их рациональное использование в интересах устойчивого
развития экономики дальневосточного региона
Координаторы
подпрограммы
|
академик А.В.Адрианов,
академик Ю.Н.Журавлев
академик П.Я. Бакланов.
|
Ученые секретари подпрограммы
|
д.м.н. И.В. Дюйзен
|
Основные разработчики подпрограммы
|
Биолого-почвенный институт Дальневосточного отделения Российской академии наук (БПИ ДВО РАН),
Институт биологии моря им. А.В. Жирмунского Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИБМ ДВО РАН),
Ботанический сад-институт Дальневосточного отделения Российской академии наук (БСИ ДВО РАН),
Институт биологических проблем Севера Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИБПС ДВО РАН),
Горно-таежная станция им. В.Л.Комарова Дальневосточного отделения Российской академии наук (ГТС ДВО РАН),
Дальневосточный морской биосферный государственный природный заповедник Дальневосточного отделения Российской академии наук (ДВМБГПЗ ДВО РАН),
Научно-образовательный комплекс «Приморский океанариум» Дальневосточного отделения Российской академии наук,
Тихоокеанский институт географии Дальневосточного отделения Российской академии наук ТИГ ДВО РАН, в том числе Камчатский филиал ТИГ ДВО РАН
Институт водных и экологических проблем Дальневосточного отделения Российской академии наук ИВЭП ДВО РАН,
Институт комплексного анализа региональных проблем Дальневосточного отделения Российской академии наук ИКАРП ДВО РАН.
|
Фундаментальные проблемы
|
Науки о жизни.
Науки о Земле.
Рациональное природопользование.
Критические технологии Российской Федерации –
Биомедицинские и ветеринарные технологии
Геномные, протеомные и постгеномные технологии
Клеточные технологии
Технологии мониторинга и прогнозирования состояния окружающей среды, предотвращения и ликвидации её загрязнения.
Структурно-функциональные и природно-ресурсные свойства геосистем. Региональные, т.ч. трансграничные эколого-географические проблемы и их изменения. Региональные структуры и системы природопользования. Географические факторы регионального развития.
|
Цель и задачи подпрограммы
|
Раздел 1. Изучение природно-ресурсного потенциала, функционирования и динамики наземных экосистем дальневосточного региона на уровнях организации от молекулярного до экосистемного. Изучение механизмов изменчивости и устойчивости к климатическим и антропогенным воздействиям в интересах устойчивого природопользования и развития ресурсных и сельскохозяйственных отраслей экономики.
Задачи:
-Изучение биологического разнообразия и структурно-функциональной организации наземной биоты и среды обитания, их реакции на климатические аномалии и антропогенные воздействия, механизмов устойчивости к техногенным нагрузкам.
- Изучение закономерностей эволюции и динамики разноранговых экосистем переходной зоны «материк-океан» востока Азии в условиях изменений климата и природной среды в прошлом и настоящем. Исследование динамики популяций, генетических характеристик и исторической демографии хозяйственно-ценных, знаковых и модельных видов животных и растений Дальнего Востока России, механизмов и сценариев пространственно-временной динамики видов, обитающих в условиях климатических флуктуаций и интенсивного антропогенного воздействия; прогнозирование рисков промысловой нагрузки, разработка стратегий рационального использования и научных основ возобновления ресурсов.
- Комплексное изучение состояния, механизмов функционирования и продуктивности лесных, почвенных и водных экосистем, агроценозов и урбоценозов, ресурсных и техногенных ландшафтов и их важнейших компонентов в интересах рационального использования и устойчивого развития экономики дальневосточного региона. Разработка научных основ современной системы управления наземными биоресурсами Дальнего Востока, технологий их сохранения, воспроизводства и восстановления; изучение катастрофических преобразований экосистем Дальнего Востока. Оценка экологических рисков для биоты и населения, разработка эффективных методов рекультивации и биоремедиации; изучение патогенной биоты лесных и сельскохозяйственных культур и сообществ, гельминтозов животных и человека; фундаментальные проблемы промышленного лесного и сельского хозяйства; разработка прогнозных моделей.
Раздел 2. Фундаментальные и прикладные аспекты создания возобновляемых сырьевых (биотехнологических) источников наземного и морского происхождения для рационального использования природно-ресурсного потенциала дальневосточного региона в интересах устойчивого развития экономики. Эффективные технологии ускоренного размножения и получения новых продуктивных форм сельскохозяйственных, лесных и декоративных растений.
Задачи:
- Разработка научных основ и практические аспекты создания сырьевых (биотехнологических) источников ценных биологически активных веществ из растений и грибов; изучение механизмов устойчивости растений к патогенам и стрессам, получение растительного материала, свободного от патогенов, а также исходных форм сельскохозяйственных растений для создания новых сортов.
- Развитие биоинженерных и постгеномных технологий морских организмов, технологий их криоконсервации с целью сохранения редких и исчезающих видов морских беспозвоночных и млекопитающих.
- Разработка технологий, направленных на увеличение биосинтетической способности клеточных культур растений. Создание штаммов, пригодных для промышленного применения.
- Протеомный анализ факторов транскрипции, генно-инженерная модификация путей вторичного метаболизма. Биоинформационный анализ белок-белковых взаимодействий в сигнальных каскадах.
- Получение новых наноматериалов с применением технологий фитосинтеза. Возможность создания новой технологии для повышения устойчивости растений к биотическим стрессам.
Раздел 3. Выявление физико-химических свойств, биологических эффектов и параметров фармакологической активности препаратов, полученных из наземных растений и морских гидробионтов, перспективных для использования в медицине.
Задачи:
- комплексное исследование молекулярно-клеточных патофизиологических механизмов ряда заболеваний человека как потенциальных мишеней действия разрабатываемых препаратов при исследовании глубоководного паттерна функционирования зрительных органов, энергоемкого и астматического типов мышечного сокращения, индуктивных каскадов посттравматической нейродегенерации и нейрорегенерации, репаративного морфогенеза, мейотической дифференциации, програмированной клеточной гибели и паразитической инвазии.
- разработка новых способов получения биологических активных веществ из природных источников, методов их биотестирования и создание комплексных препаратов на основе биологически активных липидов с простой эфирной связью.
Раздел 4. Изучение биологического разнообразия дальневосточных морей и прилежащих территорий с использованием молекулярных и генетических маркеров, выявление механизмов экологической пластичности морских беспозвоночных в прибрежных экосистемах, подверженных антропогенному воздействию.
Задачи:
-Изучение биологического разнообразия дальневосточных морей и прилежащих территорий с использованием молекулярных и генетических маркеров.
-Комплексное изучение глубоководных экосистем Северо-Западной части Тихого океана, особенностей их функционирования и оценка биоресурсного потенциала.
- Комплексное изучение механизмов функционирования морских и прибрежных экосистем в условиях антропогенных воздействий и климатических изменений.
- Комплексное исследование различных аспектов морфологии, биологии развития и патологии морских организмов.
Раздел 5. Структурно-функциональные и природно-ресурсные свойства различных геосистем и их компонентов их взаимосвязи с региональным природопользованием, территориальными структурами хозяйства и расселения.
Задачи:
- Выявление структурно-функциональной организации геосистем разных рангов и типов, включая прибрежно-морские и трансграничные, а также соотношения естественных и антропогенных факторов в их динамике.
- Восстановление этапов развития разноранговых геосистем с анализом скоростей изменения отдельных природных компонентов на модельных участках юга Дальнего Востока при разнонаправленных климатических изменениях в голоцене.
- Комплексные геоэкологические исследования биоразнообразия в геосистемах Тихоокеанской России, оценка социальных и экономико-географических факторов, в том числе - влияющих на состояние и динамику популяций крупных хищников (амурского тигра, ДВ леопарда, бурого и гималайского медведей и т.д.), морских млекопитающих.
- Разработка научных подходов и методов пространственного планирования (функционального зонирования) для целей устойчивого природопользования, в том числе - и в прибрежно-морских и трансграничных зонах.
- Изучение и моделирование ландшафтно-гидрологических структур речных бассейнов области континентально-океанического перехода юга российского Дальнего Востока.
- Взаимосвязи разноранговых эколо-географических проблем в землепользовании, лесопользовании и водопользовании.
- Выделение территориальных сочетаний природно-ресурсных, региональных структур и систем природопользования Тихоокеанской России, оценка их современного состояния и тенденции динамики.
- Оценить взаимосвязи природно-ресурсных факторов, структур регионального природопользования и территориальных организаций хозяйства и расселения.
- Геоинформационный анализ и моделирование различных геосистем и их компонентов для целей оценки трансформации ландшафтов и структур природопользования.
|
Предлагаемые методы решения
|
Подпрограмма предполагает использование междисциплинарного подхода и проведение комплексного анализа важнейших региональных биологических проблем - мониторинг состояния и продуктивности водных, лесных, почвенных экосистем; оценка биоресурсов; изучение биологических особенностей знаковых для региона краснокнижных и хозяйственно-ценных видов; изучение катастрофических преобразований морских и наземных систем экосистем Дальнего Востока, оценка экологических рисков для биоты и населения; разработка прогнозных моделей.
В исследовании наземных экосистем используются современные технологии спутникового мониторинга, для исследования морских экосистем – подводная робототехника и другие современные системы получения информации, в том числе – в режиме реального времени.
Реализация подпрограммы предполагает использование современных биохимических, молекулярно-биологических и генетических методов оценки функционального состояния наземных и морских организмов как маркера устойчивости природных популяций к действию факторов природной и антропогенной нагрузки.
Инвентаризация наземной и морской биоты, а также изучение особенностей эволюции и потенциала изменчивости наземных и морских организмов проводится с использованием методов эволюционной морфологии, систематики и филогении, а также - современных генетических технологий (система штрих-кодирования).
Современные математические инструменты используются для количественного анализа и моделирования временных флуктуаций и пространственно-временной динамики численности и эволюции промысловых животных.
Работа предполагает использование современных технологий контроля и обеспечения безопасности наземных и морских экосистем дальневосточного региона в условиях биологических инвазий, а также технологии контроля и обеспечения токсикологической безопасности прибрежных экосистем и продуктов, созданных на основе биологических ресурсов.
Исследования опираются на современные технологии воспроизводства основных биоресурсных видов наземной и морской биоты. При создании технологий искусственного воспроизводства ценных и исчезающих видов используются современные молекулярно-биологические и генетические технологии отбора производителей.
Биотехнологические задачи решаются с использованием комплекса современных методов, реализация которых возможна на основе центров коллективного пользования, расположенных в институтах, принимающих участие в выполнении программы: методы регуляции экспрессии вторичных метаболитов в культивируемых клетках растений и животных; эпигенетические исследования; генно-инженерные модификации геномов; методы протеомного анализа факторов транскрипции и биоинформационного анализа межмолекулярных взаимодействий в сигнальных каскадах растительных и животных клетках; методы культуры тканей in vitro; методы микроклонального размножения; методы биоинженерии фитосинтеза наночастиц с заданными размерными характеристиками; методы направленной дифференцировки клеток животных и растений с целью получения биологически активных веществ и новых функциональных материалов.
Комплексный анализ важнейших региональных природных, природно-ресурсных и антропогенных эколого-географических проблем, включая экстремальные, количественная оценка природных и техногенных экологических рисков для социально-экономического развития региона, разработка прогнозных моделей. Эколого-географические методы функционального зонирования и природно-ресурского районирования; планируется широко использовать материалы дистанционного зондирования, ГИС технологий и моделирования.
|
Важнейшие целевые индикаторы и показатели подпрограммы
|
Целевые индикаторы
|
Год
|
2015
|
2016
|
2017
|
Публикации в ведущих научных изданиях
|
20
|
23
|
24
|
Монографии
|
0
|
2
|
1
|
Защищенные диссертации
|
1
|
2
|
2
|
Патенты
|
1
|
1
|
1
|
|
Сроки и этапы
реализации
подпрограммы
|
2015 – 2017 гг.
Этап 1 – 2015 г.
Этап 2 – 2016 г.
Этап 3 – 2017 г.
|
Перечень разделов подпрограммы
|
1.Эволюция, функционирование и ресурсный потенциал наземных экосистем Дальнего Востока
1.1.Биоразнообразие и функционирование наземных экосистем (Руководители раздела - чл.-корр. РАН В.В. Богатов, д.б.н. П.В. Крестов)
1.2. Генетика, филогенетика и эволюция наземных экосистем
(Руководители раздела - д.б.н. А.П. Крюков, к.б.н. С.В. Шедько, к.г.-м.н. Н.И. Блохина).
2. Биотехнология
2.1. Биотехнология экономически важных природных объектов (Руководитель раздела акад. Ю.Н. Журавлев)
2.2. Биотехнология морских организмов (Руководитель раздела - д.б.н. Н.А. Одинцова)
2.3. Протеомный анализ факторов транскрипции и генно-инженерная модификация метаболических путей (Руководитель раздела - чл.-корр. РАН В.П. Булгаков)
2.4. Бионанотехнология (Руководители раздела - чл.-корр. РАН В.П. Булгаков, к.б.н. Ю.Н. Шкрыль)
3. Молекулярная и клеточная биология, биохимия и биомедицина
3.1. Биохимические и биомедицинские исследования, фармакология и физиология человека (Руководитель раздела - д.б.н. Ю.С. Хотимченко)
3.2. Молекулярная и клеточная биология морских и наземных организмов (Руководитель раздела - д.б.н. А.А. Реунов)
4.Изучение морского биологического разнообразия и динамики морских экосистем
4.1. Генетика и филогенетика морских организмов (Руководитель раздела - д.б.н, В.А. Брыков)
4.2. Исследование глубоководных морских экосистем (Руководитель раздела - акад. А.В. Адрианов)
4.3. Устойчивость и безопасность морских и прибрежных экосистем, технологии рационального природопользования (Руководитель раздела - к.б.н. В.В. Ивин)
4.4. Биологическое развитие морских организмов (Руководитель раздела - д.б.н. И.Ю. Долматов)
5. География и геоэкология.
5.1. Структурно-функциональные и природно-ресурсные свойства геосистем (Руководитель раздела – академик П.Я. Бакланов).
5.2. Эколого-географические и водно-ресурсные проблемы (Руководитель раздела – чл.корр. РАН – Б.А. Воронов)
|
Ожидаемые конечные результаты реализации подпрограммы
|
Данные по фаунам, флорам и экосистемам будут систематизированы для целей мониторинга и разработки прогнозных моделей ресурсного потенциала.
Будут получены новые знания о морском биологическом разнообразии на всех его уровнях – от генетического до экосистемного;
созданы новые определители морской биоты; получены новые данные в области биологии развития морских организмов;
разработаны новые технологии мониторинга морского биоразнообразия и морских биоресурсов;
продолжено изучение закономерностей функционирования морских экосистем для разработки технологий сохранения их продукционного потенциала в условиях антропогенных воздействий и климатических изменений; разработаны новые технологии мониторинга и сохранения морских биоресурсов.
Будут получены новые знания о молекулярно-биологических, биохимических и цитологических механизмах функционирования биологических систем; изучены физиологические процессы у живых организмов в условиях различных типов антропогенных воздействий.
Выявлены физиолого-биохимические механизмы адаптации морских организмов к меняющимся условиям среды обитания и экстремальным воздействиям.
Получены новые данные о механизмах и сигнальных путях эмбриогенеза морских организмов,
Установлены механизмы регуляции вторичных метаболитов в культивируемых клетках.
Будут разработаны новые методы и технологии хемотаксономии морских организмов.
Выявлены генетические маркеры разнообразия изучаемых видов морских организмов и даны рекомендации по биотехнологическому использованию ценных популяций.
Получены новые клеточные штаммы для промышленного использования.
Получены новые формы сельскохозяйственных растений с улучшенными свойствами.
Получены новые наноматериалы с применением технологии фитосинтеза.
Разработана программа реинтродукции с целью сохранения в природе отдельных исчезающих видов.
Получены новые биологически активные соединения из морских и наземных организмов, проведено их биологическое тестирование на различных вариантах патологии и даны рекомендации по их фармакологическому использованию; разработаны новые биомедицинские технологии.
Будут установлены характеристики и типы структурно функциональной организации различных геосистем, включая прибрежно-морские и трансграничные.
Будет проведено зонирование геосистем по соотношению природных и антропогенных факторов, в их динамике; разработана классификация геосистем по соотношению природных и антропогенных факторов;
Получены новые данные о развитии разноранговых геосистем с анализом скоростей изменения отдельных природных компонентов на модельных участках юга Тихоокеанской России при разнонаправленных климатических изменениях.
Дана оценка социальных и экономико-географических факторов (в том числе в контексте аборигенного природопользования), влияющих на состояние популяций крупных хищников (амурского тигра, ДВ леопарда, бурого и гималайского медведей и т.д.), морских млекопитающих. .
Разработана модели ландшафтно-гидрологическая структур и схему районирования речных бассейнов для целей рационального природопользования.
Выявлены географические факторов формирования и динамики региональных систем природопользования Тихоокеанской России в т.ч землепользования, лесопользования и водопользования.
Получены новые данные о роли географических факторов (природно-ресурсного потенциала, эконом-географического и экономико-географического и геополитического положения, территориальной организации, экологического состояния географической среды) в долгосрочных изменениях локальных и региональных структур хозяйства разного типа и систем расселения.
Созданы геоинформационные модели, базы данных, тематические ГИС, электронные карты геосистем и их свойств, в т.ч для целей регионального развития.
|
Перспективные направления международного сотрудничества
|
Реализация подпрограммы предусматривает проведение совместных исследований по сохранению биологического разнообразия на сопредельных территориях и акваториях в рамках соглашений о научном сотрудничестве.
Реализация совместных исследовательских программ с ведущими научными организациями Азиатско-Тихоокеанского региона в области изучения и сохранения биоты и рационального использования биологических ресурсов суши и океана.
Проведение эколого-географических исследований по изучению природы, природных ресурсов, территориальных социально-экономических особенностей Северо-Восточной Азии, сохранению биологического разнообразия в трансграничных регионах предусматривает международное сотрудничество в рамках соглашений о научном сотрудничестве с научными организациями КНР, Республики Корея, КНДР, Япония, а также США, Канада. Кроме того, исследования будут координироваться с разработками в рамках международных двухсторонних и многосторонних экологических и природоохранных программ и проектов, в том числе в рамках PICES, NOWPAP UNEP, WESTPAC IOC, NEASPEC и т.п.
|
Поддержка исследований молодых ученых
|
В реализацию всех разделов подпрограммы будут привлечены молодые исследователи институтов-исполнителей, в том числе – студенты, магистранты и аспиранты, обучающиеся по образовательным программам, связанным с изучением и сохранением биоразнообразия и рационального использования биологических ресурсов суши и океана.
В эколого-географические исследования будут привлечены как молодые исследователи и аспиранты институтов-исполнителей, так и студенты, магистранты и аспиранты основных ВУЗов ДВ РФ, обучающиеся по образовательным программам, связанным с подготовкой специалистов в области географии, геоэкологии и рационального природопользования.
| |
