Зоологічні колекції, як основа для дослідження біорізноманіття

1.

ІНСТИТУТ ЗООЛОГІЇ ІМ. І.І. ШМАЛЬГАУЗЕНА НАН УКРАЇНИ
Завідувач лабораторії наукових
фондових колекцій відділу ентомології
та наукових фондових колекцій
Андрій Бабицький
Київ – 2024

2.

БІОРІЗНОМАНІТТЯ – це різноманітність усіх видів
живих організмів включаючи тварин, рослин, водних
жителів, птахів, водоростей, грибів і т. д., які взаємодіючи
між собою утворюють різноманітність екосистем.
2
КОЛЕ́ КЦІЯ (від лат. collectio – збирання) –
систематизоване, упорядковане зібрання
найрізноманітніших однорідних предметів, що має широкий
діапазон наукової, історичної, художньої, літературної,
матеріальної цінності.
ЗООЛОГІЧНІ (БІОЛОГІЧНІ) КОЛЕКЦІЇ – це спеціально
зібрані живі колекції зоопарків, зоосадів, океанаріумів тощо,
а також колекції опудал, препаратів, частин і залишків
тварин.
2

3.

3
З чого розпочати формування
біологічної колекції?
3

4.

Вибір цільової групи
4
Підбір методів збору
4

5.

Фауністичні збори
5
Систематичні колекції
5

6.

Етикетування
6
22.06.2018 | N 48.67120, E 025.85270, h = 171 m
Те ж місце [Окол. с. Касперівці, Заліщицького рну, Тернопільської обл. Берег Касперівського
водосховища. Лучна галявина на порослому
лісом березі.]. Косіння по траві на лучній
галявині, без дендробію сусідніх заростів дерев
і чагарників. 1 ♂ знайдено у казані з водою
(ухою), 1 ♀ великого розміру спіймана
косінням. імаго сціарид практично відсутні.
Іншим косінням піймано імаго самця, того ж,
очевидно, виду, що й попередня самка
(можливо, Sciara), у тій самій стації (хортобій
луки). Третім косінням піймано ще одне імаго
дрібного виду (♂), можливо й Ceccidomyidae.

7.

7
Зразок
Відповідним чином змонтований (чи зафіксований) екземпляр організму, котрий можливо
ідентифікувати (найкраще до виду) та етикетований.
Етикетки
Систематичні
(містять інформацію про видову
приналежність зразка)
Географічні
(містять інформацію про місце,
дату збору зразка, біотоп і т. д.)
7

8.

Видова приналежність зразка 8
Систематична етикетка
Локалітет (місце збору)
Біотоп
Стація
Трофічні преференції
Дата
(фенологія)
Географічна етикетка
(зразок був виведений із певного
субстрату)
Біотичні зв’язки
(паразитичні, топічні, форичні
тощо)
8

9.

9
Exochorda giraldii
E. korolkovii
E. racemosa
E. tianschanica
E. x macrantha
0
період спокою
50
100 Тривалість, діб150
(від 01.03)
фаза розпускання бруньок
розвиток пагонів
200
250
фаза відмирання листків
9
300

10.

10
Вид
сукупність особин, що
характеризуються
спадковою подібністю
морфологічних,
фізіологічних і
біологічних ознак, у
природних умовах
вільно схрещуються між
собою, дають плідних
нащадків і займають
певний ареал
Одиниця
біорізноманіття
Таксономічна категорія
(таксономічний ранг)
поняття, що
застосовується в
систематиці для
позначення
підпорядкування різних
груп живих організмів,
що відрізняються одна
від одної ступенем
спорідненості
10

11.

Як визначити вид?
Порівняти зразок з еталоном...
11
11

12.

Еталоном виду є типовий зразок, або тип. 12
Голотип
Типовий екземпляр біологічного об'єкта, вибраний і позначений дослідником, що описує новий таксон
(наприклад, вид чи підвид). За цим єдиним екземпляром характеризують весь вид. З голотипом
порівнюють інші екземпляри та зразки, у випадку необхідності засвідчення правильності ідентифікації
виду.
Паратип
Кожний екземпляр типової серії, окрім
голотипа.
Синтип
Кожний екземпляр типової серії, з якої не
було ознаковано ні голотип, ні лектотип.
Лектотип
Синтип, ознакований після встановлення
номінального виду як його єдиний
назвоносний тип.
Котип
Застаріла назва паратипу і синтипу.
Неотип
Типовий зразок таксона, обраний як
номенклатурний тип у разі повної втрати
автентичних зразків.
Алотип
Термін, що ознакує екземпляр
протилежної до голотипа статі.

13.

Вид – це таксон, тобто
абстрактне поняття.
13
Таксон – це група дискретних об’єктів у таксономії
(систематиці чи класифікації), котрі об'єднують на підставі
загальних властивостей і ознак.
Філогенетична систематика (філогенія) – встановлює
споріднення між таксонами на основі спільності їхнього
походження (генеалогія таксонів).
Завданням її є побудова філогенетичного дерева, котре
відображає еволюційні взаємозв'язки між різними видами
чи іншими таксонами, що мають загального предка.
13

14.

У філогенетиці таксони поділяють на:
14
Монофілетичні
Парафілетичні
Поліфілетичні
походять від одного
спільного предка і містять у
собі усіх нащадків (таксонів
нижчого рангу)
походять від одного спільного предка, але
включають лише частину нащадків
гіпотетичного загального предка
Об’єднує таксони, що
походять від різних предків і
не містить жодного
попередника, який є
спільним для всіх його членів
14

15.

Як визначити поліфілетичність
таксонів?
Порівняти ДНК
15
15

16.

Молекулярна філогенетика або молекулярна систематика — галузь 16
філогенетики (та, у свою чергу, систематики), що використовує
методи молекулярної біології. Для систематичної класифікації
організмів, встановлюються послідовності їх еволюційні взаємини,
використовуючи їх ДНК, РНК і білків
Кладистика (від дав.-гр. κλάδος (kládos) — гілка) — спеціальний підхід до біологічної класифікації, в рамках якого
організми класифікують ґрунтуючись на порядку, у якому вони відгалужувались від еволюційного дерева,
незважаючи на їхню морфологічну подібність.
16

17.

Лабораторія молекулярної систематики Інституту17
зоології ім.І.І.Шмальгаузена НАН України
17

18.

Перспективні напрямки роботи
лабораторії:
18
Сиквенування послідовностей ДНК «свіжих»
зразків, спеціально законсервованих для цього,
що використовуються у молекулярній систематиці
(мітохондріального гена субодиниці I цитохром С
оксидази (COI), ядерних рибосомальних генів 18S,
28S
та
частини
мітохондріального
рибосомального гена 16S).
Сиквенування «палео ДНК» сухих чи фіксованих
зразків із колекційних фондів.
18

19.

Кількісна характеристика колекційних фондів
(станом на лютий 2023 р.)
6 930 352 (693 колекції)
626 систематичних колекцій
67 тематичних колекцій
Типові екземпляри
22000 одиниць зберігання
(4200 видів)
1379 голотипів
Колекція рівненського бурштину
4976 окремостей (з них 150 типових)
19

20.

Колекція (систематична) – це збори зразків організмів, що 20
належать до однієї родини (за окремими винятками).
Одиниця зберігання – це один
екземпляр організму, змонтований
певним чином (сухий
ентомологічний зразок на
шпильці, постійний
мікропрепарат, мікрофото
організму, що не надається для
створення постійних препаратів,
вологий зразок у фіксаторі тощо),
так і ємності з великою кількістю
організмів (фауністичні збори на
ватних матрациках, ємкості з
фіксованим не розібраним чи
сортованим матеріалом тощо).

21.

21
Сергій Якович Парамонов
Володимир Опанасович Караваєв
Олександр Георгійович
Лебедєв
21
Іван Дмитрович Білановський

22.

Вектори розвитку колекційного фонду Інституту
зоології
«Науковий» вектор
Мобілізація біоданих наявних колекційних зразків
• Інвентаризація та каталогування
• Оцифрування
• Сиквенування «палео ДНК»
• Публікація в он-лайн базах даних
«Організаційний» вектор
2
Покращення матеріальної бази лабораторії
• Оптимізація умов зберігання колекцій
(приміщення та шафи)
• Оновлення обладнання лабораторії
22

23.

Шляхи організації каталогування
колекційних матеріалів
1
Перейняти практику провідних установ і створити єдиний
каталог Інституту з використанням спеціалізованих платформ, до
прикладу Specify 6 чи 7.
2
Створення індивідуальних каталогів кураторами в програмі Excel з
наступною публікацією їх у формі датасетів у базах даних GBIF чи
UkrBIN
3
Компромісний варіант зі створенням сайту-каталогу на прикладі
Природничого музею НАН України (м. Львів).
23

24.

Одержання єдиного
24
каталогу Інституту, котрий
інтегрує усі бази даних по
окремих колекціях з
урахуванням особливостей
кожної з них.
1
+
Інститут зоології
Відділ ентомології
Відділ сист. ентомофагів
Відділ акарології
...
Відділ паразитології
Tephritidae
Eulophidae
Phytoseiidae
Acoleidae
Pulicidae
Tetracampidae
Phytoseiidae
Anoplocephalidae
Ctenophthalmidae
Eupelmidae
Rhinonyssidae
Fimbriariidae
...
...
...
...
24

25.

1
+
Створення системи, що полегшує пошук зразків у
багатомільйонних фондах шляхом присвоєння зразкам і
місцям зберігання груп зразків QR-кодів.
25

26.

1
+
Кластерування записів у каталозі в різному контексті –
систематичному, географічному, по зборах, по місцях
розташування в фондосховищах тощо.
Експедиція в букові праліси Карпат
28.08.2022
Мала Уголька
Bradysia polonica
C. membranigera
S. hemerobioides
...
29.08.2022
Велика Уголька
Cratyna vagabunda
Xylosciara heptacan
C. membranigera
...
30.08.2022
Широкий Луг
Lycoriella ingenua
P. paludum
C. membranigera
...
Шафа № ...
Коробка №...
Bradysia
B. polonica
B. polonica
B. polonica
...
Коробка №...
Corynoptera
C. membranigera
C. membranigera
C. concinna
...
Коробка №...
Sciara
S. hemerobioides
S. hemerobioides
S. hemerobioides
...
26

27.

1
+
Можливість оформлення й друку етикеток для зразків з
використанням інформації, внесеної до каталогу.
27

28.

1
+
Можливість додавати до записів мультимедійні файли
(фото, скани етикеток, звукові та відеозаписи), ДНК
сиквенси зразків тощо.
28

29.

1
-
Складність у користуванні спеціалізованими програмами,
необхідність затрати часу й зусиль на навчання роботи з
каталогом усіх кураторів.
Матеріальні затрати на підтримку каталогу і забезпечення
постійного функціонування серверів зі значними об’ємами
пам’яті для зберігання високоякісних фото зразків після їх
оцифрування (дигіталізації).
29

30.

2
+
-
Найпростіший і найоперативніший шлях, особливо в 30
умовах воєнного часу.
Не дає можливості створення єдиного каталогу усіх
колекцій Інституту.
30

31.

31
Компромісний варіант зі створенням сайтукаталогу на прикладі Державного
природознавчого музею (м. Львів)
Недоліки:
– сайт із базою даних, по суті, не є
каталогом, а аналогом уже існуючих
(і безкоштовних для користування)
баз даних, як GBIF чи UkrBIN і не дає
усіх тих можливостей, що
спеціалізований каталог
(кластерування, кодування QR,
формування етикеток).
– сайт потребує постійної технічної
підтримки адміністратором і
додаткових затрат для утримання
великих масивів фото оцифрованих
зразків.
http://dc.smnh.org/collection/list.html
31

32.

Умови зберігання колекційних фондів Інституту зоології НАН України
32
32

33.

33
Обладнання ентомологічних колекцій у
Фінському музеї історії природи Luomus
Обладнання колеоптерологічної колекції в Німецькому ентомологічному
інституті (SDEI)
33

34.

34
Приклади зберігання
колекційних фондів у
провідних установах світу
The University of Texas at
Austin
Essig Museum of Entomology Research,
University of California, Berkeley
34

35.

Ентомологічна коробка для зберігання сухих екземплярів на
шпильках з юніттрейдами
35
35

36.

36
36

37.

Організація обмінного фонду фауністичним матеріалом між
співробітниками Інституту
37
37

38.

38