LOGO КАФЕДРА ЭНТОМОЛОГИИ СПбГУ ********

 

Владимир Дмитриевич Иванов

Email:
тел: (812) 328-96-79

Доцент, кандидат биологических наук

 

Окончил Ленинградский (Санкт-Петербургский) государственный университет (1981), 1981-1982 стажер-преподаватель, 1982-1985 аспирантура СПбГУ, кандидат биологических наук (1985), доцент (1994). Работал ассистентом, старшим преподавателем кафедры энтомологии СПбГУ. В настоящее время – доцент кафедры энтомологии СПбГУ.

Область научных интересов: эволюция, систематика, морфология, полёт, коммуникация насекомых; ручейники (Trichoptera).

Читаемые лекционные курсы: эволюционная экология, учение о биосфере, общая экология, физиология насекомых, палеонтология насекомых, сравнительная физиология членистоногих, компьютерная графика для биологов,  насекомые в сообществах, основы фото- и видеосъемки живых объектов и биологических структур, систематика сетчатокрылообразных, систематика жесткокрылых, механизмы локомоции беспозвоночных.

Основные направления исследований:

а) функциональная морфология крылового аппарата и эволюция полета насекомых. Насекомые – первые существа, освоившие воздушную среду обитания и в ходе эволюции выработавшие совершенные механизмы полета. Исследования этих механизмов даст возможность в перспективе создать принципиально новые летательные аппараты с машущими крыльями. Данные о полете позволяют правильно понимать особенности эволюции крыльев, интерпретировать ископаемые остатки насекомых (представленные преимущественно крыльями), судить об эволюции полета и насекомых в целом, о путях приспособления насекомых к среде обитания и формировании ими адаптивных стратегий. В рамках этого направления на нашей кафедре были исследованы кинематика крыльев насекомых из разных отрядов, причем изучались сравнительно примитивные и "плохо летающие" группы, такие как веснянки, ручейники, сетчатокрылые, скорпионницы, низшие чешуекрылые. Целью работы было выяснить принципиальные отличия параметров полета более архаичных насекомых для дальнейшего сравнения с эволюционно прогрессивными высокоорганизованными насекомыми и установить основные пути совершенствования полета. В ходе этих исследований были обнаружены глубокие различия в характере работы крыльев у примитивных и эволюционно продвинутых насекомых и общие эволюционные тенденции у разных отрядов, например, многократное появление сцепочных механизмов для соединения переднего и заднего крыльев в полете. Далее были исследованы механизмы взаимодействия крыльев с воздухом в машущем полете насекомых. Впервые прослежены тонкие детали взаимодействия крыльев с воздухом, обнаружено мощное вихреобразование при взмахах крыльев и формирование вихревых колец в аэродинамическом следе летящего насекомого. Установлено, что вихревые картины зависят в первую очередь от кинематики крыльев и, в меньшей степени, от размеров насекомого, но не от устройства крыла. На следующем этапе работы были впервые получены данные о движении частей крылового сочленения в основании крыла у живого летящего насекомого и прослежены различия в действии частей крыловых сочленений при эволюционных преобразованиях корня крыла у ручейников. Сравнительными исследованиями крыловых сочленений ручейников и чешуекрылых установлены перспективы использования этих структур в эволюционных исследованиях насекомых.

б) эволюция и экологическая роль механизмов коммуникации у ручейников. Механизмы коммуникации насекомых многообразны: их "языки" используют запаховые (феромонные), акустические, вибрационные, оптические и, возможно, тактильные сигналы. Данные исследования в перспективе позволят изучить язык насекомых и управлять их поведением, отдавая команды на понятном насекомым языке. Феромонная коммуникация впервые открыта у чешуекрылых и хорошо изучена у многих представителей этого отряда. Ручейники – родственники чешуекрылых; взрослые ручейники часто встречаются массами у воды, где обитают их личинки и куколки. Они тоже используют феромоны, однако в плотных скоплениях насекомых облака запахов перекрываются и феромонная коммуникация становится менее эффективной. Мои исследования, проведенные совместно с профессором кафедры зоологии Майнцского университета д-ром Райнером Руппрехтом показали, что ручейники (и самцы, и самки) могут использовать для коммуникации при спаривании также вибрационные сигналы. Дальнейшими исследованиями было установлено, что некоторые виды ручейников используют вибрационные сигналы не только для объяснений с противоположным полом, но и для агрессии по отношению к особям своего пола. Вероятно, такие сигналы помогают установить более равномерное размещение особей в пространстве. Приспособления для создания вибраций путем ударов о грунт имеют вид выростов на нижней поверхности брюшка. Эти выросты заметно различаются у разных семейств  и, вероятно, возникают многократно и независимо у разных эволюционных ветвей ручейников. Вибрационные сигналы, вероятно, дополняют феромоны, но для выяснения деталей их взаимодействия нужны дальнейшие исследования. Феромонные железы располагаются на брюшке и возникли еще у общих предков ручейников и чешуекрылых. Ручейники продолжают использовать феромонные железы предков, в то время как у высших (дитризных) чешуекрылых местоположение, строение и продукты секреции феромонных желез сильно изменились. У некоторых, в основном эволюционно продвинутых ручейников феромонные железы брюшка исчезают; феромоны в этом случае могут иметь другие источники и, в отдельных случаях, также исчезают. Отказ от феромонной коммуникации должен сопровождаться появлением других коммуникационных механизмов, одним из которых служит визуальная коммуникация в роях (скоплениях летающих особей). Исследования секреции феромонных желез, проведенные совместно с коллегами из Швеции (проф. Кристер Лёфстед и проф. Билл Ханссон, Лундский университет) и Германии (проф. Виттко Франке, д-р Ян Бергман; Ин-т биоорганической химии, Гамбургский университет) показали многообразие летучих веществ в секреции феромонных желез ручейников. Только часть секретируемых железами продуктов служит привлекающими веществами (аттрактантами) для особей противоположного пола, в то время как некоторые другие могут их отпугивать и выполнять какие-то другие еще не изученные функции. Изучение регуляции восприятия запахов (в том числе феромонов) позволят в перспективе создать средства влияния на коммуникацию. Сейчас нами совместно с М.И. Жуковской (Институт эволюционной физиологии и биохимии РАН) проводятся исследования влияния октопамина на восприятие запахов  у ручейников и тараканов.

в) систематика, фаунистика, палеонтология, эволюция ручейников. Ручейники – массовые обитатели пресноводных биоценозов, играющие важнейшую роль в трофических цепях (разрушители донного детрита, фильтраторы взвесей, потребители водорослей, корм рыб и птиц). Они очень чувствительны к состоянию среды обитания и служат хорошими биоиндикаторами качества воды. Для оценки состояния пресных вод как с точки зрения их чистоты, так и кормовой базы рыболовства непрерывно ведутся работы по мониторингу с использованием ручейников. Однако качество этих исследований напрямую зависит от умения определять виды и знания фауны в не нарушенной деятельностью человека природной среде. Таким образом, для практических нужд, работ по экологии и биоиндикации необходимы исследования в области систематики и фаунистики. Кроме того, изучение биоразнообразия – это один из важных компонентов эволюционно-экологических исследований, который дает материал для дальнейших работ в области познания законов формирования и эволюции экосистем. Исследования по систематике и фаунистике ручейников проводятся на нашей кафедре уже более 20 лет. За это время описаны десятки новых для науки видов ручейников, подготовлены и опубликованы определительные таблицы для личинок фауны России (см.http://entomology.spb.ru:8080/ivanov.htm), составлен вместе с зарубежными коллегами каталог видов мировой фауны ручейников (http:// entweb.clemson.edu/database/trichopt/search.htm), подготовлен и опубликован в интернете cписок фауны ручейников России в общем виде (http://www.zin.ru/BIODIV/ordertr.asp?DB=trich_bd) и по регионам (http://entomology.spb.ru:8080/ivanov/pub/triros2r). Исследованы также многие ископаемые остатки, которые дали ряд новых для науки видов, родов и семейств вымерших ручейников. Исследования в области таксономии дополняются работами по функциональной морфологии важнейших для систематики структур тела ручейников, в частности, полового аппарата самцов.

Возможные научные направления исследований для студентов

эволюция механизмов коммуникации у ручейников и других групп насекомых и их экологическая обусловленность: структура и разнообразие сенсилл у ручейников и других насекомых; сенсорная роль щупиков в поведении; андрокониальные структуры у ручейников; аттрактивная и репеллентная роль продуктов секреции стернальных желез; механизмы регуляции ольфакторного восприятия; тактильная коммуникация в поведении; агрессивное поведение у ручейников и его регуляция; поведение ручейников в скоплениях; гигантизм антенн у ручейников и чешуекрылых: структура, функции и эволюция; тактильное опознавание видов и сигнальные функции половых придатков у ручейников; разнообразие структур и коммуникативные функции стернальных выростов у ручейников; вибрационные сигналы ручейников местной фауны; зрительные стимулы в брачном поведении ручейников

функциональная морфология и эволюция крылового аппарата насекомых: деформация крыльев в полете и ее связь с жилкованием; взаимодействие воздуха с поверхностью крыльев в машущем полете; структура, функции и эволюция крыловых сочленений насекомых; перовидные крылья насекомых: функционирование и эволюция; крыловые нигмы (роговые точки): структура, функции, эволюция; петлеобразные структуры жилок на крыльях насекомых и особенности их эволюции.

фаунистика, морфология, систематика, эволюция ручейников: фауна ручейников по отдельным регионам (Северо-запад, особенно Новгородская и Псковская обл.; Центр европейской части России; Поволжье; Север, в особенности Вологодская и Архангельская обл.; возможны и другие регионы); экологические и исторические факторы в формировании локальных фаун; семейство Hydroptilidae в России и сопредельных странах; новые преимагинальные стадии развития ручейников (личинки и куколки) и уточнение имеющихся определителей; биоиндикационная роль ручейников в разных регионах; мускулатура половых придатков и ее знание в систематике; половой аппарат самок ручейников и его эволюция)

 Участие в грантах:  19 научно-исследовательских грантов РФФИ, ISSEP-МНФ, Госкомитета РФ по науке и технологиям, РАН, Научного совета по программе “Биологическое разнообразие”, Минприроды, Шведского научного совета, в том числе как руководитель - 2 гранта РФФИ, 4 ISSEP-МНФ; 5 грантов для поездки на симпозиумы и академического обмена (DAAD, NSF, DFG, РФФИ).