Научные проекты, в которых я участвовал и продолжаю участвовать, разнообразны по целям и методам, но все они вращаются вокруг одной общей темы: почему насекомые развиваются с той или иной скоростью – кто-то быстрее, а кто-то медленнее? Для ответа на этот вопрос важно проследить развитие при нескольких температурах, потому что температура играет критически важную роль в жизненных процессах насекомых. Более того, у каждого насекомого есть свой оптимальный термический диапазон, и каждое насекомое в разной степени чувствительно к изменению температуры в этом диапазоне. И если, скажем, вид №1 развивается при +15°С быстрее, чем вид №2, всё может быть ровно наоборот при +25°С. Поэтому, строго говоря, я изучаю не скорость развития как таковую, а её норму реакции на температуру на разных уровнях: от эмбрионального развития отдельных особей до межпопуляционных и межвидовых закономерностей. Например, мы с коллегами показали, как эта норма реакции на температуру меняется в течение сезона. Мы провели такие эксперименты со щавелевым листоедом Gastrophysa viridula, тополевым листоедом Chrysomela populi, двумя географическими популяциями колорадского жука Leptinotarsa decemlineata, тимархой Timarcha tenebricosa и щитоносками Cassida spp. В каждом случае фотопериод особым образом видоизменял норму реакции на температуру (порог и/или наклон), что соответствовало характеру сезонной активности того или иного вида. Помимо листоедов, мы проводили сходные эксперименты с жужелицами, бабочками, клопами и ногохвостками, чтобы понять, как скорость развития и реакция на температуру варьируют во времени и пространстве, а также сверяли лабораторные результаты с фенологией насекомых в садках на открытом воздухе.

Обилие собственных и литературных данных по термолабильности развития листоедов побудило нас свести воедино накопившийся материал и проанализировать с помощью сравнительно-филогенетического метода, как отражена эволюция температурных норм развития в их межвидовой изменчивости. Выяснилось, что можно ориентировочно предсказывать скорость развития и её зависимость от температуры у неизученных видов, если родственные им виды уже изучены. Кроме того, взаимное расположение норм реакции разных видов противоречило ряду гипотез, согласно которым термодинамические свойства ферментов должны ограничивать возможные пути эволюции жизненного цикла. В целом, полученные данные по термобиологии жуков-листоедов внесли существенный вклад в понимание адаптивной значимости их температурных фенотипов и эволюционных путей, которыми эти фенотипы были сформированы. Особо ценна обнаруженная возможность предсказывать реакции на температуру и фотопериод, что важно для анализа и прогноза динамики популяций в условиях меняющегося климата.

В последние годы я в основном изучаю скорость развития отдельных жуков-листоедов, интересных в эволюционном отношении: это либо виды, занимающие важное положение на филогенетическом древе, либо модельные объекты, позволяющие вести искусственный отбор и хорошо изученные биологами развития. Эти исследования поддержаны двумя грантами: «Исследование жизненных циклов примитивных жуков-листоедов (Coleoptera: Chrysomelidae s.l.)» (РФФИ, 16-34-00534 мол_а) и «Сравнительное и экспериментальное изучение эволюции скорости развития у жуков-листоедов» (РНФ, 18-74-00039). Соседство нашей лаборатории с ЦКП «Хромас» Научного парка СПбГУ позволило расширить круг изучаемых вопросов и более детально исследовать эмбриональное развитие жуков-листоедов с помощью лазерной конфокальной микроскопии.

Фото 1. Эмбриональное развитие пятнистой зерновки Callosobruchus maculatus. Изображения получены на конфокальном микроскопе в ЦКП «Хромас»

Фото 2. Широколиственные леса в окрестностях Уссурийска: место обитания дальневосточного орехового листоеда Gastrolina depressa

Фото 3. Лесотундра в устье реки Гранд-Бален (Квебек, Канада): место обитания листоеда Chrysolina hudsonica

2020

Kutcherov D., Slotsbo S., Sigurdsson B.D., Leblans N.I.W., Berg M.P., Ellers J., Marien J., Holmstrup M., 2020. Temperature responses in a subarctic springtail from two geothermally warmed habitats. Pedobiologia 78, 150606.

2019

Kutcherov D., Lopatina E. B., Yermakov S., 2019. Effects of temperature and photoperiod on the immature development in Cassida rubiginosa Mull. and C. stigmatica Sffr. (Coleoptera: Chrysomelidae). Scientific Reports 9, 10047.

2018

Kutcherov D., Lopatina E. B., 2018. Growth and development under variable temperatures revisited: the importance of thermal thresholds. Zoology and Ecology 28(4), 355–364.

Kutcherov D. A., Lopatina E. B., Balashov S. V., 2018. Convergent photoperiodic plasticity in developmental rate in two species of insects with widely different thermal phenotypes. European Journal of Entomology, 115, 624–631.

Kutcherov D., 2016. Temperature effects on the development, body size, and sex ratio of the walnut leaf beetle Gastrolina depressa (Coleoptera: Chrysomelidae). Journal of Asia-Pacific Entomology 19, 153-158.

Kutcherov D., 2016. Thermal reaction norms can surmount evolutionary constraints: comparative evidence across leaf beetle species. Ecology & Evolution 6(14), 4670-4683.

2015

Kutcherov D., 2015. Egg-hatching synchrony and larval cannibalism in the dock leaf beetle Gastrophysa viridula. Zoology 118 (6), 433-438.

Boukal D. S., Ditrich T., Kutcherov D., Sroka P., Dudova P., Papachek M., 2015. Analyses of developmental rate isomorphy in ectotherms: introducing the Dirichlet regression. PLoS ONE 10(6), e0129341.

Kutcherov D., 2015. Temperature-dependent development in Chrysomela vigintipunctata (Coleoptera: Chrysomelidae), a stenothermal early-season breeder. Journal of Thermal Biology 53, 9–14.

Kutcherov D., Saulich A., Lopatina E., Ryzhkova M., 2015. Stable and variable life-history responses to temperature and photoperiod in the beet webworm, Loxostege sticticalis. Entomologia Experimentalis et Applicata, 154 (3), 228-241.

2014

Lopatina E. B., Kutcherov D. A., Balashov S. V., 2014. The influence of diet on the duration and thermal sensitivity of development in the linden bug Pyrrhocoris apterus L. (Heteroptera: Pyrrhocoridae). Physiological Entomology, 39 (3), 208-216.

2011

Kutcherov D. A., Lopatina E.B., Kipyatkov V. E., 2011. Photoperiod modifies thermal reaction norms for growth and development in the red poplar leaf beetle Chrysomela populi (Coleoptera: Chrysomelidae). Journal of Insect Physiology, 57 (7), 892-898.

Бакалавриат

Курс читается для 2-го курса бакалавриата (Кафедра биогеографии и охраны природы, Институт наук о Земле, с 2020 г.)

Курс позволяет сформировать системные знания о связях животных с другими элементами экосистем и между собой, о закономерностях их адаптации к окружающей среде, а также о роли животных в формировании ландшафтов и их значении для человека. На занятиях обсуждается биология и экология разнообразных таксонов животных, их место и роль в экосистемах, биосферное и хозяйственное значение животных. Помимо лекций, курс включает разнообразные интерактивные занятия: решение экологических задач, компьютерное моделирование популяционных процессов, определение коллекционного материала, экскурсии в зоологические музеи.

Курс читается для студентов магистратуры (Кафедра энтомологии, Биологический факультет, 2018–2019 гг.)