Химическая коммуникация в водных экосистемах
Биологический факультет

Межфакультетский курс «Химическая коммуникация в водных экосистемах» имеет целью ознакомить студентов с многообразием химических факторов, необходимых для регуляции протекающих в водных экосистемах биохимических, физиологических, генетических и эпигенетических процессов как на уровне каждого из компонентов этих экосистем (бактерий, водорослей, грибов, высших растений, беспозвоночных и позвоночных животных). Курс имеет отношение к охране природы, ибо поставляемые человеком вредные вещества воздействуют на природные экосистемы именно потому в столь низких концентрациях, что эти вредные вещества сходны или даже идентичны природным регуляторным факторам.

Одной из центральных, во многом философских, проблем современной экологии (и том числе, и в применении к экосистемам водоёмов) является проблема стабильного, гармоничного функционирования многих природных экосистем в отсутствие центрального управляющего звена. Каким образом получается так, что существует множество долговременно устойчивых климаксных экосистем, которые существенно не менялись и функционировали на протяжении многих миллионов лет?

В рамках настоящего курса этот вопрос рассматривается на основе концепции децентрализованной организации природных экосистем, в которых в большинстве случаев невозможно выделить центральное, управляющее звено. Децентрализованная организация носит также название сетевой организации; она противостоит централизованной (иерархической) организации, при которой вся система находится под контролем управляющей подсистемы (доминанта, лидера, пейсмейкера).

На протяжении всего курса проводится мысль, что стабильное и в ряде случаев гармоничное функционирование водных экосистем, вопреки всякого рода возмущающим факторам (ныне во многом антропогенного происхождения) обеспечивается постоянным синхронизирующим взаимовлиянием компонентов систем, которые вступают в контактную и дистантную коммуникацию между собой.

Коммуникация осуществляется с помощью информационных молекул (химических сигналов) и в некоторой мере также с участием физических носителей информации (например, электромагнитные и звуковые волны). В рамках предлагаемого курса рассматриваются типовые процессы и ситуации, в которых живые организмы обмениваются сигналами, в том числе питание и трофические взаимодействия, маскировка, симбиотические взаимоотношения, включая кооперацию, размножение и брачное поведение, забота о потомстве и др. Далее мы остановимся на характеристике типовых классов сигнальных веществ, включая биогенные амины, аминокислоты, пептиды, короткоцепочечные жирные кислоты, газообразные сигналы (окись азота, этилен и др.).