Benthos

Currently, > 4,000 Arctic macro- and megabenthic species are known, representing the majority of Arctic marine faunal diversity. This estimate is expected to increase. • Benthic invertebrates are food to shes, marine mammals, seabirds and humans, and are commercially harvested. • Traditional Knowledge (TK) emphasizes the link between the benthic species and their predators, such as walrus, and their signi cance to culture. • Decadal changes in benthos biodiversity are observed in some well-studied regions, such as the Barents Sea and Chukchi Sea. • Drivers related to climate-change such as warming, ice decline and acidification are affecting the benthic community on a pan-Arctic scale, while drivers such as trawling, river/glacier discharge and invasive species have signficant impact on regional or local scales. • Increasing numbers of species are moving into, or shifting, their distributions in Arctic waters. These species will outcompete, prey on or offer less nutritious value as prey for Arctic species. • Current monitoring efforts have focused on macro- and megabenthic species, but have been confined to the Chukchi Sea and the Barents Sea. Efforts are increasing in waters of Greenland, Iceland, the Canadian Arctic, and in the Norwegian Sea. All other Arctic Marine Areas are lacking long-term benthic monitoring. • As a first step towards an international collaborative monitoring framework, we recommend to develop a time- and cost-effective, long-term and standardized monitoring of megabenthic communities in all Arctic regions with regular annual groundfish assessment surveys. Expanding monitoring on micro-, meio- and macrobenthic groups is encouraged

Bivalves as indicators of environmental variation and potential anthropogenic impacts in the southern Barents Sea

Author Posting. © Elsevier B.V., 2009. This is the author's version of the work. It is posted here by permission of Elsevier B.V. for personal use, not for redistribution. The definitive version was published in Marine Pollution Bulletin 59 (2009): 193-206, doi:10.1016/j.marpolbul.2009.02.022.Identifying patterns and drivers of natural variability in populations is necessary to gauge potential effects of climatic change and the expected increases in commercial activities in the Arctic on communities and ecosystems. We analyzed growth rates and shell geochemistry of the circumpolar Greenland smooth cockle, Serripes groenlandicus, from the southern Barents Sea over almost 70 years between 1882 and 1968. The datasets were calibrated via annually-deposited growth lines, and growth, stable isotope (δ18O, δ13C), and trace elemental (Mg, Sr, Ba, Mn) patterns were linked to environmental variations on weekly to decadal scales. Standardized growth indices revealed an oscillatory growth pattern with a multi-year periodicity, which was inversely related to the North Atlantic Oscillation Index (NAO), and positively related to local river discharge. Up to 60% of the annual variability in the Ba/Ca could be explained by variations in river discharge at the site closest to the rivers, but the relationship disappeared at a more distant location. Patterns of δ18O, δ13C, and Sr/Ca together provide evidence that bivalve growth ceases at elevated temperatures during the fall and recommences at the coldest temperatures in the early spring, with the implication that food, rather than temperature, is the primary driver of bivalve growth. The multi-proxy approach of combining the annually integrated information from the growth results and higher resolution geochemical results yielded a robust interpretation of biophysical coupling in the region over temporal and spatial scales. We thus demonstrate that sclerochronological proxies can be useful retrospective analytical tools for establishing a baseline of ecosystem variability in assessing potential combined impacts of climatic change and increasing commercial activities on Arctic communities.We gratefully acknowledge past financial support from Norsk Hydro, and continuing financial support from StatoilHydro, the Norwegian Research Council, and the Howard Hughes Medical Institute through Bates College. This publication was made possible, in part, by NIH Grant Number P20 RR-016463 from the INBRE Program of the National Center for Research Resources

Learning biophysically-motivated parameters for alpha helix prediction

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Our goal is to develop a state-of-the-art protein secondary structure predictor, with an intuitive and biophysically-motivated energy model. We treat structure prediction as an optimization problem, using parameterizable cost functions representing biological "pseudo-energies". Machine learning methods are applied to estimate the values of the parameters to correctly predict known protein structures.</p> <p>Results</p> <p>Focusing on the prediction of alpha helices in proteins, we show that a model with 302 parameters can achieve a Q_{<it>α </it>}value of 77.6% and an SOV_{<it>α </it>}value of 73.4%. Such performance numbers are among the best for techniques that do not rely on external databases (such as multiple sequence alignments). Further, it is easier to extract biological significance from a model with so few parameters.</p> <p>Conclusion</p> <p>The method presented shows promise for the prediction of protein secondary structure. Biophysically-motivated elementary free-energies can be learned using SVM techniques to construct an energy cost function whose predictive performance rivals state-of-the-art. This method is general and can be extended beyond the all-alpha case described here.</p

Climate Effect on Growth of Bivalve Mollusc Serripes Groenlandicus Bruguiere, 1789 in Southeast Part of the Barents Sea

Арктический климат характеризуется разномасштабными флуктуациями, многие из которых весьма значимы для процессов, происходящих в высокоширотных экосистемах. В оценках климатических воздействий на морскую биоту полезными могут быть бентические сообщества, часто представленные относительно малоподвижными организмами, интегрирующими экологические возмущения за длительные временные периоды. В частности, изменения в региональных экологических условиях, таких как температура, интенсивность речного стока, осадконакопление, обеспеченность пищей и т. п., хорошо отражает рост двустворчатых моллюсков. В настоящей работе проанализированы темпы роста сердцевидки гренландской, Serripes groenlandicus Bruguiere, 1789, в двух локальных высокоширотных поселениях в Баренцевом море. По внешним кольцам роста были измерены ежегодные приросты раковины в общей сложности нескольких десятков моллюсков, живших с 1964 по 1992 гг. и имевших возраст от 11 до 26 лет. Абсолютные скорости роста отличались как у разных индивидуумов, так и в разных поселениях, но в динамике этих показателей были выявлены отчетливые многолетние флуктуации, выражающиеся в чередовании нескольких лет быстрого и медленного роста. Результаты множественного регрессионного анализа показали, что темпы роста моллюсков в юго-восточной части Баренцева моря хорошо коррелируют с Североатлантической и Арктической осцилляциями, температурой воды и количеством атмосферных осадковThe Arctic climate is characterised by fluctuations of different time scales, rather important for the processes occurring in the Arctic ecosystems. However, the statement about climate influences on biological phenomena remains substantially speculative, at least, for long time intervals. Zoobenthos assemblages can be rather useful in assessments of climate impact on the marine ecosystems, and sclerochronology of bivalve molluscs possesses high potential for assessment of ecological variability and biological responses on climate change. Present paper is devoted to study of annual growth of smooth cockle Serripes groenlandicus Bruguiere, 1789 at two local settlements in the Pechora Sea (southeast part of Barents Sea). The analysis of results have shown that growth of molluscs in study area correlates well with North Atlantic and Arctic oscillations, water temperature variations and level of precipitatio

Climate Effect on Growth of Bivalve Mollusc Serripes Groenlandicus Bruguiere, 1789 in Southeast Part of the Barents Sea

Арктический климат характеризуется разномасштабными флуктуациями, многие из которых весьма значимы для процессов, происходящих в высокоширотных экосистемах. В оценках климатических воздействий на морскую биоту полезными могут быть бентические сообщества, часто представленные относительно малоподвижными организмами, интегрирующими экологические возмущения за длительные временные периоды. В частности, изменения в региональных экологических условиях, таких как температура, интенсивность речного стока, осадконакопление, обеспеченность пищей и т. п., хорошо отражает рост двустворчатых моллюсков. В настоящей работе проанализированы темпы роста сердцевидки гренландской, Serripes groenlandicus Bruguiere, 1789, в двух локальных высокоширотных поселениях в Баренцевом море. По внешним кольцам роста были измерены ежегодные приросты раковины в общей сложности нескольких десятков моллюсков, живших с 1964 по 1992 гг. и имевших возраст от 11 до 26 лет. Абсолютные скорости роста отличались как у разных индивидуумов, так и в разных поселениях, но в динамике этих показателей были выявлены отчетливые многолетние флуктуации, выражающиеся в чередовании нескольких лет быстрого и медленного роста. Результаты множественного регрессионного анализа показали, что темпы роста моллюсков в юго-восточной части Баренцева моря хорошо коррелируют с Североатлантической и Арктической осцилляциями, температурой воды и количеством атмосферных осадковThe Arctic climate is characterised by fluctuations of different time scales, rather important for the processes occurring in the Arctic ecosystems. However, the statement about climate influences on biological phenomena remains substantially speculative, at least, for long time intervals. Zoobenthos assemblages can be rather useful in assessments of climate impact on the marine ecosystems, and sclerochronology of bivalve molluscs possesses high potential for assessment of ecological variability and biological responses on climate change. Present paper is devoted to study of annual growth of smooth cockle Serripes groenlandicus Bruguiere, 1789 at two local settlements in the Pechora Sea (southeast part of Barents Sea). The analysis of results have shown that growth of molluscs in study area correlates well with North Atlantic and Arctic oscillations, water temperature variations and level of precipitatio

Microflora of the polar bear (Ursus maritimus) from natural population of the Russian Arctic

The paper presents the results of studying the microflora of the polar bear (Ursus maritimus) organism. Samples from 22 individuals were collected during three comprehensive scientific expeditions arranged in 2014 and 2015 at the request of PJSC Rosneft Oil Company. Based on the results of laboratory processing of the samples obtained, for the first time in the Russian history of studying the species, the species and quantitative composition of microorganisms in the oral cavity and conjunctiva of the polar bear’s eye was assessed. From the mucous membrane materials of the studied polar bear individuals, 91 isolates of microorganisms were obtained and identified up to 23 genera and species. These microorganisms were represented by both bacteria and microscopic fungi. Pathogenicity factors of the isolated microflora were determined: hemolytic properties, presence of plasma coagulase and lecithinase enzymes, virulence. The antibiotic resistance of the isolated microflora was assessed. The data obtained in the course of microbiological studies will not only help to determine the health status of the studied animals but can also be used in the future as one of the components of a comprehensive monitoring of the state of Arctic marine ecosystems

Застосування ацетабулярного компонента з пористого титану в разі ендопротезування пацієнтів із дефектами стінок кульшової западини

Total hip arthroplasty (THA) at acetabulum defects is an actual problem of modern orthopaedics, as it is associated with multiple complications. Objective: to evaluate the results of porous titanium cups application in patients with acetabulum defects of various etiologies. Material and methods: there were 83 patients (98 hip joints) in the period from 2016 to 2019 with acetabulum walls defects who underwent cementless THA with the use of porous titanium acetabular cups with «pressfit» fixation with Trabecular Titanium Metal (pores sized from 600 to 800 microns, porosity 80 %, elastic modulus 12.9 GPa, friction coefficient 1.08). The average age of the patients was 55.7 years (34 to 80 years); 28 men and 55 women. The average body mass index was 28.6. The assessment of acetabulum defects was carried out according to D’Antonio classification. In all cases, lateral approach to the hip joint was used, acetabular components were implanted in the anatomical position with the restoration of hip rotation center. In 9 cases the reconstruction of acetabulum defects was performed with structural autografts, in 87 — spongy autografts, in 2 — a combination of these two grafting methods. Results: the average follow-up for patients was 23 months. The functional state of the hip joint according to Harris Hip Score increased from an average of 37 to 89 points. During the post-operative follow-up, radiological signs of the components’ instability were not detected. All patients showed a complete incorporation of autografts after surgery. Conclusion. The use of porous titanium acetabular cups «press-fit» fixation in THA of patients with defects of acetabulum walls gives the possibility to obtain positive clinical outcome of surgical treatment in the early post-operation period.Эндопротезирование тазобедренного сустава при наличии дефектов вертлужной впадины является актуальной проблемой современной ортопедии, поскольку связано с большим количеством осложнений.Цель: оценить результаты применения ацетабулярного компонента эндопротеза тазобедренного сустава из пористого титана у пациентов с дефектами вертлужной впадины различной этиологии.Методы: за период с 2016 по 2019 г. 83 пациентам (98 суставов) с дефектами вертлужной впадины выполнено бесцементное эндопротезирование с использованием ацетабулярного компонента фиксации «press-fit» с пористым покрытием Trabecular Titanium Metal (размер пор от 600 до 800 мкм, пористость 80 %, модуль упругости 12,9 ГПа, коэффициент трения 1,08). Средний возраст пациентов составил 55,7 года (от 34 до 80); 28 мужчин и 55 женщин. Индекс массы тела в среднем 28,6. Оценивали дефекты стенок вертлужной впадины согласно классификации D’Antonio. Во всех случаях использован латеральный доступ к тазобедренному суставу, ацетабулярный компонент эндопротеза установлен в анатомическом положении с восстановлением центра ротации сустава. В 9 случаях выполнена реконструкция с использованием структурных аутотрансплантатов, 87 — спонгиозных аутотрансплантатов, 2 — комбинации этих методов.Результаты: средние сроки наблюдения за больными составили 23 мес. Функциональное состояние тазобедренного сустава по шкале Harris повысилось в среднем от 37 до 89 баллов. Рентгенологических признаков нестабильности компонентов эндопротеза не выявлено. У всех пациентов отмечена полная перестройка аутотрансплантатов после эндопротезирования.Выводы: использование ацетабулярного компонента фиксации «press-fit» из пористого титана при эндопротезировании тазобедренного сустава в условиях дефектов стенок вертлужной впадины позволило получить положительные клинические результаты лечения в ранние сроки наблюдения.Ендопротезування кульшового суглоба за наявності дефектів кульшової западини є актуальною проблемою сучасної ортопедії, оскільки пов’язано з великою кількістю ускладнень.Мета: оцінити результати застосування ацетабулярного компонента ендопротеза кульшового суглоба з пористого титану в пацієнтів із дефектами кульшової западини різної етіології.Методи: за період з 2016 по 2019 р. 83 пацієнтам (98 суглобів) із дефектами кульшової западини виконано безцементне ендопротезування з використанням ацетабулярного компонента фіксації «press-fit» із пористим покриттям Trabecular Titanium Metal (розмір пор від 600 до 800 мкм, пористість 80 %, модуль пружності 12,9 ГПа, коефіцієнт тертя 1,08). Середній вік пацієнтів склав 55,7 року (від 34 до 80); 28 чоловіків і 55 жінок. Індекс маси тіла в середньому 28,6. Оцінювали дефекти стінок кульшової западини згідно з класифікацією D’Antonio. У всіх випадках використаний латеральний доступ до кульшового суглобі, ацетабулярний компонент ендопротеза встановлений в анатомічному положенні з відновленням центра ротації суглоба. У 9 випадках виконано реконструкцію з використанням структурних автотрансплантатів, 87 — спонгіозних автотрансплантатів, 2 — комбінації цих методів.Результати: середні терміни спостереження за хворими становили 23 міс. Функціональний стан кульшового суглоба за шкалою Harris підвищився в середньому від 37 до 89 балів. Рентгенологічних ознак нестабільності компонентів ендопротеза не виявлено. У всіх пацієнтів визначено повну перебудову автотрансплантатів після ендопротезування.Висновки: використання ацетабулярного компонента фіксації «press-fit» із пористого титану в разі ендопротезування кульшового суглоба в умовах дефектів стінок кульшової западини дозволило отримати позитивні клінічні результати лікування в ранні терміни спостереження

Time-series benthic community composition and biomass and associated environmental characteristics in the Chukchi Sea during the RUSALCA 2004–2012 program

Benthic macrofaunal and epifaunal composition and biomass and associated environmental drivers were evaluated for time-series stations occupied during three cruises of the RUSALCA (Russian-American Long-term Census of the Arctic) program undertaken in August 2004, September 2009, and September 2012. We focus on the benthic communities collected at repeat stations in the southern Chukchi Sea and the key environmental characteristics that could influence benthic population structure and biomass. These characteristics included bottom water temperature, salinity, and chlorophyll a (chl a); integrated chl a; export production via sediment oxygen uptake rates as an indicator of food supply to the benthos; and surface sediment parameters that are known to influence benthic population community composition and biomass, such as grain size, carbon content, and chl a. Overall, both the macrofaunal and epibenthic community composition at the time-series sites in the southern Chukchi Sea have remained relatively constant over the time period of this study (2004–2012). However, some of the more sedentary macrofauna are showing significant declines in biomass since 2004, particularly in the center of a macrobenthic hotpot that has been persistent for decades in the southern Chukchi Sea. While biomass estimates were more variable for the more motile epibenthic fauna, there was also an indication of declining epifaunal biomass since 2009. We highlight here as a case study the benthic time-series efforts during RUSALCA that are also part of the Distributed Biological Observatory (DBO) international network, which is tracking the status and trends of Arctic ecosystem response to the changing physical drivers in the southern Chukchi Sea