Skip main navigation
   NOAA GLERL header  

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

2004 г.

Физико-химический мониторинг и математическое моделирование (исполнители ИБФ СО РАН, ИВМ СО РАН):

Проведен анализ сезонной динамики концентрации сероводорода и кислорода, температуры и солености в водной толще озер Шира и Шунет. Выявлено, что в оз. Шира наблюдаются сезонные колебания общего содержания сероводорода и глубины залегания сероводородной зоны. Показано, что глубина залегания сероводородной зоны зависит от плотностной стратификации, определяемой профилями солености и температуры. Характер сезонных профилей солености был различным в разные годы, причины этих различий неизвестны. Причины этого явления будут выясняться. Выявлено, что озеро Шунет характеризуется значительно более выраженной стратификацией и более сильными вертикальными градиентами солености и редокс-потенциала по сравнению с озером Шира. Глубина залегания сероводородной зоны в оз. Шунет не подвергалась заметным изменениям в исследованный период. Тем самым показано, что в озере Шунет внешние условия функционирования биотического круговорота серы более постоянны, чем в озере Шира.

Разработана одномерная математическая модель теплового и солевого годовых режимов непроточных водоемов. Выполнена настройка данной модели на озера Шира и Шунет. В частности, рассчитаны толщины льда в зимний период. Расчетные данные хорошо согласуются с натурными.

Предложена методика расчетов гидрофизических переменных на подробной расчетной сетке, а гидробиологических компонентов на грубой сетке по горизонтали. Написана компьютерная программа. Выполнены пробные расчеты.

 

Микробиологические исследования (исполнители ИБФ СО РАН, ИНМИ РАН, ИБВВ РАН):

Исследована сезонная динамика фототрофных бактерий в хемоклине озер Шира и Шунет. С помощью оригинального оборудования для тонкослойного отбора проб были обнаружены тонкие, порядка 5 см, слои массового развития пурпурных серных бактерий (ПСБ) (так называемый <розовый слой>), позиционирование которых по глубине всегда совпадало с редокс-зоной, т.е. с верхней границей распространения сероводорода. В летнее время численности данной группы микроорганизмов в тонких слоях достигали 1.8?10 6 и 1.5?10 8 кл/мл в озерах Шира и Шунет соответственно. В зимнее время в хемоклине озера Шира <розовый слой> отсутствовал. Вероятно, это объясняется слабой освещенностью под ледовым покровом, толщина которого была 1 м. В озере Шунет даже подо льдом наблюдался выраженный слой ПСБ, причем численность в нем достигала 5?10 6 кл/мл. Возможно, столь массовое развитие фотосинтезирующих бактерий в подледный период в озере Шунет объясняется относительно небольшой глубиной расположения хемоклина (около 5 м), что позволяет проникать достаточному количеству света в эту зону при толщине льда 0.9 м. В озере Шира зона хемоклина зимой 2003 г. располагалась значительно глубже - на глубине 15,5 м.

По совокупности морфологических признаков и характерному спектру поглощения света ПСБ, доминирующие в хемоклине озера Шира, были ранее идентифицированы нами как Lamprocystis purpurea ( Chromatiaceae ). В хемоклине озера Шунет, судя по тем же признакам, доминирует этот же вид бактерий. Массовое развитие фототрофных серных бактерий, как пурпурных, так и зеленых, наблюдается в хемоклине многих стратифицированных водоемов. До сих пор считалось, что среди всех исследованных озер наибольшая численность ПСБ, около 10 8 кл/мл, характерна для оз. Махони ( Mahoney Lake ), Канада. Результаты наших исследований позволяют заключить, что оз. Шунет является аналогом оз. Махони по этому признаку, что объясняется сходством морфометрических и физико-химических характеристик обоих водоемов. Интегральная скорость аноксигенного фотосинтеза в хемоклине оз. Шунет в летнее время была равна 279 мгС/(м 2 сут), что с учетом погрешностей метода практически совпадает с величиной, полученной для оз. Махони (302 мгС/(м 2 сут)).

 

Протозоологические исследования (исполнитель ИБФ СО РАН):

В зоне хемоклина оз. Шунет обнаружены 6 видов свободноживущих инфузорий родов Cyclidium, Euplotes, Holophrya, Strombidiu m , автотрофные флагеллятты рода Cryptomonas и гетеротрофные наннофлагелляты. Максимум численности протозоопланктона и коловраток наблюдался в 15 сантиметровом слое воды над слоем пурпурных бактерий при содержании сероводорода от 0 до 20 мг/л и полном отсутствии кислорода. Таким образом, показано, что в хемоклине озера Шунет в тонком слое выше массового развития серных бактерий развивается популяция протозоопланктона, адаптированная к низким значениям кислорода и наличию сероводорода в среде.

 

Исследования фито- и зоопланктона (исполнители ИБФ СО РАН, КГУ):

Латеральная гетерогенность поверхностного хлорофилла (0-4 м) оз. Шира исследована флуоресцентным методом в период июль-август. Станции для отбора проб были расположены по трансекте от центральной станции, таким образом, чтобы от станции к станции глубина озера изменялась на 2.0-2.5 м. Вариация концентрации хлорофилла в поверхностном слое слабая. Глубина станции определяет общий характер вертикального распределения, глубину залегания сероводородной зоны и глубину залегания максимумов хлорофилла зеленых водорослей и цианобактерий.

Изучено вертикальное распределение хлорофилла в центре оз. Шунет. Показано, что фитопланктон, обеспечивающий оксигенный фотосинтез, сконцентрирован в 20-30 см слое над сероводордной зоной (4.8-5.2 м) и представлен, по предварительным оценкам, преимущественно эукариотическими водорослями.

Изучена межсезонная динамика (май-август, 2004 г.) биомассы и хлорофилла фитоперифитона на 8 станциях, расположенных вдоль береговой линии оз. Шира. Предварительный анализ распределения хлорофилла показал, что наибольшего развития фитоперифитон достигал в зоне курорта и бытовых стоков поселка. Таксономическая структура фитоперифитона в весении период сформирована зелеными и диатомовыми водорослями, в июле - августе - диатомовыми зелеными и сине-зелеными водорослями.

Изучен таксономический состав зоопланктона озер Шира и Шунет в зависимости от сезона (пробы отбирались в ноябре 2003, мае, июне, конце июля-августе 2004 г.) и биотопа, проведено сравнение с 2003 годом. Рассчитаны индексы, связанные с таксономическим составом, позволяющие получить информацию о сложности структуры биоценозов. Получены данные о размерной структуре доминирующего вида в зоопланктонном сообществе Arctodiaptomus salinus ( Daday ) озер Шира и Шунет, ее сезонных и межгодовых вариациях. Определено соотношение возрастных стадий Arctodiaptomus salinus ( Daday ) внутри сообщества в зависимости от биотопа, сезона, года.

Изучена сезонная и межгодовая динамика структурных характеристик зоопланктона различных биотопов озер Шира и Шунет.

С помощью оригинальных миграционных цилиндров исследовано in situ наличие индивидуальных вертикальных миграций A.salinus в озерах Шира и Шунет. В озере Шира зафиксированы одновременные, разнонаправленные индивидуальные миграции зоопланктона. В эксперименте от 30 до 40% биомассы популяции A.salinus в течение 12 часов поднимается из оксигенного гиполимниона в эпилимнион или опускается обратно, пересекая термоклин и переходя из одной гидродинамически изолированной зоны в другую. В озере Шунет в пределах оксигенной толщи (глубина до 4х метров) интенсивность как восходящего, так и нисходящего потока мигрирующих животных по сравнению с оз. Шира в несколько раз меньше (12-13% биомассы популяции A.salinus).

Проведены эксперименты по определению спектра питания рачков A.salinus в озерах Шира и Шунет, включая компоненты фито- и микрозоопланктона. Исследован спектр питания B.plicatilis в оз.Шира. Поставлены эксперименты по потреблению рачками компонентов микробиальной петли - аноксигенных фотосинтетиков (пурпурные и зеленые серные бактерии) на лабораторной культуре и в составе природного корма. Выполнены исследования скорости роста рачков A.salinus и коловраток B.plicatilis на фитопланктоне с доминированием цианобактерий и на культуре зеленых водорослей в качестве контроля. В лабораторном эксперименте показана принципиальная возможность потребления рачками пурпурных бактерий из озера Шира, однако данные по выживаемости и плодовитости свидетельствуют о низком качестве данного вида корма для A.salinus . На основе данных флуоресцентного анализа в озере Шунет цианобактерии образуют 20см слой непосредственно над хемоклином. В естественной концентрации они оказались токсичны для A.salinus , но не для Brachionus sp. Вероятно, в озере Шунет значительную роль в регуляции численности цианобактерий играют коловратки.

 

Биолюминесцентное тестирование воды озера (исполнитель ИБФ СО РАН):

Исследовано влияние проб воды озера Шира, взятых вдоль береговой линии, с различной глубины озера, на биолюминесценцию водорастворимой и иммобилизованной в крахмальный гель биолюминесцентной системы НАД(Ф)Н:ФМН-оксидоредуктаза-люцифераза. Установлены изменения кинетических параметров биолюминесценции при влиянии проб воды озера. Рассчитаны люциферазные индексы. Проведено сравнение чувствительности растворимой и иммобилизованной биферментной системы, светящихся бактерий к влиянию проб воды с различной рекреационной нагрузкой соленого озера.

С целью выявления чувствительности биолюминесцентных биотестов к влиянию редокс активных соединений, на примере растворов модельных соединений исследованы закономерности влияния ряда неорганических восстановителей, содержащих серу разной степени окисления, на биолюминесценцию биферментной системы НАДН:ФМН-оксидоредуктаза - люцифераза. Установлены зависимости кинетических параметров биолюминесценции от концентрации экзогенного соединения. Показано, что при влиянии неорганических серосодержащих соединений характерны как активация, так и ингибирование биолюминесценции. Эффект определяется концентрацией экзогенного соединения в системе. Рассчитаны кинетические параметры биолюминесценции в присутствии восстановителей. Установлены зависимости указанных кинетических параметров биолюминесценции от редокс-потенциала исследованных восстановителей. С использованием модельных растворов исследовано содержание растворенного в воде кислорода в присутствии серосодержащих соединений.

Активные формы кислорода также вносят вклад в формирование окислительно-восстановительных характеристик водной среды. При исследовании проб воды с разных глубин озера Шира изучено содержание активных кислородных радикалов, которые являются промежуточными продуктами реакций восстановления сульфатов. Установлены изменения концентрации активных радикалов в зависимости от глубины.

Поиск путей снижения токсичности поллютантов является актуальной задачей современных экологических исследований. Одним из возможных способов детоксикации поллютантов может быть применение гуматов - продуктов разложения органической массы в почве. С использованием биолюминесцентных методов изучен детоксицирующий эффект гумата по отношению к модельным токсикантам (хинонам, солям), а также в пробах воды озера Шира. Была получена зависимость детоксицирующего эффекта гумата от его концентрации и свойств токсичных соединений.







 


Главная | Зачем изучать соленые озера | Инфраструтура и оборудование | Озера | Исследования | Сотрудники | Результаты | Контакты  

Развитие инфраструктуры научного стационара проводится при поддержке программы ИНТАС по развитию инфраструктуры (грант № 03-59-78)
и целевой поддержке Президиума СО РАН


Академгородок 660036 Красноярск, Россия
Тел.: (3912) 431579 Факс: (3912) 433400
e-mail: ibp@ibp.ru, webmaster: maxim@ibp.ru
http://www.ibp.ru