Тема: Ископаемые фотопигменты в донных отложениях озер Учум и Утичье-3

Фотосинтетические пигменты (хлорофиллы и каротиноиды), захороненные в донных отложениях водоемов, являются следами фототрофных организмов, обитавших в данном водоеме в прошлом. В процессе седиментации пигменты попадают в донные отложения из фотической зоны вместе с отмершими клетками, пеллетами зоопланктона, остатками растительности и пр. и могут сохраняться на протяжении сотен и тысяч лет благодаря отсутствию света, низкой температуре и отсутствию кислорода. Поэтому вертикальное распределение и качественный состав пигментов в слоях донных отложений могут служить индикаторами видового состава, активности и величины продукции фототрофных организмов в соответствующие периоды истории данного водоема. А изменения видового состава и продукционных характеристик, в свою очередь, служат индикаторами изменений условий обитания фототрофных организмов.
Слоистая структура донных отложений наилучшим образом сохраняется в меромиктических озерах, поскольку устойчивая стратификация водной толщи препятствует взмучиванию и переосаждению осадочного материала. Кроме того, постоянный анаэробиоз и высокие концентрации сульфида в придонных водах препятствуют деятельности бентосных беспозвоночных, т.е. отсутствует биотурбация, следовательно - первоначальная последовательность отложений сохраняется ненарушенной [1]. Именно такая слоистость характерна для отложений замерзающих водоемов умеренной зоны, в которых теплый и холодный периоды резко различаются по продукции аллохтонной органики и условиям осаждения минеральных компонент. Поэтому донные отложения меромиктических озер хорошо поддаются датировке и являются хорошими “архивами” климатических изменений, и, следовательно, могут быть использованы для хронологической реконструкции климатических сценариев, вызвавших изменения в экосистеме озера. Реконструкции климатических изменений, происходивших в прошлом без явного антропогенного влияния, позволяют определить некий базовый, фоновый диапазон вариаций климата в данной местности и дают ценную информацию для прогноза возможных изменений.
Для бессточных озер, расположенных в полуаридных климатических зонах, характерны значительные изменения уровня воды в зависимости от баланса осадков и испарения в данной местности, если нет антропогенных стоков-притоков. В полуаридной зоне северной части Минусинской котловины (Хакасия) озера испытывали значительные изменения уровня на протяжении последнего столетия. В частности, в июне 1926 года наблюдалось усыхание оз. Утичье - 3 до минимального уровня, около 25см. Минерализация озера менялась в обратной зависимости от объема воды и при минимуме уровня составляла около 83 г*л-1 [2]. Аналогичные синхронные изменения уровня испытывали все озера данного региона. Резкие изменения уровня озер в начале прошлого века коррелируют с изменением годового количества атмосферных осадков в данной местности. Таким образом, хронология колебаний воды в озерах отражает хронологию сухих и влажных периодов в данной местности и при наличии соответствующих маркерных характеристик может быть реконструирована по донным отложениям.
Изменения уровня воды могут сильно влиять на экосистему озера. Так, минерализованные водоемы могут менять режим сезонной циркуляции в зависимости от уровня воды: при относительно низком уровне воды озеро становится голомиктическим, т.е. подвергается полному перемешиванию от поверхности до дна один или два раза в год (весной и/или осенью). При повышении уровня воды озеро может стать меромиктическим, т. е. весеннее и осеннее перемешивания будут захватывать только верхние слои озера (миксолимнион), в то время как придонные слои (монимолимнион) остаются неперемешанными. В монимолимнионе развивается анаэробиоз и, как правило, накапливается сероводород или метан. Такие переходы из голомиктического состояния в меромиктическое и обратно описаны для ряда озер в разных частях мира. Кроме того, при снижении уровня и объема воды в озере происходит увеличение солености, и наоборот, что отражается на составе биоты и осадочного материала.
Отличительной особенностью меромиктических озер является наличие плотных скоплений аноксигенных фототрофных бактерий (АФБ) на границе ана- и аэробных условий (металимнион). Для существования данной группы бактерий необходимо одновременное присутствие сероводорода и света. Именно такие условия формируются в хемоклине меромиктических водоемов, в том числе и в оз. Утичье-3 и Учум. Молекулярные остатки АФБ, такие как каротиноиды, бактериохлорофиллы и их производные (фео-пигменты), а также ДНК могут сохраняться в донных отложениях озер в течение многих лет и служить индикаторами анаэробных условий в фотической зоне озера в тот или иной период его истории.
Цель настоящей работы - проанализировать динамику ископаемых фотопигментов донных отложений озер Утичье-3 и Учум, а так же оценить возможность их использования в качестве индикаторов состояния экосистемы водоема в прошлом.
Для достижения цели были поставленны следующие задачи:
1. Отобрать пробы донных отложений из центральной части озер Утичье-3 и Учум;
2. Экстрагировать фотопигменты из кернов донных отложений;
3. Провести хроматографический анализ полученных экстрактов;
4. Проанализировать пигментый состав донных отложений и его вертикальное распределение
Купить

1. Наличие окенона на всех глубинах донных отложений свидетельствует, что озеро Учум было меромиктическим на всем исследуемом временном интервале;
2. Наличие хлоробактина в более древних слоях донных отложений озера Утичье-3 свидетельствует о более устойчивой стратификации озера, чем в настоящее время;
3. Неравномерное распределение всех пигментов свидетельствует об изменениях в экосистемах исследуемых озер на протяжении исследуемого периода.

Купить