Введение 2
Литературный обзор
1.1. Стратификация водоемов
1.1.1. Сезонная стратификация
1.1.2. Меромиктические водоемы
1.2. Аноксигенные фототрофы
1.2.1. Зеленые серные бактерии
1.2.2. Зеленые нитчатые бактерии
1.2.3. Пурпурные серные бактерии
1.2.4. Несерные пурпурные бактерии
1.4. Палеолимнология
Материалы и методы
2.1 Подбор озер
2.2 Озеро Утичье-3
2.3 Озеро Учум
2.4 Образцы
2.5 Экстракция каротиноидов
2.6 Хроматографический анализ каротиноидов
2.7 Анализ вертикальной структуры водоема
Результаты и обсуждение
3.1 Анализ вертикальной структуры озер Утичье-3 и Учум
3.2 Озеро Утичье-3
3.3 Озеро Учум
Результаты
Выводы
Список литературы
Купить

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