Стабильность водной толщи как фактор, определяющий условия обитания фототрофных серных бактерий в меромиктических озерах Шира и Шунет Сибирский федеральный университет Институт фундаментальной биологии и биотехнологии Красноярск 2011 Выполнил М.О. Тарновский Руководитель Д.Ю. Рогозин

Меромиктическими (в переводе с латыни – «полу-перемешиваемыми») называются озера, в которых водная толща не подвергается полной циркуляции в течение года из-за повышенной солености придонных слоев воды. Миксолимнион Монимолимнион Н2SН2S хемоклин Соленость, г/л Глубина, м Введение

H2SH2S O2O2 Свет Пурпурные серные бактерии (ПСБ) Зеленые серные бактерии (ЗСБ) Экология фототрофных серных бактерий в хемоклине H2SH2S Миксолимнион Хемоклин Монимолимнион

Введение В оз. Шунет биомасса пурпурных серных бактерий достигает рекордных значений, и вероятно, играет значительную роль в трофической сети и круговороте биогенных элементов в озере ПСБ

Потенциальная энергия стратификации (стабильность) – минимальное количество энергии ветра, требуемое для перемешивания столба воды до равномерных распределений без внешнего нагревания или охлаждения Ветер p, кг/м 3 Плотность Стабильность, Дж / м 2

Цель работы Определить основные физические характеристики воды оз. Шунет и Шира и рассчитать сезонную динамику стабильности водной толщи

Задачи 1. Получить зависимость электропроводности воды оз. Шунет и Шира от температуры, и на его основе получить формулу температурной компенсации показаний датчика электропроводности; 2. Получить зависимость плотности воды оз. Шира и Шунет от температуры и электропроводности, и на ее основе получить эмпирическое уравнение состояния для воды оз.Шунет и Шира; 3. На основе натурных измерений профилей температуры и электропроводности оз. Шира и Шунет рассчитать динамику стабильности за период г.

Температура и электропроводность воды озера измерялись с помощью погружных мноканальных зондов Data- Sonde 4a (Hydrolab, Austin, Texas, USA) и YSI 6600 (Yellow Springs, Ohio, USA). Уравнение состояния использовали в форме, предложенной Мелаком и Джеллисоном и с помощью нейро- сетевого алгоритма (Щемель А., ИБФ СО РАН) Материалы и методы

Где A - площадь поверхности озера, 0 z - глубина, z - глубина центра масс, g,z p – средняя плотность, p - плотность, z A - площадь на глубине z. z m Стабильность, Дж / м 2

Результаты Электропроводность: К 25 = К / (1 + α *(T-25)). Где К 25 – электропроводность при температуре 25 С, К – электропроводность при данной температуре Для оз. Шира: α = Для оз. Шунет: α = Рис. 2 – электропроводность воды озера Шунет после линеаризации Рис. 1 – электропроводность воды озера Шунет

Уравнения состояния оз. Шунет 1 2 Уравнения состояния оз. Шира

Рис. 3 – Уравнение состояние озера Шунет при K 25 =12,38 мСм /см Рис. 5 – Уравнение состояние озера Шунет при K 25 = 77,23 мСм /см Рис. 4 – Уравнение состояние озера Шунет при K 25 = 36,66 мСм /см Уравнение состояния озера Шунет

Рис. 6 – Уравнение состояние озера Шира при K мСм /см Рис. 8 – Уравнение состояние озера Шира при K 25 = 20.69мСм /см Рис. 7 – Уравнение состояние озера Шира при K 25 = мСм /см Уравнение состояния озера Шира

Стабильность озера Шунет Рис. 9 Стабильность озера Шунет г.

Стабильность озера Шира Рис. 10 Стабильность озера Шира г.

Вывод 1.Получены уравнения состояния для воды озер Шира и Шунет. Данные уравнения могут быть использованы при моделировании гидрофизических процессов в этих водоемах. 2.Стабильность в обоих озерах в периоде с 2002 по 2011 год испытывала закономерные сезонные колебания на фоне многолетней тенденции к снижению, особенно четко выраженной в озере Шунет. 3.Высокая стабильность водной толщи в сочетании с относительно небольшой глубиной обусловливает накопление биомассы фототрофных серных бактерий в зоне хемоклина озера Шунет. В озере Шира развитие данной группы бактерий сдерживается недостатком света из-за большой глубины расположения хемоклина.