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

МонимолимнионН2Sхемоклин

Соленость, г/л

Глуб

ина

, м

Введение

H2S

O2 Свет

Пурпурные серные бактерии (ПСБ)

Зеленые серные бактерии (ЗСБ)

Экология фототрофныхсерных бактерий в хемоклине H2S

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 ПСБ

Потенциальная энергия стратификации (стабильность) – минимальное количество энергии ветра, требуемое для

перемешивания столба воды до равномерных распределений без внешнего нагревания или охлаждения

Ветер

Ветерp, кг/м3Плотность

1010

1030

1050

1070

1090

Стабильность, Дж / м2

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 2002-2010г.

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 / м2

Результаты

Электропроводность:

К25 = К / (1 + α*(T-25)) .

Где К25 – электропроводность при температуре 25 С,К – электропроводность при данной температуре

Для оз. Шира: α = 0.0202

Для оз. Шунет: α = 0.0188

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 K25=12,38 мСм /см

Рис. 5 – Уравнение состояние озера Шунет при K25= 77,23 мСм /см

Рис. 4 – Уравнение состояние озера Шунет при K25= 36,66 мСм /см

Уравнение состояния озера Шунет

Рис. 6 – Уравнение состояние озера Шира при K25 16.74 мСм /см

Рис. 8 – Уравнение состояние озера Шира при K25= 20.69мСм /см

Рис. 7 – Уравнение состояние озера Шира при K25= 19.38 мСм /см

Уравнение состояния озера Шира

Стабильность озера Шунет

Рис. 9 Стабильность озера Шунет 2002-2011г.

Стабильность озера Шира

Рис. 10 Стабильность озера Шира 2002-2011г.

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.