Фотосинтетические пигменты (хлорофиллы и каротиноиды), захороненные в донных отложениях водоемов, являются следами фототрофных организмов,населявших водоемы в прошлом . В процессе седиментации пигменты попадают в донные отложения из фотической зоны вместе с отмершими клетками,пеллетами зоопланктона, остатками растительности и пр., и сохраняются на протяжении сотен и тысяч лет благодаря отсутствию света, низкой температуреи отсутствию кислорода. Поэтому вертикальное распределение и качественный состав пигментов в слоях донных отложений могут служить индикаторамивидового состава, биомассы и величины продукции фототрофных организмов в соответствующие периоды истории данного водоема. В свою очередь,изменения видового состава и продукционных характеристик служат индикаторами изменений условий обитания фототрофных организмов. Слоистаяструктура донных отложений наилучшим образом сохраняется в меромиктических озерах, поскольку устойчивая стратификация водной толщипрепятствует взмучиванию и переосаждению осадочного материала. Кроме того, постоянный анаэробиоз и высокие концентрации сульфида в придонныхводах препятствуют деятельности бентосных беспозвоночных, т.е. отсутствует биотурбация, следовательно – первоначальная последовательностьотложений сохраняется ненарушенной. Поэтому донные отложения меромиктических озер хорошо поддаются датировке и являются хорошими«архивами» климатических изменений.

Вертикальное распределение каротиноидов фототрофных организмов в верхних слоях донных отложений оз. Шира

А. С. Гребенщикова, В. В. Зыков, Д. Ю. Рогозинssoouulluu@gmail.com

Сибирский федеральный университет, Институт фундаментальной биологии и биотехнологии, кафедра биофизики,Институт биофизики СО РАН, Красноярск

Выполнено при поддержке: РФФИ (проект № 09-04-01114), Междисциплинарного интеграционного проекта СО РАН № 95, Программы фундаментальных исследований Президиума РАН «Биологическое разнообразие» (проект № 15), ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (государственный контракт № 14.740.11.0638 на 2009-2013 гг.) и совместного проекта СО РАН и Академии наук Тайваня (проект № 149)

Модель меромиктического водоема

Озеро Шира соленое меромиктическое озеро - размер 5.3 9.3 км - площадь поверхности 35.9 км2

- максимальная глубина 24 м - состав воды сульфатно-хлоридно-натриево-магниевый- в монимолимнионе присутствует сероводород 15-40 мг л-1

- соленость около 15 г л-1(миксолимнион), около 19 г л-1 (монимолимнион)

Цель:Анализ вертикального распределения каротиноидов фототрофных организмов в верхних слоях донных отложений оз. Шира

Материалы и методы

Керны донных отложений были отобраны в 2009 и 2010 гг. в центральной наиболее глубокой части

озера. Керны длиной 0.2 м, 0.4 м и 1.4 м были взяты с помощью коробчатого дночерпателя и

гравитационной трубки. Анализы каротиноидов проводили для керна глубиной 0.4 м

Для выделения каротиноидов использовались чистые культуры:

Стандарты каротиноидов для калибровки хроматографа получили экстракцией пигментов и дальнейшей их очисткой методом

тонкослойной восходящей хроматографии на силикагелевой пластинке

В работе использовали высокоэффективный жидкостной хроматограф Agilent Technologies 1200 оснащенный:1) ручным вводом пробы (Reodyne 7125) объем петли 20 мкл2) детекторами – диодной матрицей (DAD) и квадрупольным масс-спектрометром 6130 3) установкой для получения бидистиллированной воды

Для количественного анализа природных образцов использовали режим регистрации выделенных ионов (SIM). Идентификацию осуществляли используя полученные спектры поглощения регистрируемые на диодноматричном детекторе (DAD) и подтверждая масс-спектрами. Количественное значение определяли в образцах используя стандарты выделенные из культур.

Каротиноид окенон, из чистой культуры пурпурных

серных бактерий Каротиноид хлоробактин, из чистой культуры зеленых

серных бактерийКаротиноид лютеин,

из чистой культуры зеленой водоросли Chlorella vulgaris

ВЭЖХ – хроматограмма экстракта каротиноидов

1 -- аллоксантин 2 – лороксантин 3 – лютеин 4 – зеаксантин 5 – транс-окенон 6 – цис-окенон

Концентрация каротиноидов в донных отложениях оз.Шира(вертикальные доверительные интервалы соответствуют длинам анализируемых участков керна)

штамма пурпурных серных бактерий Thiocapsa sp. Shira_1

неидентифицированного штамма зеленых серных бактерий

зеленой водоросли Chlorella vulgaris

Для качественного определения пигментов был применен метод абсорбционной

спектрофотометрии. Спектры поглощения пигментов измеряли в ацетоне на спектрофотометре (300-900 нм)

Uvikon double beam uv/vis spectrophotometer

943 (Италия)

High-performance liquid chromatograph

Agilent Technologies 1200 (США)

Результаты

1. В исследованных слоях донных отложений обнаружены каротиноиды фототрофных организмов,характерных для оз. Шира. Вертикальные распределения каротиноидов неравномерны, чтоуказывает на изменяющиеся условия развития фототрофных организмов, захоронения их остатков исохранности каротиноидов в донных отложениях.

2. В некоторых слоях в наибольшем количестве присутствует специфический пигмент пурпурных серных бактерий – окенон, его присутствие указывает на то что во время формирования этих слоев озеро имело меромиктический режим перемешивания и условия благоприятные для развития пурпурных серных бактерий.

3. Наличие каротиноидов фототрофных серных бактерий свидетельствует о присутствии сероводорода в фотической зоне озера в последние 400 лет, что указывает на стратификацию водной толщи в этот период.

Выводы