Сибирский федеральный университет Институт фундаментальной биологии и биотехнологии

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

2. Введение Соленость, г/л Миксолимнион хемоклин Н2S Глубина, м Монимолимнион 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.

3. O2 Свет Миксолимнион Пурпурные серные бактерии (ПСБ) Хемоклин Зеленые серные бактерии (ЗСБ) Монимолимнион Экология фототрофных серных бактерий в хемоклине H2S H2S

4. Введение ПСБ ПСБ В оз. Шунет биомасса пурпурных серных бактерий достигаетрекордных значений, и вероятно, играет значительную рольв трофической сети и круговороте биогенных элементов в озере

5. Стабильность, Дж / м2 Ветер Плотность p, кг/м3 1010 Ветер 1030 1050 1070 1090 Потенциальная энергия стратификации (стабильность) – минимальное количество энергии ветра, требуемое для перемешивания столба воды до равномерных распределений без внешнего нагревания или охлаждения

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

7. 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.

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

9. Стабильность, Дж / м2 Где A - площадь поверхности озера, 0 z - глубина, m z - глубинацентра масс, g,z p – средняя плотность, p- плотность, z A- площадь на глубине z. z

10. Результаты Электропроводность: К25= К / (1 + α*(T-25)) . Где К25 – электропроводность при температуре 25 С, К – электропроводность при данной температуре Рис. 1 – электропроводность воды озера Шунет Для оз. Шира: α = 0.0202 Для оз. Шунет: α = 0.0188 Рис. 2 –электропроводность воды озера Шунет после линеаризации

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

12. Уравнение состояния озера Шунет Рис. 3 – Уравнение состояние озера Шунет при K25=12,38 мСм /см Рис. 4 – Уравнение состояние озера Шунет при K25= 36,66 мСм /см Рис. 5 – Уравнение состояние озера Шунет при K25= 77,23 мСм /см

13. Уравнение состояния озера Шира Рис. 6 – Уравнение состояние озера Шира при K25 16.74мСм /см Рис. 7 – Уравнение состояние озера Шира при K25= 19.38 мСм /см Рис. 8 – Уравнение состояние озера Шира при K25= 20.69мСм /см

14. Стабильность озера Шунет Рис. 9 Стабильность озера Шунет 2002-2011г.

15. Стабильность озера Шира Рис. 10 Стабильность озера Шира 2002-2011г.

16. Выводы Вывод • Получены уравнения состояния для воды озер Шира и Шунет. Данные уравнения могут быть использованы при моделировании гидрофизических процессов в этих водоемах. • 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. • 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.