Эта работа опубликована в сборнике научных трудов «Актуальные проблемы биологии, медицины и экологии» (2004 год, выпуск 1), под редакцией проф., д.м.н. Ильинских Н.Н. Посмотреть титульный лист сборника
В пелагической зоне стратифицированного солоноватого озера были измерены скорости оксигенного и аноксигенного фотосинтеза, продукция хемоавтотрофных и гетеротрофных бактерий с целью определения вертикального распределения этих процессов и оценки их значимости в функционировании планктонного сообщества. В среднем общая суточная первичная продуктивность была около 1,3г С/м2 , из которой 72% продуцировалось фитопланктоном, 24% - хемоавтотрофными бактериями, и только 4% - фототрофными серными бактериями. Таким образом, аноксигенный фотосинтез в озере не является значимым источником органического вещества. Продукция гетеротрофных бактерий в среднем составляла 1,5г С/м2 в сутки и превышала в 1,5 раза общий фотосинтез фитопланктона и фотобактерий. Общая первичная продукция также была низка по сравнению с бактериальной. Максимальные скорости первичной продукции и гетеротрофной бактериальной продукции находились в хемоклине или на его верхней границе. Полученные данные указывают на то, что в озере Шира наиболее интенсивное продуцирование и минерализация органического вещества происходят на поверхности раздела кислородно-бескислородной фазы.
Нашей целью было изучение роли фототрофных серных и хемосинтетических бактерий в продуцировании органического вещества миксолимнионе, а так же определение вертикального распределения бактериальной продукции в озере Шира и сопоставление ее с первичной продукцией.
Озеро Шира площадью 34,5 км.2 имеет максимальную глубину 22 м. Это солоноватое степное озеро Хакасии, это меромиктическое озеро с постоянным хемоклином между 11 и 14м. Термоклин расположен на глубине 6 – 8м и не перекрывается хемоклином. Из глубинной части в центре озера были отобраны пробы с интервалом 1 – 3м 2-х литровым барометром Руттнера. Пробы воды были всегда защищены от прямы солнечных лучей и анализы и эксперименты проводились сразу же после отбора проб.
Фототрофный пикопланктон просматривался на эпифлюорисцентном микроскопе за счет автофлюоресценции фотосинтетических пигментов. Подсчет проводили с помощью микроскопа "Люмам-11" при увеличении 1000.Гетеротрофные бактерии просматривались методом прямого счета на Нуклепоровых черных фильтрах с диаметром пор 0,2 мкм на эпифлюорисцентном микроскопе после окрашивания ДАФИ. Скорость световой и темновой фиксации СО2 измеряли методом 14С. Оксигенный и аноксигенный фотосинтезы различались с помощью DCMU. Бактериальная продукция оценивалась по скорости поглощения смеси аминокислот, калиброванной с параллельно измеренной продукцией, определенной по увеличению числа бактериальных клеток. Темновая ассимиляция неорганического углерода бактериями была измерена соответственно Сорокину.
Суточные скорости фитопланктонного фотосинтеза в миксолимнионе и хемоклине озера Шира варьировали от8 до99мгС/м3 и достигали максимума на глубинах 4-6м и 10-13м. Интегральная суточная продукция фитопланктона в столбе воды составляла 0,735 – 1,211г С/м2 в сутки(в среднем,0,961г С/м2 в сутки) (1990).
Аноксигенный фотосинтез цветных серных бактерий и, возможно, цианобактерий, был зафиксирован на глубине 10м и достигал своей максимальной скорости 13,03 мг С/м2 в сутки на глубине 13м, что составляет14-36% общей фотоассимиляции углерода в хемоклине. В этот период интегральная продукция фототрофных серных бактерий была 50,45 мг С/м2 в сутки, что составляет только5,7% от первичной продукции фитопланктона в пелагической зоне озера.
Во всех экспериментах отмечалась темновая ассимиляция СО2 , но скорости были выше в термоклине и хемоклине. В озере Шира интегральные скорости темновой ассимиляции за сутки в столбе воды составляли 32% от общих суточных скоростей фиксации. Бактериальная продукция в эвтотической пелагической зоне составляла 86-90% от общей пелагической бактериальной продукции.
В июле в миксолимнионе и хемоклине определялись скорости роста свободноживущих бактерий менее 2 мкм менялись от 0,0183до 0,0434 в час, что соответствовало времени генерации 16-18 часов. Их продукция варьировала от 2,52 до7,47 мг С/м3 в час, составляя в этих слоях 56-100% от общей бактериальной продукции. Следует отметить, что в верхней границе хемоклина удельные скорости роста других групп бактериопланктона были выше, чем миксолимнионе. В верхнем хемоклине продукция одиночных бактерий более2 мкм, агрегирированных и нитчатых бактерий достигала 14,30 и 14% от общей бактериальной продукции, соответственно. Общая бактериальная продукция была выше в миксолимнионе(глубина 3 м ) и в верхнем хемоклине (глубина 11-12 м). Суточная интегральная продукция бактериопланктона составляла 1,59 г С на м2 .
На основании суточных значений интегральной первичной продукции, озера Шира может классифицироваться как мезотрофное. В течении летнего периода все три автотрофных процесса (оксигенный и аноксигенный фотосинтез и хемосинтез) вносили свой вклад в первичную продукцию сообщества. Наиболее высокие скорости фиксации неорганического углерода обнаружились в хемоклине. Несмотря на низкую освещенность, наиболее высокие скорости фотоассимиляции углерода в озере Шира приходились на хемоклин, достигая 25% от общей углеродной фотоассимиляции. В хемоклине около 20% фотоассимиляции углерода происходило за счет аноксигенных фототрофов.
В озере Шира были отмечены высокие скорости темновой ассимиляции СО2 . Интегрированные по площади скорости фиксации СО2 показали, что 32% фиксации общего неорганического углерода происходило за счет темновой ассимиляции. Общая суточная первичная продуктивность составляла около 1,3г С/м2 , из которой 72% продуцировалось фитопланктоном, 24% - хемоавтотрофами, и только 4% - фотосинтетическими бактериями.
В общем в озере Шира вклад автотрофного пикопланктона в первичную продукцию был невелик-18% от общей фототрофной продукции.
Вертикальное распределение бактериальной продукции коррелирует распределением первичной продукции и их максимумы совпадают. Максимальные скорости продукции в хемоклине, были схожи с величинами, отмеченными в металимнионе других стратифицированных озер. В течение периода исследования интегральная по площади бактериальная продукция 1,54г С/м2 в сутки(среднее за июль а август) превышала общий фотосинтез ( 1,01г С/м2 в сутки) на 50%. Относительно высокие скорости бактериальной продукции отражают аллохтонный внос органического углерода и питательных веществ из аноксигенных природных слоев.
