Научная статья на тему 'Гидрохимические исследования солоноватых и соленых озер Южного Забайкалья'

Гидрохимические исследования солоноватых и соленых озер Южного Забайкалья Текст научной статьи по специальности «Биология»

CC BY
152
47
Поделиться
Ключевые слова
ГИДРОХИМИЯ / СОЛОНОВАТЫЕ И СОЛЕНЫЕ ОЗЕРА / ХЛОРОФИЛЛ "А" / CHLOROPHYLL "A"

Аннотация научной статьи по биологии, автор научной работы — Цыренова Д. Д., Брянская А. В., Хахинов В. В., Жавзан Ч.

Проведены гидрохимические исследования соленых озер Южного Забайкалья. По степени минерализации озера могут быть отнесены к солоноватым и соленым, по ионному составу к гидрокарбонатно-натриевому и хлоридно-натриевому типам. Получена прямая зависимость при выражении хлорофилла "а" через численность.

Похожие темы научных работ по биологии , автор научной работы — Цыренова Д.Д., Брянская А.В., Хахинов В.В., Жавзан Ч.,

HYdrochemical analysis of salTISH and salt lakes OF Southern ZabaikalIE

Hydrochemical researches of saltish and salt lakes of Zabaikalie have been conducted. On mineralization degree lakes can be carried to salinity and to brines, on ionic structure to hydrokarbonate-sodium and chloride-sodium types. The most authentic results turn out at expression of chlorophyll "a" through abundance.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Текст научной работы на тему «Гидрохимические исследования солоноватых и соленых озер Южного Забайкалья»

2. Ришар П., Кияшко С.И, Козлова Т.А. Анализ стабильных изотопов углерода и азота в планктонных и бентосных трофических цепях озера Байкал // Материалы II Верещагинской Байкальской конф. - Иркутск, 1995. - С. 167-168.

3. Hakansson S. A review of various factor influencing the stable carbon isotope ratio of organic lake sediments by the change from glacial to post glacial environmental conditions // Quat. Sci. Rev. - 1985. - V.4. - Р. 135-146.

4. Кияшко С.И, Козлова М.А, Ришар П. и др. Соотношение стабильных изотопов углерода животных в озере Байкал // Материалы II Верещагинской Байкальской конф. - Иркутск, 1995. - С. 80-81.

5. Князева Л.М. Осадкообразование в озерах влажной зоны СССР. Южный Байкал // Образование осадков в современных водоемах. - М.: Наука, 1954. - С. 180-236.

УДК 576.8

ГИДРОХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СОЛОНОВАТЫХ И СОЛЕНЫХ ОЗЕР ЮЖНОГО ЗАБАЙКАЛЬЯ

Д.Д. Цыренова*, А.В. Брянская**, В.В. Хахинов*******, Ч. Жавзан*****

*Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, Улан-Удэ. E-mail: baldanovaD@rambler.ru **Институт цитологии и генетики СО РАН, Новосибирск ***Бурятский государственный университет, Улан-Удэ ****Байкальский институт природопользования СО РАН, Улан-Удэ *****Институт геоэкологии Академии наук Монголии, Улан-Батор

Проведены гидрохимические исследования соленых озер Южного Забайкалья. По степени минерализации озера могут быть отнесены к солоноватым и соленым, по ионному составу — к гидрокарбонатно-натриевому и хлоридно-натриевому типам. Получена прямая зависимость при выражении хлорофилла «а» через численность.

Ключевые слова: гидрохимия, солоноватые и соленые озера, хлорофилл «а».

HYDROCHEMICAL ANALYSIS OF SALTISH AND SALT LAKES OF SOUTHERN ZABAIKALIE D.D. Tsyrenova, A.V. Bryanskaya, V.V. Khakhinov, Ch. Zhavzan Institute of General and Experimental Biology SB RAS, Ulan-Ude Institute of Cytology and Genetics SB RAS, Novosibirsk Buryat State University, Ulan-Ude Baikal Institute of Nature Management SB RAS, Ulan-Ude Institute of Geoecology Mongolian Academy of Sciences, Ulaanbaator

Hydrochemical researches of saltish and salt lakes of Zabaikalie have been conducted. On mineralization degree lakes can be carried to salinity and to brines, on ionic structure — to hydrokarbonate-sodium and chloride-sodium types. The most authentic results turn out at expression of chlorophyll «a» through abundance.

Key words: hydrochemistry, saltish and salt lakes, chlorophyll «a».

Содержание фотосинтетических пигментов, в частности хлорофилла «а», в водоемах позволяет судить о продукции фитопланктона, поскольку этот пигмент ответствен за новообразование органического вещества при фотосинтезе [1]. Содержание хлорофилла часто коррелирует с численностью и биомассой микроорганизмов. Известно, что наблюдается закономерное увеличение общей численности и биомассы с повышением трофического статуса озера. Критерием трофического статуса является содержание хлорофилла «а» в планктоне. При этом с достижением биомассы максимальных значений (150 мкг/г хлорофилла «а» численность бактерий оставалась на одном уровне или снижалась при «цветении» водоема [2].

Цель настоящей работы - изучение гидробиологических характеристик солоноватых и соленых озер Южного Забайкалья.

Материал и методы исследования

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Исследования озер были проведены в июле 2006 г. в солоноватых и соленых озерах Онон-Борзинского бассейна (Южное Забайкалье): Бабье, Горбунка, Зун Торей, Зун Холво, Хилганта, Ехэ Тором. К гидробиологическим исследованиям относилось определение физико-химических параметров, хлорофилла «а», численности и биомассы хлорофиллсодержащих организмов. Озера отличались между собой по цветности, прозрачности, активной реакции воды, температуре, минерализации и другим физико-химическим характеристикам.

Кислотность среды определяли потенциометрическим портативным рН-метром рНер2 (Португалия), общая минерализация получена при помощи портативного тестер-кондуктометра TDS-4 (Сингапур). Концентрацию гидрокарбонатов, карбонатов сульфатов, хлоридов, кальция, натрия и магния

определяли общепринятыми титриметрическими методами [3]. Содержание растворенного в воде кислорода определяли скляночным методом.

Для определения хлорофилла «а» в пробах на месте отбора добавляли глицерин или 96%-й спирт. Содержание хлорофилла «а» (Схл а) определяли по стандартной методике [4], расчеты проводили по формуле:

Схл а 13,9'ОП665*"^экстр/1кюв'1/^ мг/м^

где ОП665 - оптическая плотность экстракта при длине волны 665 нм; V^^ - объем экстракта, мл; l -толщина кюветы, (1 см); S - площадь сверла, см2.

Для определения общей численности микроорганизмов (ОЧМ) в цианобактериальных матах готовили исходную болтушку грунта: в колбу со стерильной водопроводной водой (100 мл) вносили навеску грунта (1 г). Суспензию гомогенизировали на дезинтеграторе, отстаивали 1 сутки. Суспензию фильтровали на фильтровальной установке через мембранные фильтры («Millipore», диаметр пор - 0,22 мкм, диаметр фильтрующей площади - 19 мм) с подложкой из фильтровальной бумаги. На фильтр помещали 3-5 мл суспензии. После фильтрации добавляли 10 мл безбактериальной водопроводной воды для равномерного распределения бактерий. Фильтры вместе с подложкой подсушивали на фильтровальной бумаге в чашке Петри. Затем фильтры окрашивали 5% эритрозином и просматривали на микроскопе Axiostar Plus («ZEISS», Германия) при увеличении 1,25 x 10 х 100 в 20 полях зрения по диагонали. Площадь поля зрения - 3,14 x 104 мкм2.

Расчет общей численности микроорганизмов (кл/мл) в 1 г сырого грунта производился по формуле:

N=n-K-A/V,

где n - среднее число микроорганизмов в одном поле зрения; K - отношение фильтрующей площади фильтра S (мкм) к просчитываемой площади поля зрения s (мкм); V - объем профильтрованной суспензии (мл); A - множитель для пересчета численности микроорганизмов из разведения на 1 г.

Биомассу (Б) определяли с учетом объемов клеток отдельных видов микроорганизмов [5, 6].

Результаты и обсуждение

Большинство исследованных озер являлись мелководными водоемами с относительно небольшой площадью, невысокими значениями температуры в летнее время (табл. 1). Минерализация воды в озерах варьировала в широких пределах от 5 до 276 г/дм3. По степени минерализации (по классификации Валяшко) озера Ехэ Тором, Зун Торей и Зун Холво являлись солоноватыми (сумма солей 1-25 г/дм3), озера Горбунка, Хилганта и Бабье - рассолами (свыше 50 г/дм3). Значения рН в большинстве озер были щелочными.

В гидрохимическом отношении высокая щелочность означает удаление в первую очередь кальция как макрокомпонента. Доминирующим катионом становится натрий, а анионами служат карбонат/гидрокарбонат и хлорид-ионы, создающие, в зависимости от минерализации, более или менее мощную буферную систему. Изучение катионно-анионного состава воды озер показало, что из анионов преобладают хлорид-ионы (0,15-59,85 г/дм3), из катионов - ионы натрия (2,42-35,65 г/дм3) (табл. 2). Типизация вод по Алекину показала, что большинство исследованных озер относятся к гидрокарбонатно-натриевому и хло-ридно-натриевому типам.

Для указанных озер с помощью метода регрессионного анализа была оценена зависимость общей численности хлорофиллсодержащих организмов и биомассы от содержания хлорофилла «а». Значения численности и биомассы широко варьировали (табл. 3). Максимальная численность и биомасса (201,15-106 кл/мл и 39,63-106 мкм3/мл) была отмечена в оз. Хилганта, станция 2, в видовом составе которого доминировали цианобактерии. Озеро Бабье, где наблюдались высокие численность и биомасса, наиболее подвержено «цветению» водоема. Наименьшая численность (87,75-106 кл/мл) и соответственно наименьшая биомасса (0,72-106 мкм3/мл) были зарегистрированы в озере Зун Холво.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Нами было получено уравнение, описывающее количественную связь общей численности с концентрацией хлорофилла а. Оно имеет следующий вид:

Схл а = 1,0742-N+0,4164, R2=0,5991, где R2 - уровень достоверности аппроксимации.

Данное уравнение является более достоверным, чем уравнение, полученное для оценки количественой связи биомассы с концентрацией хлорофилла «а»: Схл а = 0,9966-Б+0,4729, R2=0,5098, что можно объяснить большим вкладом мелких организмов в трансформацию органического вещества по сравнению с более крупными, а поэтому обусловливающими практически большую часть биомассы. Следует также отметить, что количественные связи между численностью, биомассой и содержанием хлорофилла «а» в планктоне сделаны по малым выборкам, однако и они создают предпосылку для прогноза степени развития фитопланктона в озерных экосистемах с учетом трофических условий [2].

Таблица 1

Физико-химические параметры исследованных водоемов___________________

Озеро Дата отбора Ь, м 8, км2 Т, 0С М, г/дм3 рН

Ехэ Т ором 20.07.05 5,0 2,5 18 10 8,4

Зун Холво 02.08.06 1,5 150.0 20 10 9,2

Г орбунка* 03.08.06 * 2,1 27 90 7,5

Зун Торей 05.08.06 4,0 300,0 28 5 9,7

Бабье 07.08.06 2,0 85.0 25 276 8,7

Хилганта*, Ст. 1 02.08.06 * * 18 128 7,5

Ст.2 02.08.06 * * 34 152 7,2

Здесь и далее: И - глубина озера; 8 - площадь водного зеркала; Т - температура воды; М - минерализация; * - в период исследований озеро было пересохшим, для анализа брали иловую воду.

Т аблица 2

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Гидрохимическая характеристика исследованных водоемов (г/дм3)

Озеро СО32- НСО3- С1- 8042- №+ Т ип воды

Ехэ Т ором 30,60 0,17 - - 3,44 Карбонатно-натриевый

Зун Холво 3,82 8,10 0,39 - 2,54 Г идрокарбонатно-натриевый

Г орбунка* н.о. 3,70 0,15 0,10 2,42 Г идрокарбонатно-натриевый

Зун Торей 0,37 2,84 - - 4,05 Г идрокарбонатно-натриевый

Бабье 0,11 0,48 33,40 9,14 30,30 Хлоридно-натриевый

Хилганта*, Ст. 1 2,45 1,76 37,48 15,87 18,15 Хлоридно-натриевый

Ст.2 н.о. 1,80 59,85 14,46 35,65 Хлоридно -натриевый

«-»- анализ не был проведен, н.о. - не обнаружено.

Т аблица 3

Биологические характеристики солоноватых и соленых озер Южного Забайкалья

Озеро 0ЧБ-106, кл/мл Б-106, мкм3/мл Схл а, мг/мл

Ехэ Тором 100,43 0,92 5971,83

Зун Холво 87,75 0,72 304,14

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Г орбунка 137,51 0,83 41,98

Зун Т орей 177,0 1,45 235,86

Бабье 142,72 1,17 246,77

Хилганта, Ст. 1 95,55 5,73 221,49

Ст. 2 201,15 39,63 348,72

сухой мат 166,43 1,40 1070,95

Таким образом, исследованные нами озера Южного Забайкалья различались по своим физикохимическим характеристикам. Значения рН воды озер находились в пределах 7,0-9,9. По степени минерализации (по классификации Валяшко) озера могут быть отнесены к солоноватым и рассолам, по ионному составу - к гидрокарбонатно-натриевому и хлоридно-натриевому типам. ОЧБ находились в пределах 87,75Т0б-201,15Т0б кл/мл, биомасса - 0,83Т0б-39,63Т0б мкм3/мл, хлорофилл «а» - 41,985971,83 мг/мл. Уравнения, описывающие количественную связь между этими параметрами, показали, что наиболее достоверным является выражение хлорофилла «а» через численность.

Работа выполнена при финансовой поддержке Президиума СО РАН №38 и №95, МО РФ РИП 2.1.1/2 «НОЦ Байкал», гранта РФФИ №08-05-98038р_Сибирь а.

ЛИТЕРАТУРА

1. Брянская А.В. Влияние экологических условий на видовое разнообразие и функциональную активность цианобактерий водоемов Южного Забайкалья: авторефер. дис. ... канд. биол. наук. - Улан-Удэ: Изд-во Бурятского госуниверситета, 2002. - 22 с.

2. Бульон В.В., Павельева Е.Б. Взаимосвязь между численностью бактерий и содержанием хлорофилла в планктоне пресных вод // Микробиология, 1998. - Т.67, №2. - С. 261-266.

3. Намсараев Б.Б., Горленко В.М., Хахинов В.В. и др. Полевой практикум по водной микробиологии и гидрохимии: метод. пособие / отв. ред. М.Б. Вайнштейн. - М.-Улан-Удэ: Изд-во Бурятского госуниверситета, 2005. - 68 с.

4. Методы химического анализа в гидробиологических исследованиях. - Владивосток: АН СССР ДВНЦ, Ин-т биологии моря, 1979. - 126 с.

5. Кожова О.М., Шастина Н.А., Заусаева Н.А. К методике определения объемов клеток фитопланктона // Экологические исследования водоемов Сибири. - Иркутск, 1978. - С. 110-123.

6. Водоросли: Справочник / С.П. Вассер, Н.В. Кондратьева, Н.П. Масюк и др. - Киев: Наукова думка, 1989. - С. 170-188.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

УДК 576.8 (571.54)

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПЕСЧАНЫХ МАТОВ СОДОВЫХ ОЗЕР ДОРОНИНСКОЕ И ЗУН-ТОРЕЙ (Забайкалье)

А.Г. Захарюк, Л.П. Козырева, Б.Б. Намсараев*

Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, Улан-Удэ. E-mail: kuran82@mail.ru Бурятский государственный университет, Улан-Удэ.

Представлены первичные данные по изучению песчаных матов, обнаруженных в содовых озерах Доронинское и Зун-Торей.

Ключевые слова: микробные маты, содовые озера.

PHISICAL AND CHEMICAL CHARACTERISTICS OF SANDY MATS OF DORONINSKOE AND ZUN-TOREI SODA LAKES (Zabaikalie)

A.G. Zakharyuk, L.P. Kozyreva, B.B. Namsaraev Institute of General and Experimental Biology of SB RAS, Ulan-Ude Buryat State University, Ulan-Ude

For the first time the basic physical and chemical indicators of the sandy mats which have been found out in soda lakes Doron-inskoe and Zun-Torei were studied.

Key words: microbial mats, soda lakes.

На территории Забайкалья насчитывается более 500 содово-соленых озер, отличающихся по степени минерализации, рН и ионному составу воды [1, 2]. В последнее время пристальное внимание уделяется изучению содового озера Доронинское [3]. В первую очередь это связано с тем, что озеро относится к типу меромектических озер, в которых четко прослеживаются аэробная и анаэробная зоны. Озеро Доронинское является одним из крупнейших минерализованных озер в Забайкалье. Площадь водной поверхности озера 4,5 км2, глубина около 6 м. Бессточное солоноватое озеро Зун-Торей расположено на юге Забайкалья. Площадь водного зеркала 302 км2. В озеро впадает протока Утичья. Оба озера примечательны тем, что в береговой зоне обнаружены песчаные маты, которые представляли собой рыхлый песок, сверху покрытый тонкой бактериальной пленкой.

Целью данной работы было изучение физико-химических характеристик песчаных матов содовых озер Доронинское и Зун-Торей.

Объекты и методы

Объектами исследования служили песчаные маты из двух содовых озер, расположенных на территории Забайкальского края: Доронинское и Зун-Торей. Пробы песчаных матов по горизонтам отобраны в августе 2008 г. Максимальная толщина песчаного мата озера Доронинское достигала 3,5 см, озера Зун-Торей - 5 см.

В полевых условиях определение физико-химических параметров воды в местах отбора проб проводили с помощью портативных приборов. Кислотность среды измеряли рН-метром рНер2 (Португалия), значение общей минерализации - тестер-кондуктометром TDS-4 (Сингапур). В лабораторных условиях определяли содержание сероводорода фотометрическим методом с ^№-диметил-«ара-фенилендиамином (ДМП) [4]. Органический углерод в песчаных матах анализировали методом мокрого сжигания по Тюрину [5]. Оптическую плотность измеряли на фотоэлектрокалориметре КФК-20 (Россия). рН водной вытяжки песчаных матов измеряли при помощи рН-метра HANNA Instruments (Россия).

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Результаты и обсуждение

Отличительными признаками вод содовых озер являются высокая минерализация и экстремально-щелочные значения рН.

Распределение солености воды озера Доронинское имеет общую закономерность: увеличение концентрации солей от поверхностных слоев к придонным (от 25 г/дм3 на поверхности до 30 г/дм3 и более у дна). рН находится в щелочной области и варьирует от 9,7 до 10.