Физико-химическая и микробиологическая характеристика льда озера Доронинское (Забайкалье)

В последние десятилетия стратифицированные водоемы привлекают к себе внимание исследователей разных направлений, поскольку характер протекания здесь физических, химических и биологических процессов отличается от подобных процессов в типичных перемешиваемых водоемах [1]. В Забайкалье широко распространены содово-соленые водоемы с различной минерализацией [2]. Особое место среди них занимает озеро Доронинское, которое имеет ярко выраженную стратификацию по ряду физико-химических и биологических параметров [3–5].

Объекты и методы

Объект исследования – стратифицированное озеро Доронинское, расположенное в 154 км от г. Читы в бассейне реки Ингода. Площадь водной поверхности озера 4,5 км2, глубина около 6 м. Вода характеризуется высокой степенью минерализации.

Пробы льда отбирали из разных горизонтов, включая поверхностный слой. Лед хранили в полиэтиленовых пакетах в темноте при температуре ниже нуля. Перед проведением анализов лед помещали в стерильную посуду и растапливали при комнатной температуре.

Концентрацию карбонат- и гидрокарбонат-ионов определяли титриметрическим методом [6]. pH определяли pH-метром pHep («Hanna», Италия). Соленость определяли кондуктометром DIST 1 («Hanna», Италия).

Для определения общей численности микроорганизмов воду, полученную при растапливании льда, фильтровали через нитро-целлюлозные фильтры с диаметром пор 0,22 мм («Владисарт», Россия), окрашивали 5% раствором эритрозина и просматривали на микроскопе Axiostar Plus («ZEISS», Германия) при увеличении 1,25х10х100 в двадцати полях зрения. Расчет численности бактерий производился по формуле:

N=n∙K/V, кл/мл, где n – среднее число бактерий в одном поле зрения; K – отношение фильтрующей площади фильтра S (мкм) к просчитываемой площади поля зрения s; V – объем профильтрованной воды (мл) [7].

Р.В. Колосов, С.П. Бурюхаев . Физико-химическая и микробиологическая характеристика льда озера Доронинское (Забайкалье)

Скорость микробиологического процесса темновой ассимиляции СО 2 определяли с помощью радиоизотопного метода [8].

Результаты и обсуждение

В озере Доронинское были изучены физико-химические параметры льда (в ходе весенних экспедиций в 2009 и 2012 г.). Отмечены изменения состояния оз. Доронинское (табл. 1).

Таблица 1

Физико-химические параметры льда озера Доронинское

Дата отбора	Горизонт, см	pH	Минерализация, мг/л	CO 32- , мг/л	HCO 3- , мг/л
март 2009 г.	0-5	10,59	5 150	1 260	2 484
	5-25	10,00	2 088	240	676
	25-55	10,56	2 756	456	1704
	55-65	10,76	4 063	960	1656
	65-75	10,0	3 700	696	1972
	75-85	10,68	3 928	1080	1416
	85-95	10,4	3 488	1075	761
	95-105	9,9	3 216	876	1624
	105-122	10,5	3 730	1152	1537
апрель 2012 г.	0-10	10,6	4073	1164	1074
	10-25	10	3747	900	1454
	25-40	10,44	4373	1200	1330
	40-55	10,57	4011	1140	1370
	55-77	10,4	3447	810	626
	77-100	9,9	3781	717	1030
	100-115	10	3280	522	744
	115-125	10,72	3788	1050	1678

Межгодовая динамика pH была выражена слабо. Показатель pH варьировал от 9,9 до 10,76 (рис. 1). В верхних (до 40 см) и нижних (от 100 см) слоях льда амплитуды колебаний pH совпадали в 2009 и 2012 г.

Изменения минерализации по глубине колонки льда озера Доронинское были более выраженными в 2009 г. чем в 2012 г. (рис. 2). Минерализация ледового покрова варьировала в 2009 г. от 2088 до 5150 мг/л; в2012 г. – от 3280 до 4373 мг/л. В марте 2009 г. в верхнем горизонте ледового покрова отмечены наибольшие значения минерализации и содержания карбонат- и гидрокарбонат-ионов, что может быть связано с образованием гуджира. Однако далее, так же в верхних слоях, наблюдается резкое снижение минерализации и содержания ионов карбонатного комплекса (рис. 3, рис. 4), а также снижение значения pH. В марте 2009 г. количество

	Минерал-я, гм/п 2 000      4 000      6 000
о 2 go
о ^^
	— — — - мар.09 — апр.12

ионов CO 3 ^2- в ледовом покрове варьировало от 240 до 1260 мг/л; HCO 3 ^- – от 676 мг/л до 2484 мг/л. В апреле 2012 г. амплитуды колебаний содержания ионов карбонатного комплекса, как и колебаний минерализации, были меньше, чем в марте 2009 г. В целом в распределении минерализации и карбонатного комплекса по глубине колонки льда отмечается синхронность.

В ледовом покрове оз. Доронинское отмечено более низкое содержание карбонат- и гидрокарбо-нат-ионов по сравнению с водной толщей в теплое время года, что связано с особенностями формирования ледового покрова, при котором часть солей переходит в водную толщу [9]. Количество ионов CO 3 ^2- варьировало от 240 до 1260 мг/л; HCO 3 ^- – от 626 до 2484 мг/л (рис. 3, рис. 4).

Рис. 3. Динамика содержания ионов CO32- в ледовом покрове

Рис. 4. Динамика содержания ионов HCO 3 в ледовом покрове

В 2009 г. общая численность микроорганизмов (ОЧМ) по глубине колонки льда варьировала от 110 тыс. до 420 тыс. кл/мл, и максимальная численность была выявлена в верхних горизонтах (табл. 2). В апреле 2012 г. в верхних слоях льда, напротив, общая численность микроорганизмов была минимальной (2.4×104 кл/мл), затем с глубиной возрастала, достигая максимального значения в нижнем горизонте (4.2×104 кл/мл).

Одним из показателей активности микробного сообщества является темновая ассимиляция углекислоты (ТАУ). В талой воде льда в апреле 2012 г. была определена скорость ТАУ. Активность микробного сообщества составляла от 10.5 до 29 мкг С /(л сут ) . Наименьшая скорость процесса ТАУ наблюдалась в слое 55–77 см, а максимальные значения выявлены в нижнем горизонте. Изменение значений скорости совпадало с распределением ОЧМ в керне льда.

Таким образом, в период ледостава в ледовом покрове озера формируются особые условия, характеризующиеся четкой стратификацией физико-химических, гидрохимических и микробиологических параметров. Наибольшие значения ОЧМ и ТАУ наблюдаются в нижних слоях льда. Эти результаты показывают, что деятельность микроорганизмов продолжается в этот период в трещинах и микропорах льда.

Таблица 2

ОЧМ микроорганизмов и скорость ТАУ в пробах талой воды льда оз. Доронинское

Горизонт, см	ОЧМ, × 10 4 кл/мл	ТАУ, мкг С/(л сут)
Март 2009 г.
0-5	42	–
5-25	37	–
25-55	12	–
55-65	11	–
65-75	20	–
75-85	18	–
85-95	31	–
95-105	15	–

Е.В. Лаврентьева, А.А. Раднагуруева, Я.Е. Дунаевский и др . Внеклеточные пептидазы алкалитермофильных бактерий, выделенных из горячих источников Бурятии

105-122	34	–
Апрель 2012 г.
0-10	2.4	19.3
10-25	3.2	22.38
25-40	3.8	20.45
40-55	3.7	23.06
55-77	3.29	10.51
77-100	4.1	20.65
100-115	3.75	13.89
115-125	4.2	28.97

«-» – не определяли.