Проект: Исследование закономерностей функционирования трофических цепей в меромиктических озерах Исполнитель: Федеральное государственное автономное образовательное. - презентация

1 Проект: Исследование закономерностей функционирования трофических цепей в меромиктических озерах Исполнитель: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирский федеральный университет» Руководитель проекта: к.б.н., доцент Задереев Егор Сергеевич Программа (мероприятие): Федеральная целевая программа «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на гг., в рамках реализации мероприятия Проведение научных исследований научными группами под руководством кандидатов наук

2 Цель проекта: Получение новых знаний о функционировании трофических цепей стратифицированных меромиктических озер и последующее использование полученных закономерностей и разработанных математических моделей для анализа динамики водных экосистем, оценки последствий антропогенных или других воздействий. Задачи четвертого этапа выполнения НИР завершение ежемесячных круглогодичных биосъёмок и обработки проб. Камеральная обработка проб микроорганизмов, фито и зоопланктона, амфипод собранных в ходе биосъёмок; расчет первичной продукции, дифференцированной по звеньям трофической цепи с использованием оригинальных методик; анализ вертикальных распределений зоопланктона с помощью разработанной системы подводного видеонаблюдения, калибровка системы по данным отборов проб и акустических доплеровских профилографов течений; проведение патентных исследований в соответствии с ГОСТ Р

3 Команда проекта

4 Объекты исследования Меромиктические озера Шира и Шунет Меромиктические озера являются перспективными объектами для исследования механизмов формирования вертикальных неоднородностей живого в водных экосистемах, а также функционирования трофической сети в условиях стратифицированного распределения физико- химических факторов среды. Озеро Шира Озеро Шунет

5 Выполненные работы и основные результаты

6 Динамика вертикальной стратификации водной толщи озера Шира. Черные квадраты – глубина хемоклина, белые ромбы – глубина термоклина. Данные полученные в рамках реализации проекта (осень 2010 года, годы) продолжают ряд наблюдений. Полученные данные, в том числе высокоточные измерения глубины хемоклина показывают, что соленостная стратификация водной толщи озера Шунет обладает большей устойчивостью, чем озера Шира. В озере Шира наблюдаются существенные вариации глубины хемоклина, в летнее время - глубины и устойчивости термоклина. В озере Шунет, хемоклин стабилен, в то же время не стабильна температурная стратификация оксигенной толщи. 1. Проведен анализ стабильности стратификации и мониторинг динамики физико-химических параметров в водной толще озер Шира и Шунет

7 Сезонная динамика вертикального распределения клеток/колоний фитопланктона в водной толще озер Шира и Шунет. Средние данные за годы. 2. Выполнен сезонный и пространственный анализ динамики концентрации фитопланктона в толще воды озер Шира и Шунет

8 3. Выполнен анализ сезонной и пространственной динамики содержания органического углерода в сестоне озер Шира и Шунет Общее содержание органического углерода (мг) в сестоне водной толщи озера Шира. Общее содержание органического углерода в сестоне в летнее время достоверно отличается от такового в зимнее время (P

9 Сезонная динамика концентрации органического углерода (мг/л) в сестоне миксолимниона озера Шунет и в водной толще озера Шира. Концентрации органического углерода в сестоне в миксолимнионе озера Шунет не показали значимых различий, как между годами, так и между сезонами (в среднем 1.6 мг/л). Концентрация органического углерода в монимолимнионе превышала таковую в миксолимнионе почти на два порядка и в среднем составила 70 мг/л. Концентрации органического углерода в сестоне озера Шира также не зависели от сезона и года. Концентрации органического вещества в эпилимнионе были сравнимы с таковыми в миксолимнионе озера Шунет. Показано, что общее содержание органического углерода в составе сестона в столбе воды в этих озерах сопоставимо (50-70 г/м 2 ). Схожие концентрации сестона в миксолимнионе озер Шира и Шунет позволяют говорить о близкой продуктивности и трофическом статусе этих озер. Оз. ШунетОз. Шира

10 Показано, что распределение младших возрастных стадий популяции A.salinus в первую очередь определяется температурой. Пик численности старших возрастных стадий популяции A.salinus всегда находиться над максимумом хлорофилла. При этом существует сильная корреляция между температурой и концентрацией хлорофилла «а». Влияние факторов среды: температуры, глубины, концентрации хлорофилла «а», углерода на распределение зоопланктона в весенний (верхние графики), летний (средние графики) и осенний (нижние графики) периоды. Канонический анализ соответствий (CCA). 4. Выполнен анализ сезонной и пространственной динамики распределения доминирующего в зоопланктоне озера Шира вида Arctodiaptomus salinus

11 5. Выполнен расчет продукции органического вещества, дифференцированной по звеньям трофической цепи озера Шира с использованием биолого-гидродинамической модели меромиктического озера. Выполнена оценка влияния погодных условий на продукцию разных трофических звеньев. Модельная оценка летней динамики продукции доминирующих видов фито-, зоопланктона, амфипод и бактериопланктона в озере Шира.

12 Моделирование летней динамики продукции фито-, зоопланктона и амфипод. Верхний ряд – расчеты при условно средних метеоданных, обобщенных за несколько лет наблюдений. Средний ряд – расчеты при использовании метеоданных за летний период 2004 г. Нижний ряд – расчеты при использовании метеоданных за летний период 2010 г. Показано, что продукция основных компонент экосистемы, а так же структура трофической цепи озера Шира зависит от погодных условий. Более прохладное начало лета приводит к снижению продукции зеленых водорослей, провоцировать увеличение продукции цианобактерий и вызывать тотальное доминирование последних в фитопланктонном комплексе. Более прохладные условия второй половины лета приводят к снижению сезонной продукции обеих групп фитопланктона, что сказывается на структуре трофической цепи: популяция зоопланктона, реагирующая прямо на изменение температурных условий и опосредовано на ухудшение продукции кормовой базы, при изменении погодных условий испытывает снижение значений своей продукции.

13 Показано, что продукция органического вещества в водной толще озера Шира зависит от размера миксолимниона. Увеличение размера миксолимниона (заглубление хемоклина) приводит к росту продукции. Корреляция между размером металимниона (в условных единицах) и суммарной продукцией органического вещества в летнее время в толще воды озера Шира.

14 6. Выполнена калибровка системы подводного видеонаблюдения Основное окно программы обработки подводного видео. Зелеными рамками выделены детектируемые объекты. Различные системы для съемки подводного видео в работе

15 Профили вертикального распределения доминирующего в зоопланктоне озера Шира вида Arctodiaptomus salinus полученные при помощи системы видео детекции (видео) и вакуумного пробоотборника (проба). Показано, что профили вертикального распределения зоопланктона полученные при анализе данных зафиксированных подводной системой видео детекции идентичны с профилями вертикального распределения полученными при анализе данных стандартных биосъемок. Таким образом разработана система, позволяющая выполнять экспрессную оценку вертикального распределения зоопланктона с помощью погружной системы видео детекции. Май 2012 Октябрь 2011

16 Выполнение целевых индикаторов и показателей Программы Объекты интеллектуальной собственности Заявка на изобретение - 1 В Федеральный институт промышленной собственности Российской Федерации, на предполагаемое изобретение подана заявка /28(018463) от г. «Способ определения вертикального распределения и размерной структуры зоопланктона в водоеме». Разработанное техническое решение обладает патентной чистотой на территории Российской Федерации на г.

17 Выполнение целевых индикаторов и показателей Программы Защита диссертаций 29 мая 2012 года исполнитель работ по проекту Зыков Владимир Владимирович защитил кандидатскую диссертацию «Сезонная динамика фототрофных серных бактерий и их роль как палео-индикатора наличия сероводорода в меромиктических озерах Хакасии» по специальности (гидробиология)

18 Выполнение целевых индикаторов и показателей Программы Участие в работе конференций Международная конференция «Фактор солёности в биологических науках» (27-29 февраля 2012 г., ЗИН РАН, г. Санкт-Петербург) Учебный семинар Physical Limnology, г. Хайдельберг (Heidelberg) (Германия) Полученные за отчетный период главные результаты: в виде объектов учета единого реестра результатов научно-технической деятельности (РНТД) Метод (способ) результат превосходит мировой уровень Закономерность (зависимость) соответствует мировому уровню

19 Популяризация и публичное представление результатов 23 июня 2012 года руководитель проекта Егор Задереев на ежегодном фестивале «Зеленый» прочитал для жителей Красноярска научно-популярную лекцию «Тайны хакасских озер»

20 Страница проекта на сайте Сибирского федерального университета Адрес страницы: Создана страница проекта включающая: Основную информацию о проекте Список исполнителей проекта и их резюме Видеоматериалы, иллюстрирующие работу по проекту Аннотации и презентации результатов выполнения работ по этапам Полезные ссылки и материалы в сети