В 2005 получены следующие результаты по различным блокам исследований:

 Физико-химический мониторинг и математическое моделирование (исполнители ИБФ СО РАН, ИВМ СО РАН):

Показано, что в 2005 году характер вертикальных распределений физико-химических свойств водной толщи озер Шира и Шунет в летнее время существенно не отличался от прошлых лет. Показано, что в озере Шира в зимнее время глубина расположения зоны хемоклина (границы аэробной и анаэробной зон) может существенно различаться в разные годы: в 2003 г - 15.5 м, в 2004 и в 2005 - около 11.5 м. В озере Шунет сезонная динамика стратификации в разные годы, включая 2005 г., оставалась примерно одинаковой.

Модифицирована созданная ранее математическая модель вертикального распределения планктона в стратифицированном озере. А именно, был введен неоднородный по глубине коэффициент турбулентной диффузии. Неоднородность моделировалась в виде <ступеньки> на глубине расположения хемоклина, что отражает реальную ситуацию в стратифицированном водоеме. Во-вторых, скорости процессов фотосинтеза (оксигенного и аноксигенного), хемосинтеза и сульфат-редукции рассчитывались одновременно с биомассами соответствующих бактерий. Это было сделано для сравнения расчетных скоростей с натурными данными. В результате была повышена степень адекватности модели натурным данным. Получены удовлетворительные совпадения величин и распределений расчетных скоростей процессов с натурными данными для квазистационарного случая.

Рис. Вертикальные распределения скоростей бактериальной сульфатредукции в озере Шира: а) натурные данные, полученные изотопным методом ( Kosolapov et al ., 2003); б) расчет по модели.

Выполнены пробные расчеты по одномерной математической модели теплового и солевого годовых режимов озер Шира и Шунет.

Разработан эффективный численный алгоритм для расчетов гидрофизических и гидробиологических характеристик озера Шира на грубой сетке по горизонтали. Выполнены пробные расчеты.

Микробиологические исследования (исполнители ИБФ СО РАН, ИНМИ РАН, ИБВВ РАН):

В ходе очередного этапа круглогодичного мониторинга и сравнения его результатов с данными 2002, 2003 и 2004 г. было показано, что качественная картина сезонной динамики распределения пурпурных бактерий в исследуемых озерах повторялась. А именно, в зимнее время численности пурпурных бактерий в обоих озерах были примерно на порядок меньше, чем в летнее время. При этом вертикальное распределение бактерий характеризовалось наличием пика в редокс-зоне в летнее время в обоих озерах. В озере Шира в зимнее время пик отсутствует, вместо этого наблюдается равномерное увеличение численности пурпурных бактерий по направлению ко дну. В озере Шунет пик сохраняется и в зимнее время, однако также наблюдается <размазывание> пика по направлению ко дну. При этом абсолютные численности в озере Шунет и озере Шира отличаются примерно на два порядка: в Шира летом пурпурные бактерии достигают численностей порядка 10 6 кл/мл, а летом 10 5 кл/мл. Соответственно в Шунете летом - 10 8 кл/мл, зимой 10 7 - 10 6 кл/мл.

Было показано, что в озере Шунет зеленые серные бактерии формируют пик численности в слое порядка 5 см сразу же под слоем пурпурных бактерий, причем данная стратификация сохраняется и в зимнее время. Численности зеленых серных бактерий составляли порядка 10 7 кл/мл летом и 10 6 кл/мл зимой.

Показано, что в хемоклине озера Шунет хемотрофные бактерии формируют пик численности порядка 10 9 кл/мл в виде тонкого слоя, совпадающего по глубине с пиком численности пурпурных серных бактерий. Предположительно эти бактерии относятся к хемолитотрофам, окисляющим восстановленные соединения серы.

Определена и занесена в мировую базу данных EMBL/GenBank под номером нуклеотидная последовательность гена 16SрРНК для штамма пурпурных серных бактерий, выделенного из озера Шира. (Номер в базе данных: AG633676). Данный штамм был идентифицирован как Amoebobacter roseus (97.92 % гомологии).

Рис. Филогенетический анализ сходства выделенного штамма <ИБФ-Шира AG 633676> с близкородственными штаммами. Планка показывает масштаб отличия в долях различающихся нуклеотидов.

Протозоологические исследования (исполнитель ИБФ СО РАН):

Проведен сезонный мониторинг динамики протозойного сообщества пелагиали и хемоклина озера Шунет в зимнее, весеннее, летнее и осеннее время. Определена численность и биомасса основных компонентов микрозоопланктона зоны хемоклина в эти периоды. Показана привязка основной части биомассы протозоопланктона к зоне хемоклина.

Проведено исследование суточной продукции микрозоопланктона зоны хемоклина озера Шунетв летний период. Положительная скорость роста криптомонад наблюдалась только в слоях зоны хемоклина с пурпурными бактериями ( 2,37 - 5,22 сут -1 ). Положительная продукция инфузорий была найдена в слоях выше хемоклина (6,2 - 17,0 сут -1 ).

Выделены культурыинфузорий Cyclidium sp .,  Euplotis sp ., Prorodon ellipticus   и флагеллят  Cryptomonas salina    из зоны хемоклина озера Шунет для проведения экспериментов по исследованию экосистемы хемоклина в лабораторных модельных вариантах.

Исследования фито- и зоопланктона (исполнители ИБФ СО РАН, КГУ):

Выполнены видеонаблюдения пространственного дневного и ночного распределения Gammarus lacustris в озере Шира, проведен натурный эксперимент по определению трофической обеспеченности G . lacustris в пелагиале, выполнен анализ жирнокислотного состава желудков и тел гамарусов и возможных источников его пищи в литорали и пелагиале. В центральной части озера в дневное время зафиксирован характерный максимум численности гаммарусов в узком слое на глубине 5-6 м. В ночное время этот слой опускается ниже и становится менее выраженным. При сопоставлении вертикального распределения численности гаммаруса и факторов среды видно, что рачки занимают зону металимниона (термоклина). Незначительная разница между положениями дневного и ночного максимумов (около 1,5 м) показывает, что вертикальная миграционная активность рачков невелика. Вероятным преимуществом нахождения в зоне металимниона является его гидродинамическая стабильность (частота Брандта-Вяйсяля имеет максимальное значение). В этой зоне задерживается оседающий фито- и зоодетрит. Учитывая, что гаммарус является бентосным видом и слабо приспособлен к жизни в пелагиале, гидродинамическая стабильность может быть очень важна для перемещений и поиска пищи.

Рис. Вертикальные распределения частоты встречаемости Gammarus   lacustris (а) и физико-химических факторов (б) в пелагиали озера Шира (2005г).

Данные видеонаблюдений указывают на то, что занятие пелагиальной ниши обитания носит, скорее сезонный характер, связанный с онтогенетическим развитием гаммаруса, чем разделение популяции на литоральную и глубоководную. Вместе с тем, время нахождения гаммаруса в отрыве от дна может быть довольно продолжительным. Подтверждением этого служит трофический эксперимент, в котором гаммарус содержался в выделенных объемах в пелагиали в течение 20 суток на естественном планктоне озера. Зафиксирован достоверный прирост биомассы гаммаруса (0,014 мг сух. массы/особь·сутки), смертность в эксперименте варьировала от 10 до 20 %. Для определения возможности существования рачков в этих экспериментах на внутренних запасах был поставлен контрольный эксперимент на фильтрованной воде. В этом опыте смертность составила 100 %. Трофический эксперимент как демонстрирует потенциальную способность пелагиального планктона удовлетворять пищевые потребности гаммаруса, так и свидетельствует о том, что для гаммаруса в пелагиале озера, основным источником питания является именно планктон.

В то же время показано, что жирнокислотный состав желудков и тел животных, отловленных в пелагиали и литорали озера, очень близок. Отсутствие различий может служить косвенным доказательством  1) "единства" популяции гаммаруса и 2) наличия в озере горизонтальных миграций. Также следует отметить, что незначительный вклад донных отложений в спектр питания гаммаруса в оз. Шира  говорит о высокой селективности питания. Таким образом, выяснилось, что для сравнительно небольшого озера Шира адаптация к пелагическому образу жизни гаммаруса носит скорее онтогенетических (или сезонный?) характер и не затрагивает уровень образования субпопуляций. При этом необходимо отметить, что зафиксированная локальная адаптация у G . lacustris (существование в пелагиале нехарактерное для бентосного вида) в озере Шира, при отсутствии звена консументов второго порядка (рыб), расширяет экологическую нишу этого вида.

Биолюминесцентное тестирование воды озера (исполнитель ИБФ СО РАН):

Для анализа возможных механизмов воздействия компонент воды озер Шира и Шунет изучены закономерности влияния неорганических соединений, содержащих серу разной степени окисления на биолюминесцентную биферметную систему. Показано, что активация и ингибирование биолюминесценции в присутствие соединений серы связаны с их влиянием на восстановительные процессы, протекающие в биолюминесцентной системе, и определяются концентрацией и редокс свойствами соединения серы.

Исследовано влияние проб воды озера Шира, отобранных вдоль береговой линии и по глубине озера на биолюминесценцию биферментной системы с хиноном. Показано, что влияние воды соленого водоема приводит к активации биолюминесценции биотеста, а использование дополнительных кинетических параметров биолюминесценции, таких как индукционный период (Т) и время выхода на максимум свечения ( t max ), позволяет разделить озеро на зоны, отличающиеся окислительно-восстановительным свойствам воды. Так, в ряде районов прибрежной зоны ( пробы отобранные в местах подтопления лесной зоны ), также отмечены уменьшения параметров задержки свечения (Т и t max ), что указывает на присутствие в пробах воды редокс-активных поллютантов. При исследовании глубинных проб, начиная с глубины 11 м (о. Шира), с ростом концентрации сероводорода наблюдали соответствующее уменьшение параметров Т и t max . Установлено, что параметр t max более чувствителен к изменению свойств воды, чем Т.

Показана высокая чувствительность биолюминесцентных биотестов к влиянию воды озера Шунет. В результате сравнения влияния воды соленого озера на различные тест-системы показано, что биолюминесцентная биферментная система с хиноном не только более чувствительна к изменению качества воды, чем биферментная система и светящиеся бактерии, но и специфична к изменению редокс свойств воды озера.

Таким образом, проведена адаптация нового биолюминесцентного биотеста, основанного на использовании биферментной системы с хиноном, для тестирования воды озер Шира, Шунет.