Министерство  науки и образования Украины 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Реферат

«Биоразнообразие  соленых озер»

Оглавление

Введение

    Не  смотря на определенную близость по своим физико-химическим условиям и видовому составу к морским экосистемам, соленые озера получали меньшее внимание со стороны научного сообщества. Исследователи морей и океанов относят соленые озера к внутренним водоемам, тогда как традиционные исследователи пресных водоемов в силу специфики соленых объектов также упускают их из области своих интересов. В последнее время наметились определенные изменения в этом подходе. В основном это связано с возможностью получения существенно новых знаний на этих природных объектах. Исследователи морских экосистем видят в соленых озерах более управляемые и менее сложные подобия больших морских объектов, тогда как для исследователей внутренних водоемов озера различной солености представляют собой естественные экологические и эволюционные лаборатории. Также стоит отметить, что уровень научных исследований на каких-либо природных объектах зависит от развитости инфраструктуры и близости крупных научных центров. Большинство соленых озер встречается в аридных и полуаридных зонах (степи, полупустыни, высокогорье, и т.п.) зачастую расположенных вдали от научно-технических центров. Однако и это препятствие теряет свою значимость в связи с общей, в том числе и для научного сообщества, глобализацией (развитие научной инфраструктуры, повышение мобильности ученых, наличие доступа к информации и передовым разработкам благодаря интернет технологиям и т.п.). Таким образом, исследования соленых озер привлекает как традиционно занимающихся солеными водными объектами исследователей морей и океанов, так и исследователей внутренних водоемов, что является хорошей основой для синтеза новых знаний.

1. Общие сведения.

    Минеральное или солёное озеро — озеро, солёность (минерализация) которого превышает 1 промилле. Вода таких водоёмов отличается резким вкусом и непригодна для питья. Минеральные озера часто подразделяются на солоноватые (до 25-35 промилле в зависимости от классификации) и солёные (свыше 25-35 промилле). В подавляющем большинстве солёные озёра — бессточные водоёмы, находящиеся в засушливом климате. В озёра могут впадать пресные реки, однако, при испарении воды, наносимые минеральные вещества оседают. Уровень озёр может значительно колебаться в зависимости от времени года и погодных условий. При понижении уровня солёность озера повышается, при повышении — понижается.

    Среди самых выдающихся соленых озер можно  выделить Мертвое море, Каспийское море, Аральское море, Балкаш, Богория, Большое соленое озеро, Иссык-Куль, Накуру, Намцо, озеро Ван, Солтон-си, Турхана.

    Несмотря  на географическую и эволюционную удаленность друг от друга, их обитатели обзавелись одинаковыми приспособлениями, чтобы компенсировать постоянную потерю воды и осмотическую нагрузку. Чаще всего это повышение солености внутриклеточного содержимого, повышение мощности мембранных насосов и перестройка внутриклеточных ферментов. Кроме того, замкнутость и химическая особенность этих водоемов зачастую заставляет микроорганизмы переключить свой рацион на соединения серы, железа и простые углеводороды вроде метана.

    Среди экстремофилов встречаются и хищники, и фотосинтезирующие организмы. К первым относится единственное известное животное, сумевшее применить вышеупомянутые теоретические изыскания на практике - артемия (Artemia salina), небольшой рачок отряда жаброногих. Ко вторым - розовая одноклеточная водоросль Dumaliella salina, ставшая первым видом, обнаруженным в Мертвом море. Но основу этого списка составляют все-таки многочисленные археи и бактерии.

    Ферменты, обеспечивающие «солеустойчивость», очень  похожи во всех упомянутых группах. Ученые нашли этому два объяснения. Первое — независимое возникновение «полезных мутаций», благо за сотни миллионов лет эволюции времени было предостаточно. Второе — перенос «полезных генов» между этими группами, например, с помощью вирусов или за счет включения фрагментов чужих ДНК из окружающей среды, как это делают бактерии или коловратки.

    Многие  соленые озера имеют достаточно бедную функциональную структуру. Например, гиперсоленые озера (соленость < 100 г/л) имеют практически минимальную  структуру, состоящую из звена продуцентов и зачастую одновидового (рачок A.salina) звена консументов.

2. Представители

2.1. Artemia salina

    Artemia salina - маленькое планктонное ракообразное. В течение столетий она известна как "рассольная креветка", поскольку всю свою жизнь проводит в соленом растворе. Этот вид в высшей степени эвригалинный, он выдерживает концентрации солей в воде от 3 до 300‰ (то есть до 30%) и выживает при температурах от 15 до 55°С. У А. имеется два типа размножения. В первом случае науплии (первая свободноплавающая личиночная стадия А.salina) выходят из яйцевого мешка самки и сразу начинают самостоятельную жизнь. Однако если водоем, в котором живут взрослые особи, начинает высыхать и соленость воды в нем возрастает, эмбрионы окружаются плотными капсулами (цистами) и переходят в спящее состояние. В таком состоянии яйца с эмбрионами выдерживают полное высыхание и температуры от абсолютного нуля до 100°С, а также противостоят действию высоких доз радиации и разных органических растворителей. Высушенные яйца могут храниться годами без потери жизнеспособности (всхожести). Для начала нормального развития покоящегося яйца А.salina необходимы только вода и кислород.

    Рис.1. Жизненный цикл А.Salina

2.2. Thiomicrospira

    Исследование  кроваво-красного от большого содержания железа потока, вытекающего из ледника Тейлора в Антарктиде, позволило ученым обнаружить следы микроорганизмов, несколько миллионов лет просуществовавших под ледовым щитом без солнечного света. «Кровавые водопады» Сухих долин Макмердо периодически выплескивают на поверхность бактерии семейства Thiomicrospira, которые уже полтора миллиона лет живут в подледном озере без тепла и света. Температура воды в нем не поднимается выше -5°С, питаться тиомикроспирам приходится серой. В отсутствие кислорода, принимающего электроны в клетках большинства наземных организмов, «дышать» этим бактериям остается трехвалентным железом.

    Эти бактерии не просто пережидают неблагоприятные  условия. Они даже размножаются, правда, очень медленно. Их период удвоения — примерно 300 дней, что совершенно не сопоставимо с минутами, требующимися гетеротрофам «под ободком унитаза». То есть за 1,5 миллиона лет в озере сменились лишь пара миллионов поколений бактерий.

3. Солёные озера  планеты

3.1. Накуру

    Озеро Накуру - одно из содовых озер, протянувшихся цепочкой вдоль восточного берега Африки по Восточноафриканской зоне разломов от Ливана до Мозамбика. Оно расположено на южном краю города Накуру, в 160 километрах к северу от Найроби, в центральной Кении, и защищено маленьким Национальным парком. Изобилие озера морских водорослей привлекает обширное количество фламинго. Озеро Накуру маленькое - оно изменяется от 5 до 45 квадратных километров. Озеро всемирно известно как местоположение самого большого количества птиц на земле - несметные числа розовых фламинго обитают у этого озера. Они питаются богатыми морскими водорослями, которые процветают в теплых водах. Ученые считают, что популяция фламинго в Накуру потребляет приблизительно 250

    ООО килограммов морских водорослей на гектар поверхностной области ежегодно. Есть два типа разновидностей фламинго: меньшие фламинго можно отличить благодаря их глубокому красному пунцовому цвету и розовому оперению в отличие от большого фламинго, которые имеют черный хвост.

    Рыба  этих содовых озер - chromis alsolicus grohomi - обитает едва ли не в самых экстремальных условиях, в каких когда-либо встречались рыбы. Она способна выжить при 40°С и очень широкой амплитуде солености, которая может резко меняться с притоком дождевой воды и последующим ее испарением. Рыбу изначально завели в озере Накуру в надежде сократить число москитов, разводившихся в менее соленых частях озера. В настоящее время она заняла свое место в системе трофических отношений и стала главной причиной резкого повышения разнообразия птиц, использующих озеро.

3.2. Озеро Ван

    Озеро Ван, наибольшее озеро в Турции, расположенное  на Дальнем Востоке страны. Это  - солёное и содовое озеро, получающее воду от многочисленных маленьких потоков и рек, которые спускаются с окружающих гор. Озеро Ван - одно из самых больших в мире бессточных озер. Оригинальный выход с бассейна был заблокирован древним вулканическим извержением. Озеро Ван составляет 119 км в ширину в его самом широком месте, составляя в среднем глубину в 171 метр с максимальной зарегистрированной глубиной 451 метра. Площадь Озера Ван составляет 3 755 км², а объем 607 км³. Западная часть озера является самой глубокой, с большим бассейном, глубиной более 400 м. Восточный рукав озера более мелкий. Часть Ван-Ахтамар постепенно мельчает, с максимальной глубиной приблизительно 250 м на ее северо-западной стороне. Вода озера является сильно щелочной (рН фактор 9.7-9.8) и богатой карбонатом натрия и другими солями.

    Как глубокое озеро без выхода, Озеро  Ван накопило большое количество осадка, вымытого с окружающих равнин и долин. Этот слой осадка, как оценивается, имеет 400 м. в толщину в некоторых местах, и привлек многих климатологов и вулканологов, заинтересованных в исследовании слоистых отложений. Единственная рыба, которая, как известно, живет в жесткой воде Озера Ван, является Chalcalburnus tarichi, Жемчужная Кефаль или inci kefal и июне, эти рыбы мигрируют с озера в водоемы с меньшим количеством щелочной воды, для метания икры. После этого сезона рыба возвращается в озеро.

3.3. Каспийское море

    Каспийское  море является самым большим озером, как по площади, так и по объему. Площадь этого водоема около 3,5 млн. км², что составляет более 10% всех бессточных областей на Земле. Его уровень ниже уровня Мирового океана. В 20-м веке он колебался в диапазоне от -25м в начале века и до -29м в 1977 году. В конце 20-го века уровень моря неожиданно повысился, а в начале 21-го века стал спадать снова. Соленость у озера составляет приблизительно 1.2 около трети солености большей части морской воды.

    Каспий  не является однородным. Три различных  водоёма едины в пределах своих  границ, но каждый из них имеет свои физические условия и биологическое  разнообразие.

    Северное  Каспийское море является очень мелким, со средней глубиной только пять - шесть  метров, и составляет менее одного процента полного водного объема. Его соленость не является стабильной, и, как правило, ниже, чем у Среднего Каспия в 2-3 раза по причине речных стоков. Море заметно понижается к Каспийской Середине, где средняя глубина составляет 190 метров. Южное Каспийское море является самым глубоким, с глубиной, которая составляет до 1000 метров. Среднее и Южное Каспийское море составляют 33 % и 66 % от полного водного объема, соответственно. Соленость воды почти стабильна, колеблется в районе 12-13 г/л. Это нормальная соленость для Каспия. В этой части моря проживает наибольшее количество уникальных Каспийских видов, которые происходят от древних жителей Тетиса (древний океан, разделявший суперматерики в эпоху мезозоя). Северная часть Каспийского моря типично замерзает зимой, и самыми холодными зимами лед формируется около береговой линии и на юге.

    Залив Кара-Богаз-Гол, самый маленький  по площади и по объему. Хотя его площадь составляет всего 3% от площади всего Каспия, а его объем совершенно незначителен, этот резервуар заслуживает особого внимания. Его поверхности находится ниже уровня Каспия на несколько метров и много воды постоянно впадает сюда. Эта вода быстро испаряется на отмелях Персидского залива, потому соленость воды является чрезвычайно высокой, в десять и даже двадцать раз больше средней солености Среднего Каспия. В заливе обитают только солелюбивые организмы. Этот район неоднократно менял свои очертания во время изменения климата прошлых геологических эпох.

    Особенности Каспийского моря вызывают различную  частоту встречаемости одних  и тех же рыб в различных  регионах. Виды, которые являются редкими  в некоторых районах моря, могут  обильно населять другие.

    Каспийская  минога была включена в Красные книги  всех прикаспийских государств. Ей был присвоен статус категории II - виды, уменьшающиеся в рамках своей  среды обитания. Это единственный представитель семейства миног  в Каспийском море. Она была распространена вдоль всего побережья, от Азербайджана до Северного Каспия, нерестилась в реках на сотни километров вверх по течению. В прошлом была обычным объектом промысла. В нынешнее время гидросооружения на реках ограничивают возможности для размножения миноги.

    Лосось, который также используется для  коммерческого промысла, очень редко  встречается в Каспийском море. Он представлен двумя видами: Каспийская форель и Каспийская белорыбица. Каспийская форель занесена в Красную книгу  России, Казахстана и Туркменистана. В Азербайджане и Иране лососевые характеризуются резким сокращением видов.

    Каспийская  форель получила статус I категории, именно под угрозой исчезновения. Подвиды  Каспийской форели населяют бассейны Балтийского, Белого, Черного, Азовского и Аральского морей. Большей частью распространены в юго-западной части Каспийского моря и его притоках (в основном, стекающих с Кавказских гор). Она нерестится в реках. 410-620 тонн в год вылавливали в 40-х годах, и только 5 тонн в 60-х. Основная масса лососей сосредоточена в юго-западной части моря. Причиной уменьшения численности является нарушение естественного воспроизводства в результате постройки плотин.

    Каспийская  белорыбица является представителем семьи  сиговых. Ей был присвоен статус IV категории. Она включен в Красную книгу МСОП. Каспийская белорыбица является одним из подвидов Нельма, ареал обитания которых достаточно мал. Она распространена только в Каспийском море, в основном в северной и средней частях и в притоках (Волга, Урал).