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).

Белорыбица живет в море и нерестится в реках. В летнее время, он находится в глубоководных районах моря (на глубине до 50 м), а осенью и зимой сосредотачивается в мелководных районах Северного Каспия.

В 30-х годов уловы каспийской белорыбицы в Северном Каспии составляли 1,4 тыс. тонн в год, в конце пятидесятых уловы сократились до 0,4т. Результаты катастрофического уменьшения запасов объясняются строительством плотин на Волге, которые почти полностью прекратили естественное размножение. Позднее, благодаря искусственному воспроизводству, запасы были почти восстановлены, но они все еще далеки от коммерческих масштабов. Основным фактором, ограничивающим ее популяцию, является уничтожение условий воспроизводства в результате гидросооружений. Раньше главные места нереста находились в притоке реки Волга - Каме. Теперь, частично рыба нерестится ниже Волгоградского гидроузла, но эффективность этих нерестилищ не высока.

Волжская сельдь занесена в Красные книги России, Казахстан и Туркменистан. Ей присвоен статус II категории - катастрофическое сокращении популяции. Волжская сельдь возвращается к рекам (Волга, Урал, Терек) только во время нереста. В 30-е годы она была основным объектом рыболовецкого промысла в Каспийском море (до 70 тысяч тонн в год). Теперь добывается крайне редко. Причины уменьшения популяции - разрушения условий воспроизводства и нерациональное использование.

Кутум занесен в Красную книгу Республики Казахстан и Российской Федерации. Этот представитель семейства карповых, получил статуса III категории - очень редкий вид в Северном Каспии, с резким сокращением населения. Кутум - подвид с ограниченным ареалом. Основная концентрация находится в южных, юго-западной и средней частях моря. На юге Кутум имеет коммерческое значение. В Северном Каспии давно уже нет (нет сведений об уловах за последние годы). Уменьшение численности населения происходит в результате уничтожения условий воспроизводства в связи с ухудшением гидрологического режима.

Белоглазый лещ, чехонь, морской судак и шип занесены в Красную книгу Азербайджана. Уменьшение популяции морского судака наблюдается и в других южных прикаспийских странах (Иран и Туркменистан). Морской судак (Luciopera Marina) почти полностью исчез в южной части залива Туркменбаши, его популяция также ограничена в скалистых районах моря в Кара-Богаз-Гол. Исчезновение морского судака с водно-болотных угодий туркменского берега (как и в других районах Каспия), особенно ускорился после увеличения объемов разработки и добычи углеводородов.

В 90-е годы резко увеличилось браконьерство. Прежде всего, это отразилось на наиболее ценных видах рыб, таких как осетровые и лососевые. В результате их популяция резко снизилась и в настоящее время вопрос о сохранении этих видов вынесен на повестку дня. На побережье Азербайджана промысловые запасы таких рыб, как храмуля, дунайская уклейка, усач, сырть значительно сократились. Эти виды находятся под угрозой. Азербайджанские эксперты настаивают на включении этих видов, а также осетровых и лососевых в Национальную Красную Книгу.

В Казахстане предложено включить в Красную книгу стерлядь, волжский подуст и каспийский усач.

4. Соленые озера Украины

4.1. Закарпатье

У села Солотвино (Тячевский район Закарпатья), неподалёку от украинско-румынской границы, расположены соляные шахты. Собственно добыча соли здесь ведётся не очень активно — в прошлом году работали только две шахты. В подземных галереях сегодня преимущественно располагаются отделения аллергологических клиник. На окраине посёлка расположились солёные озёра: их минеральный состав аналогичен водам знаменитого израильского Мёртвого моря. Эти водоёмы — т.н. антропогенного происхождения: они возникли в XX ст. в результате проседания грунта над шахтами. Первым образовалось самое крупное из озёр — Кунигунда, когда одноимённый рудник внезапно просел сразу на 20 метров. Со временем котловина заполнилась солёной водой, а на дне собрался толстый слой аспидно-чёрной грязи с лечебными свойствами.



Рис.2. Картинка по запросу «биоразнообразие соленого озера Кунигунда»

4.2. Донецкая обл.

В пределах г.Славянск, Донецкой обл., находятся солёные озера карстового происхождения. Они отделены одно от другого невысокими песчаными валами шириной 150—200 м. Самые большие озера: Слепное (площадь 0,29 кв. км, глубина до 2,2 м), Репное (площадь 0,22 кв. км, глубина до 7,5-8 м), Вейсово (площадь 0,16 кв. км, глубина до 19 м). Большое количество других озер меньших размеров и глубины. Температура воды летом +22…+24°С. Рапа озер по своему химическому составу хлоридно-натриевого типа, содержит также сульфаты. На дне Репного и Соленого озер отложения лечебных иловых грязей (преимущественно сульфидных).

4.3. Крым

Соленые озера также присутствуют и в Крыму. В результате геологических процессов, происходивших в конце ледникового периода, уровень Черного моря повысился, и оно затопило прибрежные балки, долины и устья рек, впадающих в него. Образовались лиманы (заливы), которые вследствие почвенных наносов со временем оказались отделенными от моря перемычками, или «пересыпями».

Вот почему естественные крымские озера — а их известно более 50 — расположены в прибрежной полосе равнинного Крыма. Вода (рапа) этих озер содержит соли калия, магния, натрия, хлора. По территориальному принципу озера Крыма обычно делят на пять групп: Евпаторийскую, Тарханкутскую, Перекопскую, Чонгаро-Арабатскую и Керченскую. Самое большое озеро Крыма — Сасык-Сиваш (между городами Саки и Евпатория). Его площадь 70 км². Первенство по протяженности (30 км с юго-запада на северо-восток) занимает озеро Донузлав. К числу крупных — по крымским масштабам — можно отнести озера Керченской группы: Узунларское (45 км²) и Тобечикское (35 км²).

В 35 км западнее Евпатории, за поселком Мирный, есть необычное озеро – Донузлав (что означает «пристанище кабанов», хотя никаких кабанов теперь там нет). Озеро вытянулось с юга на север вглубь полуострова на 35 км. От моря его отделяет песчаная пересыпь. В этой части озера вода такая же соленая, как в море, и рыба там водится морская: барабуля, ларичка, кефаль, ставрида, бычок, — а также черноморская креветка. По мере удаления от моря вода в озере становится все более пресной, пока не опресняется совсем, и тогда в ней появляется вполне речная рыба: толстолобик и карп.

4.4. Днепропетровская обл.

В Новомосковском районе Днепропетровской области, между селами сел Знаменовка и Новотроицкое, находится озеро Солёный Лиман. Расположено оно на окраине Самарского леса — большого массива хвойных и смешанных лесов. По форме озеро приближено к окружности с диаметром около 1,8 км. Площадь озера — около 3,5 км², длина береговой линии — около 11,5 км. В центре озера расположен вытянутый остров, по берегам расположены несколько небольших заливов.

Флора озера относится к солончаковому и приморскому типу, по берегам произрастает ряд редких представителей этих типов. Также Соленый Лиман является местом гнездования многих видов водоплавающих птиц, в том числе тут гнездятся редкие виды — шилоклюв, степная дерихвостка, журавль серый, ходулочник.

На дне озера находятся залежи грязи, обладающей лечебными свойствами. Грязь относится к муловым сульфидным грязям материкового типа, обладающим высокой пластичностью и вязкостью. Грязь имеет мелкодисперсный состав, содержание крупных частиц 0,25 г и больше — около 0,4 %. Для сохранения грязи на берегу озера возведено грязехранилище, обеспечивающее сохранность лечебных свойств грязи в течение долгого времени.

4.5. Одесса

На самом юге Одесской области существует удивительный Татарбунарский район, кусочек той земли, что издревле именовалась Бессарабией. Именно здесь длиннющей цепью протянулись тринадцать соленых озер – бесценный кладезь бальнеологии. И именно эти абсолютно экологически чистые места выбрали для гнездования более сотни разновидностей водоплавающих птиц: чаек, черных и белых лебедей, уток, цапель и даже розовых и белых пеликанов. Говорят, что в особо отдаленных местах можно увидеть даже фламинго! Вообще, флора и фауна этого региона насчитывает более 29 видов рыб, 6 видов амфибий, 10 видов рептилий (некоторые из вышеупомянутых занесены в Красную книгу Украины), 184 вида птиц (25 занесены в Красную книгу), 35 видов млекопитающих (8 в Красной книге). Так что, эти места можно по праву назвать раем для орнитологов. А система водно-болотных угодий соленых озер Сасык-Шаганы-Алибей-Бурнас имеет статус международных.

Список литературы

1. 
   Bratanova O.N., Svitoch A.A. Palaeosalinity of the Pleistocene Caspian Sea according to Ostracods // The First International Conference "Application of International Micropalaeontology in Environ-mental Sciences". Porter Super-Center for Ecological and Environmental Studies and Institute for Nature Conservation Re-search, Tel-Aviv University. Tel-Aviv — Israel, June 15-20. – 1997 . – p. 42-43.
   
2. 
   Budyko Ml, P.Ya. Groisman. Climate of the USSR in 2000 // Soviet meteorology and Hydrology. – 1991. – № 4. – p. 58-66.
   
3. 
   Clegg J.S., Jackson S.A. Significance of cyst fragments of Artemia sp. recorded from a 27,000 year old core taken under the Great Salt Lake, Utah, USA. Int. J. Salt Lake Res. – 1997. – Vol. 6ю - №. 3. – p. 207-216.
   
4. 
   Рогозин Д.Ю., Дегерменджи А.Г. Меромиктические озера как пример экосистем, в которых пространственная гетерогенность в значительной степени определяет биоразнообразие. В кн.: Биоразнообразие и динамика экосистем: информационные технологии и моделирование. Интеграционные проекты СО РАН, вып. 5, 2006, Изд-во СО РАН, Новосибирск, стр. 436-441.
   
5. 
   Материалы сайта http://www.saltlife.ru/