отчетНИСеминар_РЭ_Тема1_Гребенщикова (0.7Mб, pptx)

реклама
Каротиноиды фототрофных
микроорганизмов как палео-индикатор
гидрологического режима оз. Шира
Выполнила: Гребенщикова А.С.
Научный руководитель: Рогозин Д.Ю.
Кафедра биофизики ИФБиБТ СФУ
Лаборатория биофизики экосистем ИБФ СО РАН
Меромиктическое озеро
Глубина, м
Соленость, г/л
Соленое озеро Шира
длина 9,3 км
ширина 5,3 км
глубина 24 м
Миксолимнион
Хемоклин
Н2S
Монимолимнион
соленость:
миксолимнион 15 г/л
монимолимнион 19 г/л
положение хемоклина варьирует по сезоннам
в интервале глубин 11-16 м
концентрация сероводорода: монимолимнион
15-30 мг /л
2
Основная цель исследования – оценить характер стратификации озера в прошлом
по наличию специфических каротиноидов
Задачи исследования
•
Выделить каротиноиды из чистых культур пурпурных серных бактерий Thiocapsa sp.Shira_1,
а также из зеленой водоросли Chlorella vulgaris
•
Очистить выделенные каротиноиды и использовать их в качестве стандартов для
калибровки хроматографа
•
Оценить наличие и концентрации различных каротиноидов в донных отложениях оз. Шира
с интервалом 2-5 см по глубине
•
Выполнить обзор современного состояния исследований донных отложений на базе метода
ЯМР в поле постоянных магнитов
•
Оценить информативность метода ЯМР и разработать экспериментальную методику для
изучения донных отложений оз.Шира
3
Актуальность
В связи с необходимостью прогноза будущих изменений в природных экосистемах,
требуются знания об изменениях в этих же экосистемах в ответ на
климатические вариации в прошлом
http://ecoportal.su/news.php?id=37621
4
Спектры поглощения каротиноидов пурпурных серных
бактерий и зеленой водоросли Chlorella vulgaris
Каротиноид окенон
Каротиноид лютеин
5
Датировка донных отложений оз. Шира
Возраст интервалов оценивался по подсчету
индивидуальных слоев
годичная природа подтверждена положением 137Cs
Контроль возраста и скорости осадконакопления
производился по радиоуглеродным датам
665,1310 и 2450 лет, г. Познань, Польша
Средняя скорость осадконакопления составила:
для верхних интервалов керна – около 1.9 - 2 мм год-1 ,
для нижних – 0.5-0.65 год-1
Погрешность определения возраста составила:
до глубины 13 см – порядка 5 лет,
для более глубоких слоев – порядка 10 лет
6
ВЭЖХ – хроматограмма
Лороксантин
База данных LipidBank
(http://lipidbank.jp)
7
Концентрация каротиноидов в донных отложениях оз.Шира
8
Визуализация внутренних физических характеристик отложений
ЯМР и петрография

Петрография — наука, описывающая горные породы и составляющие их минералы.
Основной метод исследования — оптическая микроскопия.

Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) — резонансное поглощение или излучение
электромагнитной энергии веществом, содержащим ядра с ненулевым спином во
внешнем магнитном поле, на частоте ν (называемой частотой ЯМР), обусловленное
переориентацией магнитных моментов ядер.
ЯМР технологии могут существенно повысить
эффективность петрологических исследований.
Измерения показывают трехмерную геометрию
осадочных структур и следов окаменелостей, которые
повлияли на доломитизацию (процесс обогащения
доломитом известкового ила (осадка) или известковой
породы) и пористость развития.
Изменения в морфологии нор предоставляют ответы
на плотность ископаемых и очаговое распределение
ресурсов.
Рис.1. ЯМР- установка
https://newsapteka95.wordpress.com/2011/06/25/
9
Актуальность и востребованность ЯМР
для исследования кернов определяется несколькими факторами:
-
с точки зрения физических основ механизма ЯМР релаксации наиболее значимыми являются
четыре компоненты: амплитуда сигнала, соответствующая водородосодержанию, время
продольной и поперечной релаксации (Т1 и Тг) и коэффициенты самодиффузии в-в. Эти
параметры имеют богатое петрофизическое содержание
-
важным свойством ЯМР изучения донных отложений являются также технологические
факторы - этот метод относится к электромагнитным и дистанционным, т.е. не
оказывающим какого-либо воздействия на объект исследования. Необходимо отметить
возможности метода ЯМР как экспрессного и поэтапного, способного давать широкий
спектр информации на различных стадиях изучения объектов
Рис.2. Типичный С-ЯМР спектр торфяных гумусовых кислот (Т4)
http://www.dissercat.com/
Рис.3. Торф
http://www.paleostratmuseum.ru/
10

Cтруктурно-динамический экспресс-анализ методом ЯМР нефтяных и угольных дисперсных
систем

ЯМР спектроскопия доменных границ в магнитоупорядоченных кристаллах

Исследование тяжелых нефтей и их компонент методом ЯМР

Использование ЯМР широких линий для изучения радиационных эффектов в алюминии и
ванадии

Оценка качества воды с применением ЯМР-спектроскопии при геоэкологическом
мониторинге природно-технических систем

Количественная спектроскопия ЯМР поликомпонентных систем из природного
органического сырья

Состав, распространение, трансформация нефтезагрязнения в почвогрунтах
и донных осадках на территории Якутии

Особенности определения и оценка накопления углеводородов в гидробионтах Азовского
моря

Распределение и активность зеленых серных бактерий в условиях низкой освещенности
Черного моря

Деградация органических соединений фосфора в бескислородных отложениях Балтийского
моря: исследование 31P-ЯМР
11
Ожидаемые результаты

Получение методом ВЭЖХ хроматограмм для образцов из керна (3 м), отобранного в июле
2011г с глубины 24 м

Идентификация, содержащихся в них компонентов

Установление концентрации окенона в слоях различного возраста

Оценка возможности меромиктических состояний оз. Шира в геологическом прошлом

Объяснение роли пурпурных серных бактерий в метаболизме озера

Получение ЯМР-спектров для образца керна (40см), отобранного в июле 2011г с глубины 24
м, используя разработанную экспериментальную методику

Интерпретация полученных ЯМР-спектров
12
Заключение

Более детальный анализ концентраций каротиноидов в сочетании с прочими
палеолимнологическими индикаторами в более глубоких кернах позволит
реконструировать динамику уровня озера, а следовательно – влажности климата в
данной местности на протяжении нескольких сотен и тысяч лет в прошлом

Необходимым инструментом для выявления зависимости гидрологического режима от
уровня воды являются математические модели, способные описывать сезонную
циркуляцию водной толщи при различных метеорологических сценариях
13
Скачать