Day Plots of Bacterial Magnetite from Sediments of Shira Lake (Khakassia, Russia)

The domain state of magnetite detected in sediments of Shira lake (Khakassia, Russia) was examined by means of magnetic hysteresis. Analysis of experimental data obtained on samples from different parts of bottom sediment cores in terms of Day plots allowed us to conclude that magnetite particles are in the pseudo-single-domain state. This indicates respectively small size of magnetite particles (< 100 nm) and reveals their bacterial origin. Biogenic magnetite buried in the bottom sediments can indicate the climatic changes in the Shira lake level in the Late Holocen

Diatoms in the Bottom Sediments of Two Closely Located Lakes in Khakassia

Diatoms are one of the main paleo-indicators of lake changes, as they are preserved in bottom sediments for centuries. The present study reports new data on diatoms in the bottom sediments of Lake Shira and compares them with diatoms from the bottom sediments of Lake Utichye-3, which is situated close to Lake Shira (Khakassia, Russia). The results showed that both lakes have undergone changes in the past, and the species compositions have changed several times. The dominant species in Lake Shira is now Cyclotella choctawhatcheeana Prasad, a planktonic marine species. Rhopalodia constricta (W. Smith) Krammer is a benthic brackish or freshwater species that often occurs in Lake Shira. The lower layers of sediments, dating from approximately the 17th century, were dominated by the freshwater plankton species Aulacoseira ambigua (Grunow) Simonsen and A. italica (Ehrenberg) Simonsen; Staurosira venter sensu lato (Ehrenberg) Cleve & JD Möller, a benthic freshwater species, also occurred there. The bottom sediments of Lake Utichye-3, with the exception of the lower layers, were dominated by C. meneghiniana Kützing (a planktonic brackish or freshwater species). This species was also found in the upper layers of the bottom sediments of Lake Shira. This suggests that conditions in Lake Shira and Lake Utichye-3 were once similar. Surirella peisonis Pantocsek (a marine species) prevailed in the lower layers of the core of Lake Utichye-3. Thus, we can say that the climatic conditions in the region where the lakes are situated have changed several time

Macrocharcoal in Upper Sediments of the Lakes of North-Minusinsk Valley (Southern Siberia) as a Proxy of Fires on the Surrounding Territory

В верхней части донных отложений озер Шира и Учум, расположенных в степной зоне юга Сибири (Республика Хакасия и Красноярский край) проанализированы распределения макрочастиц древесных углей размером более 100 мкм. Пробы донных отложений были отобраны методом замораживания in situ с помощью пробоотборника – намораживателя (freeze-corer) с целью сохранения ненарушенной последовательности верхних полужидких слоев. Возраст исследуемых отложений составил до 400 лет назад. В отложениях обоих озер обнаружены частицы, по форме классифицированные на три класса. Первый класс частиц имеет вытянутую форму, которая интерпретируется как остатки травянистых растений. Второй класс имеет вид тонких плоских пластинок и интерпретируется как остатки листьев. Третий класс составляют объемные частицы различной неправильной формы, предположительно являющиеся остатками от горения древесины и угля. Показано, что в слоях, соответствующих последнему столетию, значительно возрастает содержание частиц третьего класса, что вероятнее всего отражает увеличение количества сжигаемого людьми твердого топлива (древесины и угля) для обогрева жилищ и другой хозяйственной деятельности в окрестностях озер. Содержание частиц первого и второго классов, предположительно являющихся следами природных пожаров, в прошлом не было меньше, чем в настоящее время. Следовательно, интенсивность природных пожаров в исследуемом регионе не демонстрирует тенденции к увеличению в современный период. Полученные сведения будут полезны при реконструкциях пожарных режимов по более длинным кернам, охватывающим период в несколько тысячелетийSamples of the upper part of bottom sediments collected from saline lakes Shira and Uchum, which are located in the steppe region of southern Siberia (Khakasia and Krasnoyarsk Krai), were analyzed to investigate the distribution of charcoal particles >100 μm. The sediments of ages up to 400 years BP were sampled by a freeze-corer in order to avoid mixing of the uppermost semi-liquid layers. Charcoal particles were divided into three classes according to their morphology. The first-class particles had an elongated shape, and they were interpreted as the remains of herbaceous plants. The second-class particles looked like thin flat plates, and they were interpreted as the remains of leaves. The third group consisted of solid particles of irregular shapes, which presumably were remains of burnt wood and coal. In the last century, the sedimentary flux of third-class particles has increased significantly, which most likely reflects an increase in the amount of solid fuel (wood and coal) burned by people in settlements around the lakes. The contents of the first- and second-class particles, which were presumably traces of wildfires, were not lower in the past than in the recent time. Thus, the intensity of wildfires in the study region does not tend to increase in the modern period. The data obtained will be useful for the reconstruction of fire regimes from longer cores, covering a period of a few millenni

Comprehensive Insights Into Composition, Metabolic Potentials, and Interactions Among Archaeal, Bacterial, and Viral Assemblages in Meromictic Lake Shunet in Siberia

Microorganisms are critical to maintaining stratified biogeochemical characteristics in meromictic lakes; however, their community composition and potential roles in nutrient cycling are not thoroughly described. Both metagenomics and metaviromics were used to determine the composition and capacity of archaea, bacteria, and viruses along the water column in the landlocked meromictic Lake Shunet in Siberia. Deep sequencing of 265 Gb and high-quality assembly revealed a near-complete genome corresponding to Nonlabens sp. sh3vir. in a viral sample and 38 bacterial bins (0.2–5.3 Mb each). The mixolimnion (3.0 m) had the most diverse archaeal, bacterial, and viral communities, followed by the monimolimnion (5.5 m) and chemocline (5.0 m). The bacterial and archaeal communities were dominated by Thiocapsa and Methanococcoides, respectively, whereas the viral community was dominated by Siphoviridae. The archaeal and bacterial assemblages and the associated energy metabolism were significantly related to the various depths, in accordance with the stratification of physicochemical parameters. Reconstructed elemental nutrient cycles of the three layers were interconnected, including co-occurrence of denitrification and nitrogen fixation in each layer and involved unique processes due to specific biogeochemical properties at the respective depths. According to the gene annotation, several pre-dominant yet unknown and uncultured bacteria also play potentially important roles in nutrient cycling. Reciprocal BLAST analysis revealed that the viruses were specific to the host archaea and bacteria in the mixolimnion. This study provides insights into the bacterial, archaeal, and viral assemblages and the corresponding capacity potentials in Lake Shunet, one of the three meromictic lakes in central Asia. Lake Shunet was determined to harbor specific and diverse viral, bacterial, and archaeal communities that intimately interacted, revealing patterns shaped by indigenous physicochemical parameters

Day Plots of Bacterial Magnetite from Sediments of Shira Lake (Khakassia, Russia)

The domain state of magnetite detected in sediments of Shira lake (Khakassia, Russia) was examined by means of magnetic hysteresis. Analysis of experimental data obtained on samples from different parts of bottom sediment cores in terms of Day plots allowed us to conclude that magnetite particles are in the pseudo-single-domain state. This indicates respectively small size of magnetite particles (< 100 nm) and reveals their bacterial origin. Biogenic magnetite buried in the bottom sediments can indicate the climatic changes in the Shira lake level in the Late Holocen

Диатомовые водоросли в донных отложениях двух близко расположенных соленых озер Хакасии

Diatoms are one of the main paleo-indicators of lake changes, as they are preserved in bottom sediments for centuries. The present study reports new data on diatoms in the bottom sediments of Lake Shira and compares them with diatoms from the bottom sediments of Lake Utichye-3, which is situated close to Lake Shira (Khakassia, Russia). The results showed that both lakes have undergone changes in the past, and the species compositions have changed several times. The dominant species in Lake Shira is now Cyclotella choctawhatcheeana Prasad, a planktonic marine species. Rhopalodia constricta (W. Smith) Krammer is a benthic brackish or freshwater species that often occurs in Lake Shira. The lower layers of sediments, dating from approximately the 17th century, were dominated by the freshwater plankton species Aulacoseira ambigua (Grunow) Simonsen and A. italica (Ehrenberg) Simonsen; Staurosira venter sensu lato (Ehrenberg) Cleve & JD Möller, a benthic freshwater species, also occurred there. The bottom sediments of Lake Utichye-3, with the exception of the lower layers, were dominated by C. meneghiniana Kützing (a planktonic brackish or freshwater species). This species was also found in the upper layers of the bottom sediments of Lake Shira. This suggests that conditions in Lake Shira and Lake Utichye-3 were once similar. Surirella peisonis Pantocsek (a marine species) prevailed in the lower layers of the core of Lake Utichye-3. Thus, we can say that the climatic conditions in the region where the lakes are situated have changed several timesВ связи с тем, что диатомовые водоросли сохраняются в донных отложениях в течение многих столетий, они являются одним из основных палеоиндикаторов условий в водоеме. В настоящей работе мы приводим новые сведения об остатках диатомовых в отложениях озера Шира, а также проводим сравнительный анализ диатомовых водорослей донных отложений озера Шира и близко расположенного к нему озера Утичье-3 (Хакассия, Россия). Результаты анализа показали, что оба озера в прошлом претерпевали изменения, а видовой состав неоднократно менялся. Доминирующим видом в озере Шира в настоящее время является Cyclotella choctawhatcheeana Prasad – планктонный, солоноводный вид, а также часто встречается Rhopalodia constricta (W. Smith) Krammer – бентосный, солоновато-пресноводный вид. В нижних слоях донных отложений, приблизительно датируемых 17-ым веком, доминируют пресноводные, планктонные виды Aulacoseira ambigua (Grunow) Simonsen и A. italica (Ehrenberg) Simonsen, а также встречается Staurosira venter sensu lato (Ehrenberg) Cleve & J.D.Möller – бентосный, пресноводный вид. В донных отложениях озера Утичье-3, за исключением нижних слоев, доминировала C. meneghiniana Kützing – планктонный, солоновато-пресноводный вид, встречавшийся в незначительном количестве и в верхних слоях донных отложений озера Шира. В нижних слоях керна озера Утичье-3 доминировала Surirella cf. peisonis Pantocsek – солоноводный вид. Таким образом, можно сделать вывод, что климатические условия в регионе расположения озер неоднократно менялис

Growth, Diet and Fatty Acid Composition of Gibel Carp Carassius Gibelio in Lake Shira, a Brackish Water Body in Southern Siberia

For the first time the presence of gibel carp Carassius gibelio has been detected in the brackish meromictic Lake Shira (Southern Siberia, Republic of Khakassia). Lake Shira has been continuously studied since the late 19th century, and it has been considered so far that there is no ichthyofauna in the lake. This work investigates the growth and population characteristics, as well as food spectra and fatty acid composition of C. gibelio specimen at different ages that were fished out in the summers of 2007 and 2008. The water salinity at the fishing point was 15 g l-1. The food spectrum of one- and two-year old C. gibelio was dominated by diatomic, green and blue-green algae, while four- to sixyear old species had an increased share of copepods, beetles and chironomids in their food spectrum, and beginning from the age of six years the amphipods Gammarus lacustris consisted significant part of gibel carp diet. Thus, it was shown that C. gibelio is a carnivore with regard to the population of amphipods Gammarus lacustris, which have been regarded so far as the upper link in the trophic cascade of Lake Shira. One of the possible reasons for appearance of fish is the decreased water salinity caused by rising of the lake level. In the recent years, the level of Lake Shira exceeded all the values that had been registered since the late 19th century, and the lakes salinity decreased correspondingly to its smallest value for the whole period of observation.В солоноватом меромиктическом оз. Шира (Южная Сибирь, Республика Хакасия) зарегистрировано присутствие серебряного карася Carassius gibelio. Озеро Шира непрерывно изучается с конца XIX в., и до сих пор считалось, что ихтиофауна в данном озере отсутствует. В настоящей работе исследуются морфологические характеристики, спектр питания и жирнокислотный состав особей Carassius gibelio различного возраста, выловленных в оз. Шира в летнее время 2007 и 2008 гг. Соленость воды в местах вылова была около 15 г/л. Среди пищевых компонентов особей возраста 1-2 лет преобладали диатомовые, зеленые и сине-зеленые водоросли. У особей от четырех до семи лет в пище увеличивалась доля копепод, жуков и хирономид. Начиная с шестилетнего возраста значительную долю в рационе составляли бокоплавы Gammarus lacustris. Таким образом, серебряный карась может быть хищником по отношению к популяции Gammarus lacustris, который до сих пор считался верхним звеном трофического каскада в экосистемы оз. Шира. Одна из возможных причин появления карася в озере - снижение солености, обусловленное повышением уровня озера. В последнее десятилетие уровень оз. Шира превысил все значения, известные для данного озера с конца XIX в. Соответственно, соленость воды в озере снизилась до минимального значения из всех зарегистрированных ранее

Macro-Charcoal in Sediments of Lake Suzdalevo (Krasnoyarsk Krai, Siberia) as a Proxy of Natural Fires: on the Problem of the Tunguska 1908 Event

В донных отложениях небольшого мелководного озера Суздалево, расположенного в южной части Эвенкийского района Красноярского края на территории заповедника «Тунгусский», проанализированы распределения и скорости поступления угольных макрочастиц размером более 100 мкм, являющихся индикаторами лесных пожаров на окружающей территории. Данное озеро расположено в зоне массового вывала леса, произошедшего 30 июня 1908 г. в результате мощного атмосферного взрыва неизвестной природы, получившего название «Тунгусской катастрофы 1908» («Тунгусский метеорит»). В отложениях преобладали частицы преимущественно двух типов. К первому типу относились плоские частицы различной неправильной формы, интерпретируемые как остатки сгоревших листьев и частично древесины. Ко второму типу относились тонкие длинные частицы, как правило, являющиеся остатками сгоревших трав, листьев, а также хвои. Скорость поступления частиц первого типа демонстрировала увеличение в наиболее глубоких слоях, соответствующих периоду времени старше 250 лет назад. Скорость поступления частиц второго типа заметно повышалась в слоях старше 180 лет, тогда как в более молодых слоях она была незначительной. В отложениях, соответствующих 1908 г., не было обнаружено каких-либо аномалий содержания угольных частиц обоих типов. Таким образом, в отложениях оз. Суздалево мы не обнаружили следов обширного пожара, возникшего в момент «Тунгусской катастрофы 1908». Возможно, границы распространения пожара не достигали данного озера, и направление ветра не способствовало попаданию угольных частиц в озеро. Также не было зарегистрировано характерного для ряда регионов увеличения потока частиц в современный период, что очевидно объясняется отсутствием хозяйственной деятельности и крайне малым присутствием человека в данном регионеThe study analyzes distributions of macro-charcoal particles >100 μm and charcoal accumulation rate in the bottom sediments of a small shallow lake Suzdalevo, located in the southern part of the Evenkiysky District of Krasnoyarsk Krai, within the Tungussky Nature Reserve. These parameters are indicators of forest fires in the surrounding area. This lake is located in the zone of massive forest fall, which occurred on June 30, 1908, as a result of a powerful atmospheric explosion of unknown nature, called the “Tunguska catastrophe of 1908” (“Tunguska meteorite”). The sediments contained two major types of macro-charcoal particles. The first type included flat particles of various irregular shapes, interpreted as the remains of burnt leaves and, partially, wood. The second type included thin long particles, which were the remains of burnt grasses, leaves, and needles. The distribution and accumulation rate of the first type particles showed an increase in the deepest layers, corresponding to a time period older than 250 years ago. The accumulation rate of the second type particles noticeably increased in layers older than 180 years, while in younger layers it was insignificant. In sediments corresponding to 1908, no anomalies were found in the contents of macro-charcoal particles of both types. Thus, in the Lake Suzdalevo sediments, we did not find any traces of a vast fire that occurred at the time of the “Tunguska catastrophe of 1908”. A possible explanation may be that the fire did not spread as far as the lake, and the direction of the wind was not favorable for the coal particles to fall into the lake. In addition, there was no increase in the particle flux characteristic of a number of regions in the modern period, obviously because of the lack of economic activity and the extremely low presence of humans in this regio

Degradation of polyhydroxyalkanoate films in brackish Lake Shira

Впервые исследована деградация пленок из поли(3-гидроксибутирата) и поли(3- гидроксибутирата-со-3-гидроксивалерата) в солоноватоводном озере Шира на различных глубинах: 3, 9, 13 и 20 м, соответствующих горизонтам стратификации озера. Показано, что наиболее активно деградация пленок (снижение массы пленок и молекулярной массы полимера) происходит в эпилимнионе на глубине 3 м, в наиболее прогреваемом и аэрируемом горизонте озера. Деградация пленок зафиксирована также в хемоклине на глубине 13 м и на глубине 20 м в монимолимнионе, для которого характерно отсутствие кислорода, присутствие сероводорода и низкие температуры.The degradation of polyhydroxyalkanoate films was firstly studied in brackish Lake Shira at different depths, 3, 9, 13 and 20 meters, those corresponded to the layers of stratification. It is found that poly (3-hydroxybutyrate) and copolymer poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) with less crystallinity are destroyed with varying intensity. The maximum mass loss of polymer films and decrease in polymer molecular weight were registered at 3 m, in oxygenic epilimnion where temperature is the highest. The phenomenon of polymer films destruction were also found in the chemocline and anoxic low-temperature monimolimnion, at 20 m depth