Экспедиция на НИС «Г.Ю. Верещагин» с 22 июня по 01 июля 2021 года

В рамках темы государственного задания Института № 0279–2021–006 «Изучение функционирования гидратных, нефтяных и газообразных углеводородных систем и сопряженных с ними микробных сообществ в озере Байкал» (рук. д.б.н. Земская Т.И) и № 0279-2019-0003 «Эколого-экономическая оценка функционирования пресноводных биогеоценозов, фундаментальные и прикладные аспекты» (рук. к.г.н. Макаров М.М.) проведены экспедиционные работы на НИС «Г.Ю. Верещагин» в фоновых районах и районах разгрузки углеводородов Южного, Среднего и Северного Байкала.

Цель экспедиции - изучение состава биологических сообществ, поиск новых некультивируемых линий микроорганизмов в зонах аномалий температурного поля и флюидных потоков в водной толще и донных отложениях озера Байкал.

Запланированные экспедиционные работы проведены в полном объеме на 13 станциях. С использованием системы батометров Rozetta отобраны образцы водной толщи в Южном и Среднем Байкале. С использованием гравитационной трубы отобрано более 40 кернов донных отложений, для 15 кернов проведен диатомовый анализ. При помощи грейфера отобрано 30 проб осадков в фоновом районе Северного Байкала. Проведено литологическое описание донных отложений в этих зонах, измерены pH, Eh, Т и содержание кислорода (в поровой воде). Для определения концентраций метана отобрано 208 проб донных осадков и 17 проб водной толщи. Для определения химического состава поровых вод отобрано около 500 проб донных отложений.

Исследованы мелководные гидратоносные сипы, где разгружаются газ и нефть (район устья р. Зеленовская), а также донные осадки грязевого вулкана Кедр. Основная цель исследования в этих районах - установление влияния изменений условий окружающей среды, геодинамической обстановки на функционирование поддонных (приповерхностных) газогидратных систем на границе их стабильности. Геофизическими методами дополнены батиметрические данные в этих районах. Заложены эксперименты для получения накопительных культур из донных осадков района разгрузки нефти и газа (р. Зеленовская). Планируется изучение филогенетического разнообразия и роли микробных сообществ в анаэробных процессах окисления нефти. Отобраны образцы донных осадков, содержащих две различные генерации аутигенных карбонатов в районе грязевого вулкана Кедр для определения изотопии DIC и ¹³С в карбонате, а также установления и изучения таксономического разнообразия микробных сообществ. Заложены лабораторные эксперименты по изучению роли микроорганизмов в образовании аутигенных карбонатов в атмосфере метана с добавлением различных источников углерода.

Исследован ареал распространения бесцветной серной бактерии р. Thioploca в районах разгрузки газо-нефтесодержащих флюидов. Отобранные образцы серных бактерий будут использованы для установления их таксономической принадлежности и особенностей метаболизма на основе анализа полных геномов. Будет проведена апробация различных подходов для получения ДНК, пригодной для глубокого метагеномного анализа.

Для установления динамики биогеохимической обстановки в районе метанового сипа Красный Яр отобраны донные осадки для выделения суммарной ДНК и анализа химического состава поровых вод. Полученные в экспедиции данные по таксономическому составу микробных сообществ и химии поровых вод будут сравнены с данными 2016 г.

В районе Больших Ушканьих островов отобраны образцы донных осадков (с шагом 1 см) и железомарганцевые корки. Планируется исследовать их химический и минеральный состав, установить возраст их формирования, а также изучить таксономический состав микробных сообществ молекулярно-биологическими методами.

Проведен отбор образцов водной толщи, придонной воды и поверхностных слоев донных отложений для экспериментального культивирования метанотрофных бактерий в районах метановой разгрузки Южного и Среднего Байкала и установления таксономического состава природных микробных сообществ.

Заложены эксперименты по культивированию накопительных культур метаногенных и анаэробных метанотрофных архей из восстановленных осадков районов разгрузки углеводородов, а также термофильных прокариот из донных осадков гидратоносных сипов нефти и газа. Отобраны образцы донных осадков из глубоководного района разгрузки углеводородов «МГУ» с глубины осадка 0-5 см и 200-210 см.

Участники экспедиции: сотрудники ЛИН СО РАН (лаб. микробиологии углеводородов, лаб. геологии озера Байкал, лаб. гидрологии и гидрофизики, лаб. гидрохимии и химии атмосфер, лаб. междисциплинарных эколого-экономических исследований и технологий), ИНХ СО РАН (г. Новосибирск), ВНИИОкеангеологии (г. Санкт-Петербург).