IRN AP09563101 Жоба тақырыбы «Батыс Қазақстандағы су ағзаларының және су объектілерінің микробиомасының жағдайын бағалау және олардың өзгеруін болжау»

Өзектілік

Қазақстанның батысында гидрохимиялық және гидробиологиялық сипаттамалары кеңістіктік біркелкі еместігімен қатар айтарлықтай хронологиялық өзгерістерге ұшырайтын көптеген тұщы, тұщы және тұзды көлдер бар. Мұндай өзгерістердің себебі - климаттық жағдайлардың циклдік ауытқуы, көлдердің мезгіл-мезгіл толтырылуы мен құрғауы, сонымен қатар антропогендік әсер. Бұл өзгерістердің әртүрлі экологиялық топтардағы балық популяцияларына әсері әртүрлі. Соңғы онжылдықтарда облыстың көлдерінде климаттық өзгерістер мен антропогендік әсердің жағымсыз салдары салдарынан қорлардың азаюы және бағалы балық түрлерінің санының күрт төмендеуі байқалды. Батыс Қазақстан су қоймаларының акваторияларының көпшілігі балық өсіруге қолайлы. Бұл табиғи қорық толық игерілмейді және су объектілерінің табиғи жемшөп ресурстарын пайдалану негізінде көл балық шаруашылығын дамыту үшін мемлекеттік қолдауды қажет етеді. Гидробионттар мен ішкі су қоймаларының микробиомасы балықтар, құстар және тұтастай алғанда бүкіл биота үшін қоректік база болып табылады, қоректік тізбектің бастапқы буыны болып табылады. Су организмдері құрамы мен микробиоманың маусымдық және үш жылдық динамикасын жоспарлы зерттеулер су объектілерінің дамуын одан әрі бақылау және болжау үшін негіз болып табылады.

Мақсаты:

Батыс Қазақстан ішкі суқоймаларының микробиомын, гидробионттарды гидробиологиялық және метагеномды зерттеу және оларды қоршаған ортаның экологиялық жағдайының маркері ретінде пайдалану, балық қорлары мен су өсімдік жамылғысы жағдайына олардың әсерін кешенді бағалау.

Жоба міндеттері:

- Зерттелетін аумақтың гидрология, гидрохимия, гидробиология, ихтология салалары бойынша әдеби, ведомствалық материалдарды зерттеу

- Көл қазаншұңқырларының табиғи және техногенді даму жағдайларының сипаттамасы. Көлдердің қазаншұңқырларының негізгі генетикалық түрлерін анықтау, көлдердің морфометрикалық көрсеткіштерінің классификациясын есептеу.

- Әртүрлі тұздылық деңгейіндегі және химиялық түрдегі көлдердің кеңістіктік орналасу сараптамасын жасау, олардың дифференцациясының заңдылығын табу және көлдердің классификациясын анықтау.

- Өңірдегі көлдердің гидрологиялық режимдерінің көпжылдық өзгерістерін көпкезеңдік ғарыш суреттері мен топокарталардың және гидрологиялық бақылаулар мәліметіне сүйене отырып сараптама жасау.

- Кешенді гидрологиялық жұмыстар жүргізу, суқоймалардың су балансының үлгісін жасау, антропогендік әсер және табиғи факторлар нәтижесінде көлдердің режимінің өзгеруінің себебін болжамдау және анықтау, өңірдегі суқоймаларға рұқсат етілген антропогендік әсер бойынша және биоәртүрлілікті сақтау мақсатында су деңгейін тұрақты деңгейде ұстау үшін ұсыныстар дайындау.

- Көл суының химиялық құрамының қалыптасуын және трансформациялануын суқойма ішілік гидробиологиялық копфакторлы процесстер мен тұнба қалыптасуы негізінде зерттеу.

- Бентосты, планктонды және фитопланктонды организмдерді зерттеу негізінде кешенді гидробиологиялық зерттеу жұмыстарын жүргізу.

- Суқоймаларда жүргізілген гидробиологиялық және гидрохимиялық мониторинг нәтижесінде алынған мәліміеттер негізінде гидробионттардың таксономиялық құрылымдарының ортаның жалпы абиотикалық факторларына тәуелділігін сараптау. Әртүрлі статистикалық әдістерді қолдану арқылы планктонды және бентосты организмдердің түрлік құрамына кешенді абиотикалық факторлар әсер ету жағдайына баға беріледі.

- Әртүрлі географиялық аймақтардағы көлдердің микробиомы туралы ақпараттарды олардың экологиялық жағдайының «кешенді» индикаторы ретінде жүйелеу. Гидробионттардың таксономиялық қауымдастықтарының қатынасы, биомассасы мен түрлер санының кезеңдік ерекшеліктерін сипаттау.

- Батыс Қазақстан суқоймаларынан алынған ДНҚ-ң репрезентативті үлгілер коллекциясын секвенерлеу, таксономиялық маңызы бар гендер қорын (16S рРНҚ) терең секвенерлеу, альфа және бета-әртүрлілік жиынтығының сараптамасын жасау және су ортасының микробтық қауымдастықтарының эволюциясына жауапты экологиялық драйверлерді іздеу.

- Көлдердің балық түрлерін пайдаланудың перспективасы мен қазіргі жағдайына баға беру. Балық өнімділігі, түрлік құрамы, түрлердің сандық және жыныстық қатынасын зерттеу.

- Суқоймалардың жоғары су өсімдіктерімен өсу деңгейі және флористикалық құрамын зерттеу. Флораның таксономиялық құрылымының және экологиялық формалардың құрылымының су факторларына қатынасын сараптау.

Биотикалық тепе-теңдік түрінде көрсетілуі мүмкін заттар мен энергияны пайдаланудың трофикалық деңгейінің концепциясы пайдаланылады, ол биомасса, өнім,азықтық сұраныстардың қатынасының сандық негізін алуға және әр топ-утилизаторларының органикалық ыдырауға қатысуына мүмкіндік береді.

Күтілетін нәтижелер:

Жобаның негізгі күтілетін практикалық нәтижелері көлдердің кешенді аналитикалық бақылау сапасы туралы жаңа мәліметтер мен кең көлемді балық өнімін алу мақсатында суқоймалардың өнімділігн арттыру бойынша ұсыныстар дайындау, суқоймаларды кешенді пайдалану мен бейімді басқару және оларды әртүрлі негатитвті жағдайлардан қорғау бойынша стратегия жасау.

Батыс Қазақстан көлдерінің суларының репрезентативті микробиом коллекциясы жасалады. Әр үлгіден жалпы ДНҚ бөлінеді, бактериальды және архейлі компоненттері бар 16S рРНҚ қоры жасалады, әр қордан кем дегенде 5000 нуклеотидті реттілік секвенерленеді және олардың таксономиялық сараптамасы жасалады. Үлгілердің егжей-тегжейлі салыстырмалы сараптамасы, көл микробиомының таксономиялық құрылымының ерекшеліктерін оның геоэкологиялық-биологиялық жағдайымен байланыстыруға және осы суларды пайдалануды жетілдірудің әдістерін жасауға мүмкіндік береді. Осылайша, аталған жобаны іске асыру алғаш рет түбегейлі жаңа, сөзсіз, инновациялық тәсіл негізінде жаңа буын секвенаторларын пайдалану арқылы судың микробтық қауымдастықтарының құрылымдық ерекшеліктерінің сараптамасын жасау арқылы көл суларының жағдайына геоэкологиялық-биологиялық баға беретін әдістемелік база құруға мүмкіндік береді. Осы құрылғылардың бәсекелестік артықшылығы олардың жоғары өнімділігінің қарапайым секвенаторлардың күшінен мың есе үстемдігімен түсіндіріледі. Сонымен қатар, Батыс Қазақстан көлдерінің спецификалық ерекшеліктері, сөзсіз, әлемдік ғылымның қызығушылығын тудырады, себебі осыған ұқсас зерттеу жұмыстары тек жергілікті коллекциялармен ғана жасалады.

Жоба жұмысына тартылған студенттер мен магистранттар су сапасын және суқоймалардың экологиялық жағдайын бағалау бойынша қолданбалы білім мен ғылыми ойлау дағдыларын үйренеді.

Жобаның тағы бір нәтижесі - бұл жоба аясында жасалған көлдердің экологиялық және химиялық жағдайын бақылау, мұнда біз көл суларының экологиялық және химиялық жағдайына тұрақты және жан-жақты мониторинг жүргіздік. Мемлекеттік органдар және басқа мүдделі тұлғалар бұл желіні одан әрі бақылау үшін қолдана алады. Зерттеу деректері талданады, интерпретациялауға және деректерді талдаудың тиісті әдістерін қолдана отырып, ақпаратты ұсынудың алдын-ала белгіленген нысандарына айналдырылады. Ақпарат шешім қабылдауға, басқару тәжірибесін бағалауға немесе терең зерттеулер жүргізуге мұқтаж адамдарға жіберілуі мүмкін. Сонымен қатар, ақпарат көпшілікке қол жетімді болады және әртүрлі мақсатты топтардың қажеттіліктеріне жауап беретін түрде ұсынылады.

Азықтық базаның кезеңдік ауытқулар мен Батыс Қазақстан көлдерінің гидрохимиялық режиміне тәуелділігін зерттеу нәтижелері арқылы балық шаруашылығын дамытуға негіз болады. Мемлекеттік экологиялық, балық шаруашылық мекемелері мен балық шаруашылық субъектілері пайдалана алатын гидробионттардың негізгі түрлерінің CD дискіде электронды каталогы мен Атласы жасалады.

Нәтижелерге қол жеткізілді

Көл бассейндерін игерудің табиғи және техногендік жағдайларын сипаттау жұмыстары жүргізілуде. Әртүрлі тұзды және химиялық типтегі көлдердің кеңістікте таралуын талдау, олардың дифференциация заңдылықтарын іздеу, көлдерді классификациялау жұмыстары жүргізілуде. Тұзды көлдердің орналасу картасы жасалды. Қолда бар гидрологиялық бақылау деректері мен әртүрлі жастағы ғарыштық суреттер мен топографиялық карталар негізінде облыс көлдерінің гидрологиялық режимінің ұзақ мерзімді өзгерістерін талдау бойынша жұмыс жалғастырылды. 2021 жылы облыс көлдерінің гидрологиялық режиміне зерттеу жүргіздік.

Табиғи гидрологиялық жұмыстар кешенін жүргізу, су қоймаларының су балансының моделін құру, табиғи факторлар мен антропогендік әсердің нәтижесінде көлдер режимінің өзгеруінің себептері мен болжамын анықтау, рұқсат етілген әсер ету бойынша ұсыныстар әзірлеу бойынша жұмыстар жүргізілуде. аймақтың көлдеріндегі антропогендік факторларды жою және биоәртүрлілікті сақтау үшін су деңгейін тұрақты қолайлы деңгейде ұстау. Далалық гидрологиялық зерттеулер жүргізілді.

2021 жылдың көктемгі, жазғы және күзгі кезеңдерінде жүргізілген талдаулар нәтижесінде Батыс Қазақстан облысының он көлі зерттелді: Сарышығанақ, Шалқар, Балықты Сарқыл, Айдын, Жаңама, Еділсор, Прорва, Брюсяное, Глубинное, Үлкен Тұзды. Сарқыл

БҚО көлдеріне кешенді зерттеулер жүргізілді: Прорва, көл. Терең, көл. Шалқар, көл Балықты Сарқыл, көл Еділсор, көл Брусяное және көл Айдын. Жоғарыда аталған көлдерден алынған зообентос сынамаларында 4 топтағы 46 таксон организмдері байқалды: бивалвия, гастропода, шаян тәрізділер және инсекталар.

Көл суының ДНҚ экстракциясы жүргізілді. ДНҚ-ны оқшаулау үшін біз 1 мл CTAB 1x ерітіндісінде (0,05 М Tris HCl) Precellis құрылғысында (30 секунд ішінде 6000 айн/мин) қатты шайқау арқылы шыны моншақтармен (0,1 мм және 0,5 мм) 4 бөлікке кесілген сүзгілерді жоюды қолдандық. рН 8,0;0,7 М NaCl;0,01 М ЭДТА; 1% (салм/көлем) CTAB (цетилтриметиламмоний бромиді)) 500 мл хлороформ (хлороформ-изоамил спирті 24:1) қосылған.

Көлдердегі кәсіптік балық түрлерін пайдаланудың қазіргі жағдайы мен болашағына баға берілді. Бұл ретте Шалқар көлінің ихтиофаунасының түрлік құрамы анықталды: шортан – 5,4%, шалшық – 29%, ақбалық – 4,3%, мөңке – 16,1%, көкбауыр – 22,6%, алабұға – 12,9%, сазан – 5,4%, жайын – 3,2%, қарабалық – 1,1%.

Зерттелетін су объектілері тұщы (Прорва, Глубинное, Брусяное), тұзды (Шалқар, Балықты Сарқыл, Айдын) және тұзды (Еділсор) су объектілері болып жіктеледі. Эдилсор көлінде минералданудың жоғары деңгейі байқалды, көрсеткіштер 19,486 - 47,221 г/л аралығында ауытқиды, Прорва көлінде төмен көрсеткіштер 0,295-тен 0,390 г/л-ге дейін анықталды және α гипогалинді суларға жатады. Көлдердің флористикалық құрамы мен жоғары су өсімдіктерімен өсу дәрежесін зерттеу жүргізілді.

Су объектілерінің биологиялық өнімділігін арттыру бойынша ғылыми ұсыныс әзірленді. Су ағзаларының қауымдастықтарының қалыптасуына табиғи-климаттық факторлардың әсері анықталды.

Әртүрлі географиялық аймақтардағы көлдердің микробиомасы туралы ақпаратты олардың экологиялық жағдайының «күрделі» көрсеткіштері ретінде жүйелеу жүзеге асырылды, көл микробиомасын жинау, көл микробиомасының ДНҚ-сын оқшаулау, өткізу қабілеті жоғары секвенирлеу жүргізілді, қорытынды жүйелеу 2022 жылы аяқталады.

Зерттеу тобы

Сергалиев Нурлан Хабибуллович – жоба жетекшісі, биология ғылымдарының кандидаты, профессор,

Scopus Author ID, (https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=55982921900).

Researcher ID, (P-7274-2017)

ORCID (http://orcid.org/0000-0003-3527-9593)

Email.: Бұл электронды пошта мекен-жайы спам-боттардан қорғалған. Көру үшін сіздің браузеріңізде JavaScript қосулы тұруы тиіс.

Ахмеденов Кажмурат Максутович – жетекші ғылыми қызметкері, география ғылымдарының кандидаты, профессор,

Scopus Author ID, (https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=55022862400).

Researcher ID, (O-7726-2017)

ORCID (http://orcid.org/0000-0001-7294-0913)

Какишев Мурат Галиханович – ғылыми кеңесші, PhD.

Scopus Author ID, (https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=55693811900).

Researcher ID, (AR-6321-2020)

ORCID (http://orcid.org/ 0000-0002-4601-4921)

Сарманов Айбек Ертлеуович – Ғылыми қызметкер, ауыл шаруашылығы ғылымдарының магистрі.

Султанов Ержан Сахыпжанович – Ғылыми қызметкер, ауыл шаруашылығы ғылымдарының магистрі.

Бакиев Серик Самигуллович – Кіші ғылыми қызметкер, ауыл шаруашылығы ғылымдарының магистрі.

Сарсенова Бибигул Балгабаевна, аға ғылыми қызметкер, биология ғылымдарының кандидаты, доцент,

Кунашева Зарипа Хайроллиевна, аға ғылыми қызметкер, химия ғылымдарының кандидаты,

Сабитқызы Самал Кіші ғылыми қызметкер, техника және технология магистрі

Қол жеткізілген нәтижелер

Ғылыми мақала:

Сарманов, А.Е. Прорва көлінің макрозобентос қауымдастығының сипаттамасы (Батыс Қазақстан облысы,) / А.Е. Сарманов, Е.С. Султанов, Н.Х. Сергалиев, Г.С. Кашеваров, Л.А. Фролова // Жаратылыстану және техникалық ғылымдар №4 (155). – М., 2021. – С. 112-118. (https://elibrary.ru/item.asp?id=45976678)
Сарманов А.Е. Батыс Қазақстан облысының бірқатар су айдындарының макрозообентостарының таксономиялық құрамы мен сандық көрсеткіштері // А.Е. Сарманов, Н.Х. Сергалиев, Е.С. Султанов, К.М. Ахмеденов, Г.С. Кашеваров, Л.А. Фролова // Хабаршы АГТУ. Сер.: «Балық шаруашылығы», №3. – Астрахань, 2021 (https://vestnik.astu.org/ru/nauka/article/45986/view)
Султанов, Е.С. Батыс Қазақстан облысындағы (Қазақстан Республикасы) әртүрлі көлдердің зоопланктондық қауымдастықтарының құрамы / Е.С. Султанов, Г.Р.Нигаматзянова, А.Е. Сарманов, Л.А. Фролова // Жаратылыстану және техникалық ғылымдар №4 (155). – М., 2021. – С. 79-83. (https://elibrary.ru/item.asp?id=45976670)
Akhmedenov K.M., Khalelova R.A. Salt lakes of Western Kazakhstan as objects of medical tourism // GeoJournal of Tourism and Geosites, 2021, 36(2spl), 637–645. (https://elibrary.ru/contents.asp?id=46951409)