УДК 535.373.2
К вопросу об определении концентраций пигментов фитопланктона в пресноводных экосистемах
Чернявская Э.А., Андрижиевская Е.Г.
Белорусский государственный университет, г. Минск, Беларусь
За последние годы достигнуты большие успехи в изучении взаимодействия лазерного излучения с клетками фитопланктона и нахождении адекватных связей между параметрами эхо-сигнала и такими характеристиками фитопланктона, как концентрация пигментов, его вид и физиологическое состояние [1-3]. Лазерная флуориметрия благодаря высокой чувствительности, неконтактности измерений и экспрессности получения информации все шире применяется для определения концентрации хлорофилла «а» (С хл «а») как в пробах воды, так и дистанционно [1]. Однако, разработка точных флуориметрических методов определения С хл «а» in vivo еще далека от своего завершения в силу многообразия факторов, влияющих на флуоресцентный отклик (физиологическое состояние клеток, видовой состав фитопланктона, освещенность и др.) и сложности фотофизических процессов, происходящих в фотосинтетическом аппарате при лазерном возбуждении [3]. Решение данной задачи требует учета перечисленных факторов, а также выбора оптимальных режимов лазерного излучения. В представленной работе предприняты дальнейшие шаги к решению данной задачи.
Задача настоящей работы – развитие лазерных флуориметрических методов диагностики пигментов фитопланктона in vivo с использованием второй гармоники YAG: Nd3+ лазера (λлаз =532 нм) и He-Cd лазера (λлаз =440 нм). В основе разработанных методов лежит принцип калибровки сигнала флуоресценции пигментов по внутреннему реперу – сигналу комбинационного рассеяния (КР) света молекулами воды. В качестве количественной меры флуоресценции, не зависящей от условий проведения эксперимента, применяется флуоресцентный параметр Ф=Iфл/Iкр, где Iфл и Iкр – амплитуды пиков флуоресценции и КР соответственно. При статистической обработке экспериментальных данных было получено, что коэффициент концентрации между С хл «а» и Ф равен R(C хл «а», Ф)=0.93, а величины С хл «а» и Ф связаны линейной эмпирической формулой:
С хл «а» (440), мкг/л = (1.73±0.13) Ф,
С хл «а» (532), мкг/л = (2.00±0.13) Ф.
Это совпадает с теоретической оценкой коэффициента связи α(440)=1.8 мкг/л, α(532)=2.3 мкг/л.
При сравнении величин α(440) и α(532) видно, что использование длины волны λлаз =440 нм позволяет «продвинуться» в область более бедных вод. Общая чувствительность разработанной методики с использованием λлаз =440 нм позволяет работать в олиготрофных водах с концентрацией хлорофилла до 10 нг/л, в то время как методика с использованием λлаз =532 нм позволяет работать в мезотрофных и эвтрофных водах.
В работе также проводились исследования влияния стадии роста клеток, условий минерального питания, освещенности, а также пигментного состава и видовой принадлежности водорослей на интенсивность флуоресценции хлорофилла.
ЛИТЕРАТУРА
Chernyavskaya E.A. Laser Diagnostics of Water Plankton. In: Proc. SPIE, 1996, vol.2778b, p. 1027.
Fluorimetric Analysis of chloriphyll a in the presence of chlorophyll b nd pheopigments. Limnol.Oceanogr., 39(8), 1994, 1985-1992.
Чернявская Э.А., Андрижиевская Е.Г. Компьютерное моделирование миграционных процессов в реакционном центре ФС2 при стационарном лазерном возбуждении. ЖПС, 1999, v.66, №5, стр.722-725.
Опубликовано на стр. 238-239.