Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Исследование продукционных характеристик фитопланктона с помощью погружного флуоресцентного зонда
ВАК РФ 03.00.18, Гидробиология
Автореферат диссертации по теме "Исследование продукционных характеристик фитопланктона с помощью погружного флуоресцентного зонда"
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М. В. ЛОМОНОСОВА
РГБ ОД
Биологический факультет
На правах рукописи УДК 581.133.1
АНТ АЛ Тарас Корнелиевич
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОДУКЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ФИТОПЛАНКТОНА С ПОМОЩЬЮ ПОГРУЖНОГО ФЛУОРЕСЦЕНТНОГО ЗОНДА
Специальность 03.00.18 - "Гидробиология" 03.00.02 - "Биофизика"
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук
Москва -2000
Работа выполнена на кафедре биофизики Биологического факультета Московского Государственного университета им. М. В. Ломоносова.
Научные руководители:
- член-корреспондент РАН, профессор Рубин А. Б.
- доктор биологических наук, вед. н. сотр. Маторин Д. Н.
Официальные оппоненты:
- доктор биологических наук, профессор Абакумов А. В. доктор физико-математических наук, профессор Фадеев В. В.
Ведущая организация - Научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии (Москва)
Защита состоится 15 декабря 2000 г. в 1530 часов на заседании диссертационного совета Д 053.05.71 в Московском государственном университете им. М. В. Ломоносова по присуждению ученой степени кандидата биологических наук (119899, Москва, Воробьевы горы, МГУ, Биологический факультет, ауд. 557).
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Биологического факультета МГУ.
Автореферат разослан 15 ноября 2000 г.
Ученый секретарь совета,
кандидат биологических наук
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ [стуалыюсть проблемы. Первичная продукция является интегральной характеристикой >тосинтетической активности фитопланктона и позволяет оценить трофический статус и ергетический баланс водных бассейнов. Важная роль в процессе фотосинтеза «надлежит стадиям поглощения световой энергии и ее преобразования в энергию мических связей в реакционных центрах (РЦ) фотосинтегических мембран.
Исследование структурно-функциональной организации фотосинтетических мембран дорослей in vivo позволило подойти к раскрытию механизмов регуляции светового глощения и фотохимической активности световых реакций фотосинтеза в клетках под иянием внешних факторов. Однако, вопросы функционирования процессов фотосинтеза у пуляций фитопланктона в природных условиях недостаточно изучены, в первую очередь ■за трудоемкости и ряда ограничений прямых методов оценки параметров фотосинтеза.
В последнее время большое распространение получили методы измерения уоресценции хлорофилла, обладающие высокой чувствительностью и позволяющие cipo оценивать ряд характеристик фитопланктона без воздействия на его зиологическое состояние (Falkowski and Kolber, 1995; Geider et al., 1993; Green et al., 1994). кафедре биофизики биологического факультета МГУ был разработан погружной зонд i измерения быстрой флуоресценции хлорофилла in situ методом pump-and-probe (Kolber al., 1990). Зонд позволяет оценивать в режиме реального времени и с высоким решением вертикальное распределение светопоглощательной способности клеток гопланктона (т. е. коэффициента световой абсорбции) и эффективности фотохимического образования энергии в реакционных центрах фотосистемы П (ФС II) по параметрам горесценции Fo и Fv/Fm, соответственно, а также рассчитывать первичную продукцию -опланктона (ПП). Исследование данным методом закономерностей влияния логических факторов, в том числе антропогенного происхождения, на [кционирование первичных реакций фотосинтеза природного фитопланктона и изучение
возможности определения фотосинтетической продукции имеет значение пр прогнозировании изменения продуктивности водных экосистем и при оценке состояни фитопланктона в естественных условиях.
Цель и задачи исследования. Цель настоящей работы состояла в разработке научно методических основ использования погружного флуорометра для оценки состояни фитопланктона в природных водоемах и в выявлении связи параметров флуоресценци хлорофилла с характеристиками фотосинтеза и физиологическим состояние микроводорослей.
В соответствии с поставленной целью в работе решались следующие задачи:
1. Разработать научно-методические подходы для определения продукционнь характеристик фитопланктона в естественной среде обитания с использование погружного флуоресцентного зонда.
2. Исследовать особенности распределения параметров флуоресценции Fo и Fv/F природного фитопланктона in situ в зависимости от действия внешних факторов, том числе антропогенного происхождения.
3. Оценить возможность использования параметров флуоресценции для изучен] состояния фитопланктона в разшгчных гидрологических условиях.
4. Изучить возможность использования замедленной флуоресценции (ЗФ) д исследования фотоокислительной деградации компонентов фотосинтетическо аппарата (ФСА) при неблагоприятных условиях.
Научная новизна. Впервые исследовали зависимость выхода Fo от свегопоглощательн способности суспензии микроводорослей, предложили формулу для определения скорос фотосинтеза по Fo и Fv/Fm на основе модели первичных реакций фотосинтеза, и прове комплексные исследования по изучению связи между параметрами флуоресценции 1 Fv/Fm и фотосинтетической продукцией фитопланктона в различных природных водое1^ in situ. Разработаны методические рекомендации по определению ПП в столбе boj
зпочающие: 1) коррекцию вертикальных профилей Ро по концентрации хлорофилла (Хл) га снижения ошибки, вызванной варьированием квантового выхода Ро, 2) расчет )лунасыщающей фотосинтез интенсивности света по Хл; 3) использование подходов, не |ебующих калибровки флуоресцентного метода по результатам прямого измерения ПП.
Изучены закономерности изменения светопоглощательной способности и активности С П природного фитопланктона в зависимости от действия внешних факторов. Наблюдали знаковое снижение этих характеристик фотосинтеза в условиях избыточной гвещенности или недостатка биогенных элементов. Низкие концентрации токсикантов лзывали снижение активности ФС П без заметного изменения величины ¡етопоглощательной способности. Предложен механизм развития фотоокислительных роцессов в ФС I при стрессовых температурах в результате нарушения дезактивации зиплетных состояний хлорофилла (3Хл), образующихся при рекомбинации зарядов в отосистеме I (ФС I), каротиноидами и снижения скорости прямого переноса электрона в >С I.
(ауто-практическое значение. Погружной зонд использовали в экспериментальных аботах по изучению распределения количества, продуктивности и физиологического осгояния фитопланктона во время биогеохимических исследований Балтийского, 1орвежского, Черного, Южно-Китайского (з. Нячанг) морей и оз. Иссык-Куль, 'азработаны научное обоснование и практические рекомендации по использованию араметров флуоресценции Ро и Ру/Тт для оценки продукционных характеристик и »апологического состояния фитопланктона в естественных условиях, в том числе прц верхоптимальной и недостаточной освещенности, биогенном голодании, наличии оксикантов, в период цветения. Полученные в работе экспериментальные результаты носят вклад в понимание процессов, приводящих к изменению фотосинтетической гродукгивности природного фитопланктона при действии неблагоприятных факторов среды [ являются основой для использования метода быстрой флуоресценции в
гидробиологических и океанологических исследованиях. Предложено использоват разработанный зовд-флуорометр в практических океанологических исследования: экологического состояния фитопланктона в обширных акваториях Мирового океана. Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены н заседаниях секции биофизики Московского общества испытателей природы (1996, 1997 Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наука «Ломоносов-96» (Москва, 1996); Всероссийской конференции «Эколого-физиологичесю исследования водорослей и их значение для оценки состояния природных вод» (Боро 1996); II Съезде фотобиологов России (Пущиио, 1998); Международной школе биофнзт (Москва, 1998); Международном симпозиуме «Проблемы рационального использоваш биологических и курортных ресурсов залива Нячанг» (Вьетнам, 2000); обсуждены i научных заседаниях кафедры биофизики и гидробиологии.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 работ, 4 находятся в печати. Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав (0631 литературы, методика работ и 3 главы по результатам собственных исследованш заключения, выводов, списка литературных источников, включающего 170 наименовани Работа изложена на 125 страницах машинописного текста, иллюстрирована 49 рисунками 6 таблицами.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.
Объектами исследований служили зеленые Chlorella vulgaris (Beijer), сине-зелен термофильные Synechococcus elongaius (Nag.), морские водоросли (диатомов Phaeodactylum tricomutum (Bohlin), Thalassiosira weissflogii (Grunow), желто-зелен Nephlochloris salina (Cart) и зеленые Platymonas viridis (Rouch ) и Ankisírodesmus sp.), а так популяции природного фитопланктона из разных по трофическому статусу пресноводн регионов (р. Москва, оз. Байкал), солоноватого озера Иссык-Куль и морских водоек (Балтийское, Норвежское, Южно-Китайское и Черное море). Ch. vulgaris выращивали
еде Тамия в стеклянных культиваторах емкостью 0.25 л при температуре 20"С, освещении Вт м"2 и постоянной продувке воздухом со скоростью 1 л мин"1. Морские водоросли льтивировали в колбах при постоянной температуре 20°С и освещении 10 Вт м"2 на среде >льдберга, приготовленной на искусственной морской воде (Ланская, 1971). :рмофильные цианобактерии выращивались на стерильной неорганической среде Кратца-айерса (Kratz, Mayers, 1955) при температуре 55°С и переменном режиме освещения: 1500 же на начальной стадии роста и 6000 люкс на более поздних стадиях. Инкубационную [есь продували воздухом с добавкой 0.2 % С02. Препараты изолированных мембран [анобактерий получали, как описано в работе (Кауров и др., 1988). Исследования ггопланктона in situ проводились в экспедициях на НИС «Humbolt» 1993; НИС «Oceania» 93-1995; НИС «А Петров» 1997, а также на судах южного отделения ИО РАН еленджик). В экспедициях использовались методы измерения концентрации хлорофилла arsons, Strickland, 1963), клеток, биомассы (Макарова, Пичкилы, 1970), фотосинтетической 'одукции кислородным (Сорокин, 1960) и радиоуглеродным (Винберг, 1969) методами.
Быструю флуоресценцию хлорофилла регистрировали in situ погружным iyopoMerpoM, разработанным на кафедре биофизики биологического факультета МГУ им. . В. Ломоносова при участии автора. Прибор позволяет зондировать параметры гуоресценции Fo и Fm методом pump-and-probe (Mauzerall, 1972; Falkowski, 1991) с повременной регистрацией плотности потока квантов ФАР (мкЕ м"2 с'1), температуры Ü) и глубины (по давлению, м) до 200 м, то есть до границы фотического слоя в иготрофных водах (см. рис. 1). Зонд работает как от сети, так и от автономного источника ггания, что расширяет возможности его использования.
>и освещении слабой зондирующей вспышкой (0.01 Дж 0.01 млс'1) регистрируется Fo, [тенсивность которой с точностью до квантового выхода флуоресценции ямопропорциональна коэффициенту абсорбции синего света антенными пигментами ФС суспензии микроводорослей (apsp)n, величина которого допустимо соответствует доле
света, поглощенного клетками в единице объема воды, и обычно служит мерой количеств фитопланктона (Фадеев, 1989; Гольд, 1989 и др.). Проведенные нами исследования связи Р с Хл подтвердили известный факт, что Бо линейно коррелирует с Хл, однако, в отличие о отношения Ро/Хл, отношение Ро/(аря>)я не зависит от видового состава микроводорослей.
После мощной вспышки (1 Дж 0.01 млс1) скоросгь фотохимической дезактивации энергии фотосистеме П, с которой связано разложение Н20 и выделение 02, приближается к нули РЦ переходят в т. н. закрытое состояние, при котором выход флуоресценции достига( максимального значения Рт. Разницу между интенсивностями флуоресценции: ру=Рт-Г называют переменной флуоресценцией хлорофилла и она соответствует той часл поглощенной световой энергии, которая расходуется на фотосшгтез при открытых РЦ ФС 1 Показано, что отношение Ру/Гт отражает эффективность фотохимического преобразовав энергии в РЦ ФС II (К1и§Ьашгаег, 1992) и может служить характеристике физиологического состояния фитопланктона (Маторин и Венедиктов, 1991).
Регистрируемые прибором сигналы посылались в реальном времени I соединительному кабелю в управляющий бортовой компьютер. Автором была написа! программа для управления зондом, позволяющая выводить на экран в реальном врсми
Рис. 1. Использование погружного зонда в экспедиционных условиях.
>тикальные профили параметров флуоресценции, температуры, освещенности и «читанной ПП фитопланктона, запрашивать текущие координаты (по системе Маг еллан), охранять данные в виде, доступном для дальнейшей обработки программами типа Surfer, 1ВОЛЯЮЩИМИ строить вертикальные и горизонтальные разрезы по количеству, гохимической активности и ПП фитопланктона.
Метод регистрации замедленной флуоресценции использовали для изучения влияния :окой температуры на генерацию фотоокислительных процессов в фотосинтетических лбранах микроводорослей. На кафедре биофизики биологического факультета МГУ был »нструирован электронный фосфороскоп, позволяющий проводить эксперименты при тературе до 90°С. В данной работе миллисекундную ЗФ ФС I измеряли при длительности :ышки и регистрации сигнала - 25 и 5 мс, соответственно, и времени задержки между ш - 3 мс. Образец (мембраны S. elongatus) нагревали со скоростью 5°С в минуту при тощи спирального нагревателя, помещенного в герметичную капсулу внутри зрительной юовегы. Управление прибором осуществлялось с компьютера программой, работанной и написанной автором, которая обеспечивает измерение индукционных, товых кривых, термограмм стационарной ЗФ и кинетики затухания флуоресценции с юдом графиков на экран.
Окислительную деструкцию ФСА мембран S. elongatus характеризовали по степени шетания пигментов после световой экспозиции (10 мин) образца в фосфороскопе при ;сированной температуре. Выцветание хлорофилла оценивали по уменьшению егрального поглощения в диапазоне длин волн 650 - 720 нм, а каротиноидов- по ньшению оптической плотности при 490 нм по сравнению с контролем, тонировавшимся в темноте при той же температуре.
Аппроксимацию данных заданной функцией, корреляционный анализ, статистическую аботку проводили с помощью программ Gim и Origin.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ФОТОСИНТЕЗА ФИТОПЛАНКТОНА ПО ПАРАМЕТРАМ ФЛУОРЕСЦЕНЦИИ (/¡о, ^у/Кет) Исследование вариабельности параметров к и Ьдв Балтийском море.
Для определения профиля скорости фотосинтеза водорослей (мгС м'3 ч'1) был; предложена формула:
Щг) = 6.9*к(г)*Рс(2)*Р^т(г)* 1,7' »1(2) (1
1(г) + 1ч2
где г-глубина; 1-освещенность (мкЕ м'2 с"1); к - коэффициент пропорциональности между Б« и коэффициентом абсорбции света фотосинтетическими пигментами ФС II фитопланктон; (арзр, м"1) на глубине т. к=аир/Р'о; Iш - интенсивность света, полунасыщающая фотосинтез Параметры к и 1ш не измеряются напрямую в рамках предлагаемого метода. Их находил: аппроксимацией зависимости ПП, измеренной иС методом, от глубины с помощы функции с неизвестными параметрами (к и Ьд), записанной в правой части формулы ] Таким образом, практическая возможность оценки ПП фитопланктона зависит о вариабельности параметров к и 1щ в природных акваценозах. Средние значения к и 11/2 столбе воды в эуфотической зоне (ФЗ): кщ и соответственно, рассчитали на 23 станция в центральных и прибрежных (от Рижского залива до Поморской бухты) района Балтийского моря в теплый сезон (май-сентябрь) (см. табл. 1).
Среднее значение параметра кп, по всем станциям составило 5.6*10"', стандартно отклонение 5П=+-17%. Теоретически величина к„ зависит от квантового вывд флуоресценции (фго) и фактора Е: к=сопя1*Е/^а. Последний обусловлен различие коэффициентов абсорбции фитопланктоном подводной освещенности и синего свет возбуждающего флуоресценцию в приборе (400-550 нм): Е = акр/(аир)я-
жтт\а 1. Расчет к„ и ¡¡^ на станциях Балтийского моря. Приведены номера рейсов, панций, дата, район и интервал измерений (ч) по местному времени.
тоны: 1 - центральные воды; 2 - Рижский залив; 3 - побережье Литвы; 4 - Гданъская пета; 5 - побережье между 4 и 6; 6- Поморская бухта.
-усредненные по нескольким измерениям результаты.
'ейс Ст Дата район кш-105, отн. ед. Ьг2т, МкЕ м"2 с"1
Интервал измерений, часы Интервал измерений, часы
3-6 6-9 9-12 12-15 3-6 6-9 9-12 12-15
1 1 23.06.93 6 - 4.64 5.48 - - 155 167 -
2 26.06.93 6 5.60 4.92 4.8 5.60 134 164 135 161
3 28.06.93 4 5.28 5.48 6.20 5.20 170 134 144 128
4 30.06.93 3 5.60 5.32 4.32 4.44 176 116 107 124
5 01.07.93 3 5.00 5.52 - - 113 100 - -
6 09.07.93 2 4.72 4.60 5.88 5.60 188 95 134 139
7 10.07.93 2 5.00 4.80 4.44 5.00 170 134 140 155
2 8 13.05.93 1 - - 4.92 - - - 124 -
9 14.05.93 1 - - 5.68 - - - 118 -
10 15.05.93 4 - - 5.80 - - - 178 -
11 10.05.93 6 - - 8.44 - - - 145 -
3 12 28.09.93 6 - - 5.48 - - - 164 -
13 29.09.93 6 - - 7.24 - - - 104 -
14 30.09.93 6 - - 7.96 - - - 110 -
4 15 09.05.94 1 - - 5.60 - - - 125 -
16 11.05.94 6 - - 8.60 - - - 115 -
17 13.05.94 5 - - 5.28 - - - 140 -
.
5 18 08.09.95 3 - - 6.08 5.48 - - 98 127
19 09.09.95 3 - - 5.32 - - - 145 -
20 10.09.95 1 - 5.40 5.48* 6.20* - 148 190* 121*
21 12.09.95 1 - - 5.88 - - - 133 -
22 13.09.95 1 - 5.60 5.76* 7.44* - 180 165* 138*
23 14.09.95 1 - - 5.12 - - - 131 -
Обычно коэффициент абсорбции синего света морскими водорослями выше, че] коэффициент абсорбции, например, солнечного света из-за высокого содержани каротиноидов (Falkowski, 1999), поэтому на поверхности Е(0)<1. Величины Е(0 рассчитанные по спектрам поглощения света образцом природного фитопланктона и Балтийского моря, а также 6 видами морских микроводорослей: диатомовых Ph. tricornutui и П. weissflogii, желто-зеленых N. salina и зеленых Р. viridis и Ankistrodesmus sp выращенных при оптимальных условиях, а также при низкой освещенности и недостат* азота, - варьировали от 0.6 до 0.75. С увеличением глубины Е возрастает и достигает 1 к глубине 20 м, где спектральное распределение подводной освещенности и вспышки приборе практически совпадают. Расчет Е на разных глубинах с использование спектральных характеристик подводной освещенности и светопоглощения фитопланкто! показал, что среднее значение Е в ФЗ близко к 1 (-0.9) и не оказываег существснног влияния на разброс значений кщ.
Как видно из таблицы 1, на 5 станциях регистрировали km>7*10"5, что значительи превышало среднее значение по станциям. В зоне фотосинтеза в Балтийском мо[ наблюдали примерно однородное распределении видового состава водорослей из-: интенсивного перемешивания воды. В этих условиях вертикальный профиль Fo с точность до ф1-ъ прямопропорционален профилю Хл. Сравнение профилей Fo и Хл показало, что i этих 5 станциях вертикальное распределение Хл было однородным, в то время как F вблизи поверхности было в 2-4 раза меньше, чем на глубине 15 м и глубже. Эти результат свидетельствовали об увеличении к в верхних водах и, соответственно, кт из-за снижения го в условиях высокой освещенности (1(0)>450 мкЕ м"2). Однако, на других 11 станциях, г; регистрировали полуденную депрессию Fo вблизи поверхности, отношение Хл(г)Л-о(г) ли? не зависело от глубины, либо изменялось очень незначительно. Примечательно, что 4 из станции с km>7* 10"5 были выполнены в разное время в Поморской бухте, поэтоь
ветозависимое уменьшение фк,, возможно, было связано с антропогенным воздействием, аким образом, при расчете к„ желательно корректировать Ро(г) по Хл(г).
Максимальное и минимальное значения 1, 2ш составили 98 и 190 соответственно, реднее значение -137 мкЕ м"2 с"1, ЙО=+-22 %, что свидетельствовало о более высоком азбросе значений по сравнению с кт. Величина 1\пт была связана со средней концентрацией лорофилла 'а' в столбе воды (Хлт) полиномиальной зависимостью:
112™= 171-14.7*Хлт+0.8*(Хлт)2 (2)
Расчет первичной продукции фитопланктона (1'111Л с использованием средних по алтайскому морю значений параметров к„ и I;п™. Расчет РПП на станциях Балтийского юря проводили, подставляя данные по флуоресценции и подводной освещенности, а также „=5.6*10"5 и значения Ь/?™, определенные по ф. 2, в формулу 1 и интегрируя РПП(г) по дубине. При этом учитывали эффект уменьшения фр0 и корректировали профили Ро по Хл. "ак видно из рис. 2, значения РПП хорошо коррелировали с результатами измерений 14С 1етодом (коэффициент корреляции г=0.94, 5В=+-25 %).
А Б
ис. 2. Зависимость РПП от ПП, измеренной 14С методом в Балтийском море (Л) и гистограмма распределения отношения РПП/ПП (Б).
Используя средние по Балтийскому морю значения кт и Ь^т, величину РПП рассчитали акже на 16 станциях в Норвежском море (мезотроф.) и 8 станциях в заливе Нячанг Южно-
Китайского моря (олиготроф.). Корреляция между рассчитанной и измеренной продукцией была ниже, чем в Балтийском море: г=0.77 (14С метод) и 0,7 (СЬ метод) в Норвежском море т 0.74 (О2) в з. Ньячанг. Уменьшение фр0 вблизи поверхности в этих регионах не былс существенным, поэтому невысокие корреляции могли быть обусловлены варьированием \уг недостаточным количеством измерений и несовпадением расположения станциЕ исследования для каждого из методов.
Флуоресцентный метод определения продуктивности фитопланктона калибровали ге 14С методу, который обычно дает более низкие, по сравнению с Ог методом, результаты из за различий в схемах расчета (Налетова и Сапожников, 1995) и методик определена продукции (Кобленц-Мишке, 1977). Определение к калибровкой Fo по коэффициент абсорбции синего света (возбуждающего флуоресценцию) суспензией микроводорослей (an позволяет примерно оценить ЦП независимо от прямых методов. Экспериментальны зависимости Fo от an, построенные для Ch. vulgaris, Th. weissflogii и N. salina имел линейный характер при Хл<10 мг м"3 и практически совпадали. Величина к, определенна как ад/Fo при F.-1, составила 8.7* 10 s. Учитывая, что среднее значение Е в зоне фотосинтез ~0.9, то найденное калибровкой Fo по ад значение km ~ 8*10"5, что примерно в 1.5 раз больше среднего значения km, определенного с использованием 14С метода в Балтийско море.
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВНЕШНИХ ФАКТОРОВ НА ПАРАМЕТР! ФЛУОРЕСЦЕНЦИИ ХЛОРОФИЛЛА ПРИРОДНОГО ФИТОПЛАНКТОНА
с
Известно, что скорость фотосинтеза зависит от освещенности как субстрата и природных условиях регулируется сложным образом комплексным действием факторе среды, поэтому для изучения влияния внешиих факторов на фотосинтез в естественнь альгоценозах резонно исследовать отдельные продукционные харакгеристш фитопланктона.
Биогенные элементы. Из требующихся для нормального развития водорослей гментов самыми важными многие авторы считают азот и фосфор (Pollingher et al., 1988), достаток которых вызывает замедление скорости роста водорослей независимо от их довой принадлежности (Чемерис и др., 89; Thomas, 70) и снижение общего количества Хл клетку (Kolber et al., 88), что должно приводить к снижению выхода Fo. При дефиците эта и фосфора фонд свободных аминокислот в клетках снижен (Zehr et al., 1988), также |жет наблюдаться метаболитная репрессия синтеза хлоропластных белков (Семененко, 88). В результате уменьшается скорость репарации фотоповрежденных ФС П, что гистрируется по снижению выхода Fv/Fm. Таким образом, недостаток основных ементов в среде должен сопровождаться снижением выхода обоих параметров [уоресценции фитопланктона.
В таблице 2 приведены средние значения Fo, выраженные в единицах концентрации орофилла «а» (Хл*), и Fv/Fm, в 4 водоемах. Как видно из данных, выход Fo и Fv/Fm висел от трофического статуса региона. Максимальные значения флуоресценции гистрировали в наиболее обогащенных биогенными элементами регионах: Балтийском >ре и в северной части Норвежского моря. Для последней было характерно низкое держание минеральных форм биогенов и высокое - органических, что свидетельствовало переходе фитосообщестпа на рециклинг с сохранением высокой концентрации и >тосинтетической активности. Южная область Норвежского моря формируется под шянием теплых и обедненных биогенными элементами вод Северо-Атлантического чения (Тимофеев, 1960), поэтому для нее были характерны пониженные значения обоих [раметров флуоресценции, а также интенсивности продукционных процессов тгопланктона, что свидетельствовало о менее благоприятных условиях развития »дорослей в этом районе. Минимальные по регионам значения флуоресценции :гистрировали в олиготрофных водоемах: открытых районах залива Нячанг (Южно-итайское море) и в озере Иссык-Куль. Наибольшие значения Fo и Fv/Fm в заливе Нячанг
наблюдались в прибрежных водах, богатых тсрригенными частицами, а наименьшие - 1 мористой части залива, а также вблизи островов и подводных рифов с активным] коралловыми биоценозами, фильтрующими фитопланктон и биогены. В оз. Иссык-Кул наибольшие величины флуоресценции регистрировали в прибрежных районах и в заливал где фиксировали повышенное содержание нитратов и фосфатов. В заливах на мало площади существовал выраженный горизонтальный градиент концентрации биогенны элементов и уменьшение Ио и Р\/Рт было линейно связано с разбавлением приточной водь определенным по температуре (рис. ЗА).
Таким образом, снижение выхода и Бо в обедненных биогенами района
свидетельствовало о неблагоприятных условиях для фотосинтеза и развития фитопланктон; Таблица 2. Средние значения параметров флуоресценции фитопланктона
Балтийское Норвежское Озеро Залив Нячанг
море море Иссык-Куль (Юж.-Кит. мор
Расположение станций Все Северные Южные Пела-гизль Затоны Вблизи берега Мор] сты
Хл* (мг м"3) 4.3 1.1 0.6 0.11 0.15 0.18 0.1
Ру/Рт (о. е.) 0.65 0.57 0.53 0.42 0.46 0.51 0.4:
018-Оп о
«Г17-4 &
£16.8
озеро ■
80 160 Расстояние, м
500 1000 Расстояние, м
Рис. 3. Зависимость величины Хл* и Ру/Тт, а также температуры (А) от расстояния до уса притока в заливах Тамга (А) и Барскун (Г) оз. Иссык-Куль.
его no й фактор. Известно, что свет играет ключевую роль в осуществлении первичных эцсссов фотосинтеза у планктонных водорослей, но одновремешго может являться и зреждающим фактором (Мерзляк, 1989). В природных популяциях фитопланктона гоингибирование развивается в поверхностном слое и зависит от освещенности, )ф1гческого статуса региона и скорости перемешивания вод (Putt et al., 1987). тенсивным светом в основном повреждается ФС II (Styring et al., 1990), поэтому гоингибирование регистрируется по снижению величины Fv/Fm. Представляет интерес гчение взаимосвязи фотоингибирования (по Fv/Fm) с суточными ритмами Fo, которые ^словлены изменением концентрации водорослей и структурно-функциональных свойств госинтетических мембран.
Рост освещенности на поверхности привод™ к снижению выхода Fo и Fv/Fm в 1хних водах в Балтийском и Норвежском море. Утром значения Fo и Fv/Fm были томерно распределены в эуфотической зоне, незначительно снижаясь на глубоких «зонтах. Днем выход Fo и Fv/Fm уменьшался вблизи поверхности; величина Fo :растала на глубине с оптимальной для развития фитопланктона освещенностью, ггавлявшей 100-320 мкЕ м"2 с"1. Вечером наблюдали близкие к утреннему профили /оресценции (рис. 4). По данным измерений профилей флуоресценции и подводной !ещенности в разное время суток на станциях Балтийского, Норвежского моря и залива инг были построены световые зависимости выхода Fo и Fv/Fm, из которых следовало, | снижение Fo регистрировали при освещенности выше 280-320 мкЕ м2 с"1, а отношение Fm достоверно уменьшалось при интенсивности света выше 300 мкЕ м2 с 1 в Балтийском, I мкЕ м"2 с"1 в Норвежском и 140 мкЕ м"2 с'1 в заливе Нячанг. Это свидетельствовало о 1ышенной чувствительности ФС П к фотоокисленшо в условиях дефицита биогенов, в то мя как световой порог, выше которого наблюдали уменьшение количества водорослей и гкционального размера антенн (по Fo), составил около 200 мкЕ м"2 с"1 независимо от фического статуса региона.
Бо, отн. ед.
0 15 30
1 I ■ I
Ру/Рт, от ед. 0.0 0.5 1.0
Рис. 4.Вертикальные профши Го (1), Ру'/Рт (2) и ПП (3), измеренной 14С методом, I суточной станции в Балтийском море. А- 9 ч., 1(0)=450 мкЕ м"2 с"1; Б - 11 ч., 1(0)=7^ мкЕ м'2с"'; В- 12 ч„ 1(0)-840 мкЕ м'2с"'; Г- 17 ч„ 1(0)=520 мкЕ м-2сД-19 ч., 1(0)=2< мкЕ м"2с"'.
Комплексное действие факторов Параметры флуоресценции при сукцессиях и вертикальнс распределении фитопланктона. Результаты исследования сезонных сукцессий водоросле проведенные на оз. Байкал, Черном море и в з. Нячанг свидетельствовали о налич! определенной связи между количеством фитопланктона (по Бо) и фотохимичесю активностью ФС II (Бу/Бт). Наиболее фотосиитегически активные клетки появлялись водоемах накануне цветения (за 0.5-2 месяца) при минимальных значениях Ро, во вре] цветения активность ФС И снижалась по мере роста Бо, и продолжала снижаться во вре: депрессии фитопланктона. Таким образом, высокие значения ру/Бт при низких Бо мог свидетельствовать о том, что популяция фитопланктона находится на ранних этап развития, предшествующих цветению. Это предположение было подтвержде результатами, полученными в юго-восточной части Норвежского моря, где в зоне смешен Северо-Атлантического течения с водами моря формировались мезо- и микромасштабн вихри, в которых также отмечали высокие значения Ру/Рш при низких Ро В этих област развивались молодые формы перидиниевых водорослей, науплиев, и молодь каляну которая сопровождает развивающийся фитопланктон. По всей видимости, в районе вихр
т созданы условия для развития молодых популяций фитопланктона, возможно, за счет ращения бедных вод течения биогенными элементами подповерхностного слоя •ериковых вод.
Таким образом, высокая активность ФСII при низкой концентрации водорослей может шюдаться не только перед цветением во время сезонных сукцессии фитопланктона, но и районах апвелинга, в том числе в областях локальных циркулярных течений, >азованных фронтальным взаимодействием водных масс, где создаются условия для вития популяций фитопланктона.
Известно, что вертикальное распределение фитопланктона зависит от содержания >генов, освещенности, температуры, плотности воды, др. (Эогокт, 1999). Для 1готрофных оз. Иссык-Куль и мористой части з. Нячанг были характерны низкие ¡чения Ро и Бу/Рт в верхнем перемешиваемом слое в условиях фотоингибирования и шетатка биогенов, которые достигали максимальных значений под термоклином, где цествовала подпитка минеральными солями с глубоких горизонтов, а освещенность была паточной для развития водорослей. На более глубоких горизонтах Ро уменьшалась, а Рш практически не изменялась до нижней границы ФЗ. Сохранение высокой ^ективности первичных процессов фотосинтеза на нижних горизонтах было обусловлено минированием адаптированных к низкой освещенности и температуре видов водорослей: 1%Ьуа соМоПа (Ьегат.) в оз. Иссык-Куль и /Унюда/ел/'а вюНефЛИ (II. Рега§а1о) в з. чанг. В Норвежском и Черном море максимальные значения Ро и Ру/Рт располагались 1 термоклином, однако, как и в олиготрофных водоемах, высокая активность ФС II сранялась до верхней границы термоклина, где Бо было низким и количество водорослей шгтировалось светом (ФАР<0.1% от поверхностной).
Влияние токсических загрязнений на параметры флуоресценции фитопланктона. вестно, что токсические вещества могут существенно снижать фотосинтетическую одуктивность фитопланктона (Маторин, 1995). Действительно, при исследовании
фитопланктона в заливе Барскун оз. Иссык-Куль была обнаружена низкая активность ФС I] вблизи устья притока, обусловленная повышенным содержанием солей хрома в речной воде, которые обладают токсическим эффектом. Как видно из рис. ЗБ, величина Ру/Рт вблизи устья была минимальной и возрастала до максимального значения на границе залива т озера. Величина Ро, напротив, достигала максимума вблизи устья притока, где концентрацю солей азота была наибольшей, и уменьшалась с разбавлением приносной воды га направлению к открытой части озера. Снижение отношения Ру/Рт при сохранении высоки значений Ро регистрировали с использованием погружного зонда также в р. Москве ] районе сбросов загрязненных вод ЗИЛа и других промышленных предприятий. Такт образом, активность ФС П была более чувствительна к присутствию загрязнителей, ча процессы, обеспечивающие рост и развитие популяции, которые лимитирование биогенными элементами. Эти результаты согласуются с экспериментальными данными п действию пороговых концентраций тяжелых металлов (медь, ртуть, хром, цинк преобладающих в промышленных стоках. Тяжелые металлы ингибируют биосшш хлоропластных белков (Патин, 79), вследствие чего замедляется скорость репараци фотоокисленной ФС II, соответственно, снижается ее активность (Ру/Тт), в то время кг концентрация клеток водорослей может заметно не изменяться.
ОКИСЛИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ФС I ПРИ ВЫСОКОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ Как было показано в предыдущем разделе, ФСА водорослей более чувствителен фотоингибированию при дефиците биогенов и действии токсических веществ. В природш водоемах фотоингибирование может происходить также на фоне изменений температур поэтому большой интерес представляет изучение развития фотоокислигельных процесс при действии неблагоприятно низких и высоких температур. В отличие от ФС П, сегодняшний день недостаточно изучены механизмы генерации фотоокислительш процессов в ФС I. Мембраны термофильных цианобактерий elongalus являются удобш объектом для изучения действия высокой температуры функционирование ФС I метод
1страцин ЗФ, поскольку при температуре выше 60°С в них полностью ингибируется ЗФ П и резко возрастает выход ЗФ ФСI, достигая максимума при 78°С.
Интенсивность мщишсекундной ЗФ ФС I линейно коррелировала со степенью щвечивания хлорофилла мембран .V. е1оща№ при варьировании освещенности от 0 до Вт м"2 при фиксированной температуре в интервале 60-80°С (рис. 5), что цетельствовало о связи окислительных процессов с рекомбинацией зарядов в ФС I в л световом диапазоне. В работе Ю. Н. Каурова и др. (1993) был предложен механизм слительной деструкции пигментов в результате генерации а) триплетных форм рофилла (3Хл) при рекомбинации зарядов в ФС Тиб) эффективного окислителя глетного кислорода ('02) в результате взаимодействии 3Хл с Ог. В обычных условиях 3Хл ективно тушатся каротиноидами (.Гигашс, 1986).
« 1юо-* £
о £ 80 ©
§ I 60
о в | | 40
п
И
{2 20 и о О. § 0
о
и—; Л
/ 1 .
/ ^
№ ! !
. 1
Рис. 5. Зависимости скорости выцветания хлорофилла и интенсивности ЗФ ФС I мембран ,$'. elongatus от освещенности, измеренные при температуре 75°С.
0 5 10 15 20 40 60 80 Интенсивность света, Втм-2
Нами показано, что в мембранах Л'. еЬэщаШь процесс тушения инактивировался при иературе около 60°С, что приводило к росту фотоокислительных процессов, которые сгически полностью блокировалось экзогенными тушителями триплетных хлорофиллов: Вт", Г, Ж)з, а также в анаэробных условиях и в присутствии ионов аскорбата - тушителя При увеличении температуры с 60 до 78°С скорость выцветания Хп и выход ЗФ ФС I »астали, что было обусловлено структурной деградацией пигмент-белкового комплекса
ФС I и поверхностных ферредоксинов и, соответственно, увеличением обратно] транспорта электронов в ФС I и, соответственно, концентрации 3Хл.
Роль 3Хл и 'СЬ в деградации компонентов ФСА при фотоингибировании ФС I условиях стрессовой температуры также была показана на препаратах высших расгеш (Baba et al., 1995; Sonoike et al., 1995). Полученные результаты позволяют предположить, ч одной из причин снижения фотосинтеггической активности водорослей при повышешк температуре могут являться фотоокислительные реакции, генерируемые в ФС I.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Как было показано в лабораторных исследованиях, первичные процессы фотосинтс регулируются под действием факторов среды за счет целой серии структурк функциональных изменений фотосинтетических мембран и структуры популяции (Вег Bjorkman, 1980; Anderson et al., 1988; Baker, 1991). Адаптация к действию неблагоприятн) факторов может происходить за счет уменьшения численности популяции и разме] концентрации светособирающих комплексов в клетке, что приводит к снижен! светопоглощательной способности, а также в результате уменьшения фотохимическ активности реакционных центров. Исследования, проведенные in situ с использовани погружного зонда, показали одновременное снижение как светопоглощательн способности, так и фотохимической активности реакционных центров у природне фитопланктона в условиях сверхоптимальной освещенности, когда наблюдали полуденн депрессию фотосинтеза, или при недостатке солей азота и/или фосфора.
В присутствии низких концентраций токсических веществ или при дефищ биогенных элементов (при низкой освещенности) наблюдали снижение активности ФС без заметных изменений светопоглощательной способности водорослей, • свидетельствует о повышенной чувствительности ФС II к неблагоприятным фактор; которая в ряде случаев имеет приспособительный характер и важна для предохранения
оокислительных процессов в ФС II. Полученные данные свидетельствуют о возможном ествовашш общего механизма уменьшения активности ФС П при биогенном голодании ри действии низких концентраций токсических веществ, обусловленного снижением юсги репарации фотоповрежденных реакционных центров ФС П. Нами также винуто предположение о том, что при действии стрессовых факторов среды процессы оокислительной деструкции фотосинтетических мембран могут генерироваться в ФС I.
Изучена возможность использования погружного флуоресцентного зонда для еделения скорости фотосинтеза фитопланктона по характеристикам первичных реакций осинтеза. Была предложена формула для расчета скорости фотосинтеза с ользованием параметров флуоресценции Fo и Fv/Fm. Формула встроена в программу авления прибором и позволяет рассчитывать ПП фитопланктона в реальном времени. В муле присутствуют два параметра: k=apSp/Fo и li2, которые определяются путем ибровки флуоресцентного метода по результатам прямых измерений ПП. Параметр к шо определить также калибровкой Fo по светопоглощательной способности. Нами азано, что параметры к и I1/2 незначительно варьируют в пределах отдельного региона со 5НОЙ гидробиологической структурой в течение сезона, где рассчитанная ПП высоко релировала с измеренной: г=0.94 Использование к и I1/2 как констант при определении вичной продукции с использованием зонда в различных районах Мирового океана азало также хорошие результаты: коэффициент корреляции варьировал от 0.7 до 0.77.
Таким образом, комплексный характер информации о первичных процессах осинтеза, получаемый с использованием погружного импульсного флуорометра, воляет охарактеризовать продуктивность и физиологическое состояние осинтетического аппарата природных популяций фитопланктона и прогнозировать их ущее развитие в данном водоеме.
ВЫВОДЫ
1. Одной из важных характеристик первичных процессов фотосинтеза являет светопоглощательная способность суспензии микроводорослей ад, линейно связанная с 1 при Хл<15 мг м"3. В отличие от отношения Fo/Хл, отношение Fo/ao не зависит от видово состава микроводорослей.
2. Использование погружного флуоромегра позволило установить закономерное действия факторов среды на первичные процессы фотосинтеза природного фитопланкго in situ: 1) адаптация к сверхоптимальной освещенности или недостатку минерально питания происходит в результате одновременного уменьшения светопоглощательн способности и активности ФС П фитопланктона, что обуславливает снижение t продуктивности на стадиях поглощения и первичного преобразования световой энергаи; в присутствии низких концентраций токсических веществ или при дефиците минеральнс питания (в условиях низкой освещенности) наблюдается снижение активности ФС П I значительных изменений свегопоглощателыюй способности водорослей, 1 свидетельствует о повышенной чувствительности ФС П к неблагоприятным факторам.
3. Оптимальные условия для функционирования фотосинтетического аппар фитопланктона отмечались на глубоких горизонтах, где рост фитопланктона С лимитирован по освещенности, но сохранялась высокая фотохимическая активно реакционных центров, а также на ранних этапах развития популяции.
4. Выдвинуто предположение о том, что при стрессовых воздействиях, напри» температурных, могут активироваться процессы окислительной деструкции ФСА, связан! с нарушением дезактивации 3Хл в РЦ ФС I и снижением скорости прямого переь электрона в ФС I.
5. Из модели первичных реакций фотосинтеза выведена формула для расчета скорс фотосинтеза по параметрам Fo и Fv/Fm. Разработаны методические рекомендации
делению суточной первичной продукции в столбе воды in situ, включающие: коррекцию )илсй Fo по Хл для снижения ошибки, вызванной варьированием квантового выхода фесценции; расчет по концентрации Хл; использование подходов, не требующих бровки флуоресцентного метода по результатам прямых измерений ПЛ. Определенная в ьном времени, непрерывном режиме и без воздействия на физиологическое состоят« »планктона фотосинтетическая продукция хорошо коррелировала с данными прямых :рений в различных районах Мирового океана.
[олученные результаты показали важную роль светопоглощательной способности и вности ФС II в изменении фотосинтетической продукции водоема, что позволило :новать возможность применения погружного флуорометра для прогнозирования ояния и продуктивности фитогшанктонных сообществ в естественных водоемах, пложено использовать разработанный зонд-флуорометр в практических июлогнческих исследованиях экологического состояния фитопланктона в обширных ггориях Мирового океана.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Маторин Д.Н., Конев Ю.Н., Волгин С.Л., Антал Т.К., Казимирко Ю.В., Шендерова Л Изучение фитопланктона с использованием флуоресцентных методов // Доклады МОИ Общая биология. Деп. ВИНИТИ. 1997. № 2370-В97. С. 31-34.
2. Волгин С.Л., Анпш Т.К., Конев Ю.Н., Казимирко Ю. В., Маторин Д.Н. Исследован влияние света повышенной интенсивности на флуоресцентные параметры и скоро« выделения кислорода планктонными микроводорослями // Доклады МОИП. Оби биология. Деп. ВИНИТИ. 1997. №2370-В97. С. 60-62.
3. Кауров Ю.Н., Антал Т.К., Давлетшина Л.Н., Мерзляк М.Н., Бслевич Н.П., Иванов И.! Рубин А.Б. Замедленная люминесценция ФС I и фотовыцветание хлорофилла мембранах термофильных цианобактерий при высоких температурах // Материалы съезда фотобиологов России. Пущино. 1998. С. 335- 337.
4. Matorin D.N., Antal Т.К., Levenko В.А_, Kasimirko Yu.V. A primary photosynthetic reaction phytoplankton in biomonitoring // Abstr. Inter. School Biophysics. 1998. Moscow. P. 72.
5. Антал Т.К., Венедиктов П.С., Конев Ю.Н., Маторин Д.Н., Хаптср Р., Рубин А Определение вертикального профиля фотосинтеза фитопланктона флуоресцентн методом // Океанология. 1999. Т. 39. С. 314-320.
6. Антал Т.К, Маторин Д.Н., Левенко Б.А., Казимирко Ю.В., Горюнова В.Б., Сапожню В.В. Связь вертикального распределения флуоресценции хлорофилла «а» освещенностью и температурой в летний период в Норвежском море // Вестник Ml 2000. Сер. биология. № 2. С. 56-59.
7. Сапожников В.В., Горюнова B.C., Левенко Б.А., Дулов Л.Е., Антал Т.К., Маторин Д Сравнительное исследование первичной продукции в Норвежском море разны методами // Океанология. 2000. Т. 40. №2. С. 234-240.
4atorin D.N., Levenko B.A., Antal T.K., Kho Khay Sham, Novikov G.G. Distribution and hotosynthetic Activity of Natural Phytoplankton in the Bay of Nhatrang (South China Sea) îeasured with Submersible Fluorometer II Proceed, of Intern. Symposium «Urgent problems of itional use of biological and resort resources of Nhatrang bay». Nhatrang, Vietnam. 2000. P. 536.
.evenko B.A., Antal T.K., Novikov G.G. Research of formation character of primary production ones in waters phytocenosis of Nhatrang bay. Proceed, of Intern. Symposium «Urgent problems if rational use of biological and resort resources of Nhatrang bay». Nhatrang, Vietnam. 2000. P.
Антал Т.К., Левенко Б.А., Маторин Д.Н., Xo Хай Шам. Исследование пространственного 'аспределения флуоресцентных характеристик фитопланктона залива Нячанг Южно-Ситайского моря с использованием погружного зонда // Известия РАН. 2001. (в печати). Антал Т.К., Венедиктов П.С., Маторин Д.Н., Конев Ю.Н., Рубин А.Б. Исследование :ариабельности параметров в модели для расчета скорости фотосинтеза фитопланктона злуоресцентным методом на примере Балтийского моря II Океанология. 2001. (в печати). Антал Т.К., Кауров Ю.Н., Лехимена Л., Давлетшина Л.Н., Мерзляк М.Н., Ловягина Е.Р., ¡елевич Н.П., Иванов И.И., Рубин А.Б. Изучение окислительных процессов в ФС I •ермофильных цианобактерий при высоких температурах флуоресцентным методом // Физиология растений. 2001. (в печати).
Antal Т.К., Venediktov P.S., Matorin D.N., Ostrowska М., Wozniak В., Rubin A.B. .ieasurement of phytoplankton photosynthesis rate using a pump-and-probe fluorometer // )ceanologia. 2001. (в печати).
7-59.
Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Антал, Тарас Корнелиевич
СПИСОК СОКРАЩЕНИИ И ОБОЗНАЧЕНИИ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Структурно-функциональная организация фотосинтетического аппарата растений и водорослей
1.2. Природа быстрой флуоресценции хлорофилла «а» в фотосинтетических мембранах
1.3. Методы измерения быстрой флуоресценции хлорофилла и их использование для изучения состояния природного фитопланктона
1.4. Генерация замедленной флуоресценции в реакционных центрах фотосинтеза
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Объекты исследования
2.2. Методы исследования
2.2.1. Аппаратура и методы измерения быстрой флуоресценции хлорофилла природного фитопланктона
2.2.2. Регистрация замедленной флуоресценции ФС I при высокой температуре
2.2.3. Традиционные методы регистрации характеристик фитопланктона
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ СВЯЗИ ПАРАМЕТРОВ ФЛУОРЕСЦЕНЦИИ Бо И ¥у/¥т СО СКОРОСТЬЮ ФОТОСИНТЕЗА ФИТОПЛАНКТОНА
3.1. Исследование вариабельности параметров кти в Балтийском море
3.2. Оценка фотосинтетической продукции фитопланктона флуоресцентным методом
ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ ФАКТОРОВ НА ПАРАМЕТРЫ ФЛУОРЕСЦЕНЦИИ ХЛОРОФИЛЛА ПРИРОДНОГО ФИТОПЛАНКТОНА
4.1. Влияние основных факторов среды (минеральное питание и свет) на параметры флуоресценции фитопланктона
4.2. Параметры флуоресценции фитопланктона при комплексном действии внешних факторов 89 4.3. Влияние токсического загрязнения на параметры флуоресценции фитопланктона
ГЛАВА 5. ИЗУЧЕНИЕ ОКИСЛИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ В ФС I ПРИ ВЫСОКОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ ФЛУОРЕСЦЕНТНЫМ МЕТОДОМ НА ПРИМЕРЕ
ТЕРМОФИЛЬНЫХ ЦИАНОБ АКТЕРИЙ
Введение Диссертация по биологии, на тему "Исследование продукционных характеристик фитопланктона с помощью погружного флуоресцентного зонда"
Первичная продукция является интегральной характеристикой фотосинтетической активности фитопланктона и позволяет оценить трофический статус и энергетический баланс водных бассейнов. Важная роль в процессе фотосинтеза принадлежит стадиям поглощения световой энергии и ее преобразования в энергию химических связей в реакционных центрах фотосинтетических мембран.
Исследование структурно-функциональной организации фотосинтетических мембран водорослей in vivo позволило подойти к раскрытию механизмов регуляции светового поглощения и фотохимической активности световых реакций фотосинтеза в клетках под влиянием внешних факторов. Однако, вопросы функционирования процессов фотосинтеза у популяций фитопланктона в природных условиях недостаточно изучены, в первую очередь из-за трудоемкости и ряда ограничений прямых методов оценки параметров фотосинтеза.
В последнее время большое распространение получили методы измерения флуоресценции хлорофилла, обладающие высокой чувствительностью и позволяющие быстро оценивать ряд характеристик фитопланктона без воздействия на его физиологическое состояние [Falkowski and Kolber, 1995; Geider et al., 1993; Green et al., 1994]. На кафедре биофизики биологического факультета МГУ был разработан погружной зонд для измерения быстрой флуоресценции хлорофилла in situ методом pump-and-probe [Kolber et al., 1990]. Зонд позволяет оценивать в режиме реального времени и с высоким разрешением вертикальное распределение светопоглощательной способности клеток фитопланктона (т. е. коэффициента световой абсорбции) и эффективности фотохимического преобразования энергии в реакционных центрах фотосистемы II по параметрам флуоресценции Fo и Fv/Fm, соответственно, а также рассчитывать первичную продукцию фитопланктона. Исследование данным методом закономерностей влияния экологических факторов, в том числе антропогенного происхождения, на функционирование первичных реакций фотосинтеза природного фитопланктона и изучение возможности определения фотосинтетической продукции имеет значение при прогнозировании изменения продуктивности водных экосистем и при оценке состояния фитопланктона в естественных условиях. 3
Заключение Диссертация по теме "Гидробиология", Антал, Тарас Корнелиевич
lltf выводы
1. Одной из важных характеристик первичных процессов фотосинтеза является светопоглощательная способность суспензии микроводорослей ад, линейно связанная с Fo при Хл<15 мг м~3. В отличие от отношения Fo/Хл, отношение Fo/aa не зависит от видового состава микроводорослей.
2. Использование погружного флуорометра позволило установить закономерности действия факторов среды на первичные процессы фотосинтеза природного фитопланктона in situ: 1) адаптация к сверхоптимальной освещенности или недостатку минерального питания происходит в результате одновременного уменьшения светопоглощательной способности и активности ФС II фитопланктона, что обуславливает снижение его продуктивности на стадиях поглощения и первичного преобразования световой энергии; 2) в присутствии низких концентраций токсических веществ или при дефиците минерального питания (в условиях низкой освещенности) наблюдается снижение активности ФС II без значительных изменений светопоглощательной способности водорослей, что свидетельствует о повышенной чувствительности ФС II к неблагоприятным факторам.
3. Оптимальные условия для функционирования фотосинтетического аппарата фитопланктона отмечались на глубоких горизонтах, где рост фитопланктона был лимитирован по освещенности, но сохранялась высокая фотохимическая активность реакционных центров, а также на ранних этапах развития популяции.
4. Выдвинуто предположение о том, что при стрессовых воздействиях, например, температурных, могут активироваться процессы окислительной деструкции ФСА, связанные с нарушением дезактивации 3Хл в РЦ ФС I и снижением скорости прямого переноса электрона в ФС I.
5. Из модели первичных реакций фотосинтеза выведена формула для расчета скорости фотосинтеза по параметрам Fo и Fv/Fm. Разработаны методические рекомендации по определению суточной первичной продукции в столбе воды in situ, включающие: коррекцию профилей Fo по Хл для снижения ошибки, вызванной варьированием квантового выхода флуоресценции; расчет \у2 по концентрации Хл; использование подходов, не требующих калибровки флуоресцентного метода по результатам прямых измерений 1111. Определенная в реальном времени, непрерывном режиме и без воздействия на физиологическое состояние фитопланктона фотосинтетическая
118
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Как было показано в лабораторных исследованиях, первичные процессы фотосинтеза регулируются под действием факторов среды за счет целой серии структурно-функциональных изменений фотосинтетических мембран и структуры популяции [Berry, Bjorkman, 1980; Anderson et al., 1988; Baker, 1991]. Адаптация к действию неблагоприятных факторов может происходить за счет уменьшения численности популяции и размера, концентрации светособирающих комплексов в клетке, что приводит к снижению светопоглощательной способности, а также в результате уменьшения фотохимической активности реакционных центров. Исследования, проведенные in situ с использованием погружного зонда, показали одновременное снижение как светопоглощательной способности, так и фотохимической активности реакционных центров у природного фитопланктона в условиях сверхоптимальной освещенности, когда наблюдали полуденную депрессию фотосинтеза, или при недостатке солей азота и/или фосфора.
В присутствии низких концентраций токсических веществ или при дефиците биогенных элементов (при низкой освещенности) наблюдали снижение активности ФС II без заметных изменений светопоглощательной способности водорослей, что свидетельствует о повышенной чувствительности ФС II к неблагоприятным факторам, которая в ряде случаев имеет приспособительный характер и важна для предохранения от фотоокислительных процессов в ФС II. Полученные данные свидетельствуют о возможном существовании общего механизма уменьшения активности ФС II при биогенном голодании и при действии низких концентраций токсических веществ, обусловленного снижением скорости репарации фотоповрежденных реакционных центров ФС II. Нами также выдвинуто предположение о том, что при действии стрессовых факторов среды процессы фотоокислительной деструкции фотосинтетических мембран могут генерироваться в ФС I.
Изучена возможность использования погружного флуоресцентного зонда для определения скорости фотосинтеза фитопланктона по характеристикам первичных реакций фотосинтеза. Была предложена формула для расчета скорости фотосинтеза с использованием параметров флуоресценции Fo и Fv/Fm. Формула встроена в программу управления прибором и позволяет рассчитывать 1111 фитопланктона в реальном времени. В формуле присутствуют два параметра: k=apSp/Fo и Ii/2, которые определяются путем
115 калибровки флуоресцентного метода по результатам прямых измерений ПП. Параметр к можно определить также калибровкой Fo по светопоглощательной способности. Нами показано, что параметры к и 1т незначительно варьируют в пределах отдельного региона со сходной гидробиологической структурой в течение сезона, где рассчитанная ПП высоко коррелировала с измеренной: г=0.94. Использование к и Ij/2 как констант при определении первичной продукции с использованием зонда в различных районах
Мирового океана показало также хорошие результаты: коэффициент корреляции варьировал от 0.7 до 0.77. Предлагаемый нами флуоресцентный метод наиболее целесообразно использовать в следующих случаях: а) в определенном районе моря или океана, в котором проводится многолетний мониторинг; б) при подробной съемке (например, при выявлении мезомасштабных структур) с большим количеством станций, когда использование стандартных методов возможно только на реперных станциях для калибровки флуоресцентного метода.
Таким образом, комплексный характер информации о первичных процессах фотосинтеза, получаемый с использованием погружного импульсного флуорометра, позволяет охарактеризовать продуктивность и физиологическое состояние фотосинтетического аппарата природных популяций фитопланктона и прогнозировать их будущее развитие в данном водоеме.
Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Антал, Тарас Корнелиевич, Москва
1. Антал Т. К., Венедиктов П. С., Конев Ю. Н., Маторин Д. Н., Хаптер Р., Рубин А. Б. Определение вертикального профиля фотосинтеза фитопланктона флуоресцентным методом//Океанол. 1999. Т. 39. С. 314-320.
2. Бульон В. В. Первичная продукция планктона внутренних водоемов // Л.: Наука. 1983. С. 150.
3. Вашакмадзе Г. Ш, Дамиров X. Г., Васильев И. Р. Об использовании кинетического анализа замедленной флуоресценции для характеристики процессов электронного транспорта в фотосистеме I // Научные докл. высшей школы. Биол. науки. 1985. N 5. С. 42-47.
4. Ведерников В. И. Влияние факторов среды на величины ассимиляционного числа в природных популяциях морского фитопланктона // Труды института океанологии. Т. 105. М.: Наука. 1976. С. 106-129.
5. Ведерников В. И. Суточные изменения интенсивности фотосинтеза морского фитопланктона // Донная флора и продукция краевых морей. СССР. М.: Наука, 1980. С.124-137.
6. Ведерников В. И., Демидов А. Б. Первичная продукция и хлорофилл в северовосточном районе Норвежского моря в июле 1995г // Океанология. 1997. Т. 37. N2. С. 250-256.
7. Венедиктов П.С., Маторин Д.Н., Кренделева Т.Е., Низовская Н.В., Рубин А.Б. О роли длинноволновой фотосистемы в генерации послесвечения зеленых растений // Биологич. науки. 1971. N11. С. 50-54.
8. Веселовский В. А., Веселова Т. В. Люменесценция растений. М.: Наука. 1990. С. 41-78.
9. Винберг Г.Г. Содержание хлорофилла, как показатель количественного развития фитопланктона// Третьяэкол. конф. Тез. докл. Киев. 1954. Ч. 4. С. 70-73.
10. Винберг Г. Г. Первичная продукция водоемов // Минск: Изд-во АН СССР. 1969. С. 348.
11. Виноградов М. Е., Шушкина Э. А. Функционирование планктонных сообществ эпипелагиали океана//М.: Наука. 1987. С. 240.
12. Гольдфельд М.Г., Карапетян Н.В. Физико-химические основы действия гербицидов. Итоги науки и техники. ВИНИТИ. Сер. биологическая химия. М. 1989. Т. 30. С. 164.
13. Егоров С. Ю., Красновский А. А. Физиол. Растений. 1986. Т. 33. С. 40.119
14. Изместьева JI. Р., Паутова В. Н., Лопатина Н. И. Оценка роли экологических факторов в динамике первичной продукции фитопланктона // В сб.: Долгосрочное прогнозирование состояния экосистем. Ред. Кохова О. М., Ащепкова Л. Я. Новосибирск: Наука. 1988.
15. Калачев Р.К., Кочубей С.М. и др. Связь между флуоресценцией хлорофилла in vivo и продуктивностью водоросли Anabena variabilis // Гидробиол. журнал. 1983. Т. 19. N1. С. 36-39.
16. Карабашев Г.С., Ханаев С.А. Распределение флуоресценции хлорофилла вблизи температурного фронта в Балтийском море// Океанология. 1983. Т. 23. N5. С. 857-862.
17. Карапетян Н. В., Бухов Н. Г. Переменная флуоресценция хлорофилла как показатель физиологического состояния растений//Физиол. раст. 1986. Т. 3. N5. С. 1013-1026.
18. Карапетян Н.В., Штрассер Р., Бегер П. Изменения в фотосистеме 2 при выращивании водорослей в присутствии гербицидов, вызывающих выцветание хлорофилла. // Физиол. раст. 1985. Т.32. N1. С.70-78.
19. Кауров Ю. Н, Давлетшина Л. Н., Александров А. Ю., Новакова А. А., Хвальковская Е. А., Денисова В. Г., Семин Б. К., Белевич Н. П., Иванов И. И., Рубин А. Б. // ДАН. 1998. Т. 360. N6. С. 834-837.
20. Климов В.В., Алахвердиев С.И., Пащенко В.З. Измерение энергии активации и времени жизни флуоресценции хлорофилла фотосистемы II // Докл. АН СССР. 1978. Т. 242. С. 1204-1209/
21. Кобленц-Мишке О. И., Ведерников В. И. Первичная продукция // Биология океана. М.: Наука. 1977. Т2. С. 183-208.
22. Кочубей С.М. Организация пигментов фотосинтетических мембран как основа энергообеспечения фотосинтеза // Киев: Наукова Думка. 1986. С. 200.
23. Красновский А. А. Синглетный кислород в фотосинтезирующих организмах // Журнал ВХО им. Д.И.Менделеева. 1986. Т. 31. С. 562-566.
24. Кренделева Т.Е. Фосфорилирование белков хлоропластов и регуляция первичных процессов фотосинтеза//Вестник Моск. Университета. Сер. 16. Биология. 1988. N 2. С. 3-14.
25. Кукушкин А.К.,Тихо нов А.Н. Лекции по биофизике фотосинтеза растений.// М.: изд. МГУ. 1988. С. 320.
26. Ланская Л. А. Культивирование водорослей // Экологическая физиология морских планктонных водорослей. 1971. Ред. К. М. Хайлов. Киев. С. 5-21.
27. Левенко Б. А., Новиков Г. Г. Изучение динамики фитопланктонных сообществ залива120
28. Нячанг флуоресцентными методами // Сборник работ «Тропоцентр-98». Ханой. 1997. С. 412-421.
29. Лядский В.В., Горбунов М.А., Венедиктов П.С. Импульсный флуорометр для исследования первичных фотохимических процессов зеленых растений //Науч. докл. высшей школы. Биол. науки. 1987. Т. 11. С. 31-36.
30. Макарова И. В., Пичкилы JI. О. К некоторым вопросам методики вычисления биомассы фитопланктона//Бот. журнал. 1970. N10.
31. Максимова И. В., Плеханов С. Е., Светлова Е. Н. Жирные кислоты культуры водорослей Westella Botryoides II Известия РАН. 1995. Сер. Биология. Т. 6. С. 669-673.
32. Маторин Д.Н., Венедиктов П.С. Люминесценция хлорофилла в культурах микроводорослей и природных популяциях фитопланктона // М.: Итоги науки и техники, ВИНИТИ, сер. биофизика. 1990. Т. 40. С. 49-100.
33. Маторин Д.Н., Венедиктов П.С., Конев Ю.Н., Рубин А.Б. Применение двухвспышечного импульсного погружного флуорометра для определения фотосинтетической активности природного фитопланктона // Доклады РАН. 1996. Т. 350, N7. С. 1159-1161.
34. Мерзляк М. Н. Активированный кислород и окислительные процессы в мембранах растительной клетки // Итоги науки и техн. ВИНИТИ. Сер. Физиология растений. 1989. Т.6. С. 168.
35. Мерзляк М. Н., Погосян С. И. Фотодеструкция пигментов и липидов в изолированных хлоропластах//Биол. науки. 1986. N3. С. 8.
36. Морозова-Водяницкая Н. В. Фитопланктон Черного моря // Тр. Севастоп. биол. ст. 1954. т. VIII.
37. Налетова И. А., Сапожников В. В. Первичная продукция в Беринговом море и сравнительная оценка ее определения радиоуглеродным и кислородным методами // Комплексные исследования экосистемы Берингова моря. Москва: ВНИИРО. 1995. С. 179189.
38. Патин С. А. Влияние загрязнения на биологические ресурсы и продуктивность мирового океана//М.: Пищевая промышленность. 1979. С. 240.
39. Погосян С. И., Волкова Э. В., Казимирко ю. В., Максимов В. Н., Рубин А. Б.121
40. Изменения фотосинтетического аппарата индивидуальных клеток микроводоросли Ankistrodesmus falcatus в норме и при УФ облучении // Доклады Академии Наук. 1998. Т. 363 (5). С. 690-693.
41. Полынов В. А., Маторин Д. Н., Венедиктов П. С., вавилин Д. В. Действие низких концентраций меди на фотоингибирование ФС II у Chlorella vulgaris II Физиол. Раст. 1993. Т. 40 (5).
42. Рубин А. Б., Кононенко А. А., пащенко В. 3., Чаморовский С. К., Венедиктов П. С. Принципы регуляции и модельные системы первичных процессов фотосинтеза // Итоги науки и техн. ВИНИТИ. Сер. Биоизика. 1987. Т. 22. С. 212.
43. Сапожников В. В., Горюнова В. С., Левенко Б. А., Дулов Л. Е., Антал Т. К., Маторин Д. Н. Сравнение методов определения первичной продукции в Норвежском море // Океанология. 2000. Т. 40. N2. С. 234-240.
44. Семененко В. Е. Фотосинтез и продуктивный процесс: генетический контроль и клеточные механизмы регуляции фотосинтеза//М.: Наука. 1988. С. 69-80.
45. Сиренко Л.А., Сидько Ф.Н., Франк H.A. и др. Вертикальное распределение хлорофилла в евтрофном водоеме как сентегральный показатель соотношения продукционно-деструкционных процессов//Гидробиол. журнал. 1982. Т. 18. N6. С. 73-83.
46. Сиренко Л.А. Информационное значение хлорофильного показателя // Гидробиол. журнал. 1988. Т. 24. N4. С. 49-53.
47. Сорокин Ю. И. О методе определения первичной продукции в море с применением 14С // Труды Всесоюзного гидробиологического общества. 1960. Т. 10. С. 235-254.
48. Теренин А. Н. Фотоника молекул красителей // Л.: Наука. 1967. С. 449-482.
49. Тимофеев В. Т. Водные массы Арктического бассейна И 1960. Ленинград.
50. Чемерис Ю. К., Попова А. В., Арутюнян А. А., Венедиктов П. С. Влияние недостатка минерального питания на фотосинтетический аппарат хлореллы // Физиол. Раст. 1989. Т. 36(1). С. 57-67.
51. Чемерис Ю. К., Шендерова Л. В., Лядский В. В., Венедиктов П. С. Связь инактивации ФС2 с накоплением продуктов фотосинтетического метаболизма углерода при азотном голодании клеток хлореллы // Физиол. Раст. 1990. Т. 37 (2). С. 241-248.
52. Чемерис Ю. К., Венедиктов П. С., Рубин А. Б. Роль хлоропластного дыхания в инактивации фотосистемы II у хлореллы // Физ. Раст. 1996. Т. 43. N6. С. 833-841.
53. Чернавская Н. М. Физиология растительных организмов и роль металлов // М.: МГУ. 1989.122
54. Шувалов В. А., Климов В. В., Красновский А. А. Исследование первичных фотопроцессов в легких фрагментах хлоропластов // Молекуляр. Биология. 1976. Т. 10. В. 2. С. 326 338.
55. Aiken J. A chlorophyll sensor for automatic remote operation in the marine environment // Mar. Ecol. Prog. Ser. 1981. V. 4. N2. P. 235-239.
56. Anderson J.M. Consequence of spatial separation of photosystem 1 and 2 in thylakoid membranes of higher plant chloroplasts// FEB S Lett. 1981. V. 124. P. 1-10.
57. Anderson J.M. Cytochrome bef complex: dynamic molecular organization, function and acclimation//Photosynth. Res. 1992. V. 34. P. 341-357.
58. Andersson В., Styring S. Photosystem II: Molecular organization, function, and acclimation // Curr. Topics Bioenerg. 1991. V. 16. P. 1-81.
59. Anderson J.M., Thomson W.W. Dynamic molecular organization of the plant thylakoid membrane // In: W.R.Briggs (ed.) Photosynthesis. N.Y. Alan Liss Inc. 1989. P. 161-182.
60. Amesz J., van Gorkom H. J. Delayed fluorescence in photosynthesis // Ann. Rev. Plant Physiol. 1978. V. 29 (1). P. 47-66.
61. Antoine D., Morel A. Oceanic primary production: Adaptation of spectral light-photosynthesis model in view of application to satellite chlorophyll observations // Global Biogeochemical Cycles. 1996. V. 10. P. 42-55.
62. Anion D.I., Tang G. M.-S. Cytochrome b-559 and proton conductance in oxygenic photosynthesis//Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1988. V. 85. P. 9524-9528.
63. Aro E. M., Hundal Т., Carlsberg I., Andersson B. In vitro studies on light-induced inhibition of photosystem II and D1 protein degradation at low temperatures // Biochim. Biophys. Acta. 1990. V. 1019 (3). P. 269-275.
64. Aro E.-M., Virgin I., Anderson B. Photoinhibition of photosystem II. Inactivation, protein damage and turnover // Biochim. Biophys. Acta. 1993. V. 1143. P. 113-134.
65. Baba K., Itoh S., Hoshina S. Degradation of photosystem I reaction center proteins during photoinhibition in vitro // In: Photosynthesis: from light to biosphere. P. Mathis (ed.) Kluwer Academic Publishers. 1995. V. 2. P. 179-182.
66. Bannister Т. T. and Weidemann A. D. The maximum quantum yield of phytoplankton photosynthesis in situ. II J. of Plankton Res. 1984. V. 6. P. 275-294.
67. Barber J., Andersson B. Too much of a good thing: light can be bad for photosynthesis // TIBS. 1992. V.17. P.153.123
68. Bassi R., Soen S.Y., Frank G., Zuber H., Rochaix J.D. Characterization of chlorophyll-a/b proteing of photosystem I from Chlamydomonas reinhardtii II J. Biol. Chem. 1992. V. 267. P. 25714-25721.
69. Bates S. S., Piatt T. Fluorescence induction as a measure photosynthetic capacity in marine phytoplankton: responce of Thalassiosira pseudonana and Dunaliella tertiolecta. 11 Mar.Ecol. 1984. V.18. P. 67-77.
70. Bender M., Grande K., Johnson K. et al. A comparison of four methods for determining planctonic community production//Limnol Oceanogr. 1987. V. 32. P. 1085-1098.
71. Bengis C., Nelson N. Subunit structure of chloroplast photosystem I reaction center // J. Biol. Chem. 1977. V. 252. P. 4564-4569.
72. Bennett J. Protein phosphorylation in green plant chloroplasts // Ann. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1991. V. 42. P. 281-311.
73. Bilger W., Bjorkman O. Role of the xanthophyll cycle in photoprotection elucidated by measurements of light-induced absorbance changes, fluorescence and photosynthesis in leaves of Hedera canariensis II Photosynth. Res. 1990. V. 25. P. 173-185.
74. Biggins J., Mathis H. Functional role of vitamin kl in photosystem I of the cyanobacterium Synechjoystis 6803 //Biochem. 1988. V. 27. N5. P. 1494-1500.
75. Bongi G., Long S.P. Light-dependent damage to photosynthesis in olive leaves during chilling and high temperature stress // Plant Cell Environ. 1987. V. 10. P. 241-249.
76. Botrill D. E., Possingham J. M., Kriedemann P. E. The effect of nutrient deficiencies on photosynthesis and respiration in spinach //Plant Soil. 1970. V. 32 (2). P. 424-434.
77. Bouges-Bocquet B. Cytochrome f and plastocyanin kinetics in Chlorella pyrenoidosa. Oxidation kinetics after a flash//Biophys. Biochim. Acta. 1977. V. 462. P. 362-370.
78. Bowyer J.R., Camillen P., Vermaas W.F.G. Photosystem II and its interaction with herbicides // In: N.R.Baker, M.P.Percival (eds.) Herbicides. Amsterdam: Elsevier. 1991. P 27-85.
79. Brecht E. The light-harversting chlorophyll a/b protein complex II of higher plants: results from a twenty year research period // Photobiochem. Photobiophys. 1986. V. 12. P. 37-50.
80. Brudvig G.W., Thorp H.H., Crabtree R.H. Probing the mechanism of water oxidation in photosystem II // Acc. Chem. Res. 1991. V. 24. P. 311-316.
81. Butler W. L. and Kitajima M. Fluorescence quenching in photosystem II of chloroplasts // Biochim. Biophys. Acta. 1975. V. 376. P. 116-125.
82. Cao J., Govindjee. Chlorophyll a fluorescence transient as an indicator of active and inactive Photosystem 2 in thylakoid membranes.//Biochim. Biophys. Acta. 1990. V.1015. P. 180-188.
83. Caperon J. Population grouth response of Isochrysis galbana to nitrate variation at limiting concentrations // Ecol. 1968. V. 49. P. 866.124
84. Carpenter E. J. and Lively J. S. Review of estimates of algal growth using 14C tracer techniques // Ed. Falkowski P. G. 'Primary Productivity in the Sea'. 1980. P. 161-178.
85. Chitnis P R., Thornber J.P. The major light-harvesting complex of photosystem II: aspects of its molecular and cell biology // Photosynth. Res. 1988. V. 16. P. 41-63.
86. Chou P.-T., Khan A. U. // Biochem. and Biophys. Res. Communs. 1983. V. 115. P. 932.
87. Cogdell R.J. Photosynthetic reaction centers // Annu. Rev. Plant Physiol. 1983. V. 34. P. 2145.
88. Conjeaud H., Mathis P., Paillotin G. Primary and secondary donors in photosystem II of chloroplasts. Rates of electron transfer and location in the membrane // Biochim. Biophys. Acta. 1979. V. 546. N2. P.280-291.
89. Cramer W.A., Furbacher P.N., Szszepaniak A., Tae G.S. Electron transport between Photosystem II and Photosystem I // Curr. Topics Bioenerg. 1991. V. 16. P. 179-222.
90. Crofts A.R.,Wraight C.A.,Fleischmann V. Energy conservation in the photochemical reactions of photosynthesis and its relation to delayed fluorescence // FEBS Lett., 1971.V.15. P. 89-100.
91. Daniel H., Kulandaivelly G. Changes in photosynthetic apparatus in agening Scenedesmus cultures // 5th Int. Congr. Photosynth. Halkidiki. 1980. Abstr. S. L. S. A. P. 137.
92. Danielius R. V., Satoh K., van Kan P. J.M. et al. The primary reaction of photosystem II in the Dl-D2-cyt b559 complex //FEBS Lett. 1987. V. 213. P. 241-244.
93. Dau H., Hansen U.-P. Studies on the adaptation of intact leaves to changing light intensities by a kinetic analysis of chlorophyll fluorescence and oxygen evolution as measured by the photoacoustic signal // Photosynth. Res. 1989. V. 20. P. 59-83.
94. Dau H., Hansen U.-P. A study on the energy-dependent quenching of chlorophyll fluorescence by means of photoacoustic measurements // Photosynth. Res. 1990. V. 25. P. 269278.
95. Debus R.J., Barry B.A., Sithole J., Babcock G.T., Mcintosh L. Direct mutagenesis indicates that the donor to P680+ in photosystem II is tyrosine-161 of the dipolypeptide // Biochemistry. 1988. V. 27. P. 9071-9074.
96. Debus R.J. The manganese and calcium ions of photosynthetic oxygen evolution // Biophys. Biochim. Acta. 1992. V. 1102. P. 269-352.
97. Demmig B., Winter K., Kruger A., Czygan F.-C. Photoinhibition and zeaxanthin formation in intact leaves. A possible role of the xanthophyll cycle in the dissipation of excess light energy // Plant Physiol. 1987. V. 84 (2). P. 218-224.125
98. Demmig-Adams B., Adams W.W. Photoprotection and other responses of plants to high light stress // Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1992. V. 43. P. 599-626.
99. Dera J. Underwater irradiance as a factor affecting primary production // 10 PAN, Dissertations and Monographs. 7/1995. P. 68.
100. Dieter E.W. Comments of fluorometric chlorophyll determination in the field // Arch. Hydrobiol. 1986. V. 107. N4. P. 521-527.
101. Diner B., Petrouleas V., Wendoloski J.J. The iron-quinone electron-acceptor complex of photosystem II//Physiol. Plant. 1991. V. 81. P. 423-436.
102. Dobres M.S., Elliot R.C., Watson J.C., Thompson W.F. A phytochrome regulated pea transcript encodes ferredoxin I // Plant Mol. Biol. 1987. V. 8. P. 53-59.
103. Draber W., Tietjen K., Kluth J.F., Trebst A. Herbicides in photosynthesis research // Angew. Chemie Int. Ed. Engl. 1991. V. 30. P. 1621-1633.
104. Dubinsky Z., Falkowski P. G. and Wiman K. Light harvesting and utilization by phytoplankton// Plant Cell Physiol. 1986. V. 27. P. 1335-1339.
105. Eppley R. W. Estimating phytoplankton growth rates in the central oligotrophic oceans // Ed. Falkowski P. G. 'Primary Productivity in the Sea' 1980. P. 231-242.
106. Evans M. C. W., Reeves S.G., Cammack R. Determination of the oxidation-reduction potential of the bound iron-sulfur proteins on the primary electron acceptor complex of photosystem I in spinach chloroplasts // FEBS Lett. 1974. V. 49. P. 111-114.
107. Falkowski P. G. Light-shade adaptation and assimilation numbers // J. Plankton res. 1981. V. 3. P. 203-216.
108. Falkowski P. G., Fujita Y., Ley A. C. and Mauzerall D. Evidence for cyclic electron flow around photosystem II in Chlorella purenoidosa // Plant Physiol. 1986a. V. 81. P. 310-312.
109. Falkowski P. G., Wyman K, Ley A. C. and Mauzerall D. Relationship of steady state photpsynthesis to fluorescence in eucaryotic cells // Biophys. Biochim. Acta. 1986b. V. 849. P. 183-192.
110. Falkowski P. G., Sukenik A. and Herzik R. Nitrogen limitation in Isochrysis galbana (Haptophyceae) II J. of Phycol. 1989. V. 25. P. 471-478.
111. Falkowski P. G., Ziemann D., Kolber Z. et al. Nutrient pumping and phytoplankton response in a subtropical mesoscale eddy //Nature. 1991. V. 352. P. 544-551.
112. Falkowski P. G., Green R., Kolber Z. Light utilization and photoinhibition of photosynthesis in marine phytoplankton // In 'Photoinhibition of Photosynthesis: from Molecular Mechanisms to the Field'. Eds. N. R. Baker and J. Bowes. 1994. P. 407-432.126
113. Falkowski P. G., Kolber Z. Variations in chlorophyll fluorescence yields in phytoplankton in the world oceans//Plant Physiol. 1995. V. 22. P. 341-355.
114. Foot C. S. Photosensitized oxygenation and singlet oxygen // In: Free radicals in biology. Prior W. A. (ed.)N.-Y.: Acad. Press. 1976. V. 2. P. 85-133.
115. Fork D.G., Mohantu P., Hoshina S. The detection of early events in heat disruption of thylakoid membranes by delayed light emission // Physiol. Veg. 1985. V. 23. N. 5. P. 511.
116. Fork D.C., Herbert S.K. Electron transport and photophosphorylation by photosystem I in vivo in plants and cyanobacteria. Photosynth. Res. 1993. V. 36. P. 149-168.
117. Foy R.N. A comparison of chlorophyll a and carotenoid concentrations as indicators of algal volume//Freshwater Biol. andEcol. 1987. V. 17. N2. P. 237-250.
118. Fitzwater S. E., Knauer G. A. and Martin J. H. Metal contamination and its effects on primary production measurement//Limnol Oceanogr. 1982. V. 27. P. 544-551.
119. Friedman A.L., Alberte R.S. A diatom light- harvesting complex. Purification and characterization. //Plant Physiol. 1984. V.76 (2), p. 483-489.
120. Fujita Y., Iwama Y., Ohki K., Murakami A., Hagiwara N. Regulation of the size of light-harvesting antennae in response to light intensity in the green algae Chlorella pyrenoidoza // Plant Cell Physiol. 1989. V. 30 (7). P. 1029-1037.
121. Geider R. J., Green R. M., Kolber Z. et al. Fluorescence assessment of the maximum quantum efficiency of photosynthesis in the western North Atlantic // Deep-Sea Res. 1993. V. 40. P. 1205-1224.
122. Glazer A.N. Phycobilisome. A macromolecular complex optimized for light energy transfer. // Biochim. Biophys. Acta. 1984. V.768. P. 29-51.
123. Golbeck J.H. The structure of photosystem I // Current Opinion in Structural Biology. 1993. V. 3. P. 508-514.
124. Greene R. M., Geider R. J. and Falkowski P. G. Effect of iron limitation on photosynthesis in a marine diatom // Limnol. Oceanogr. 1991. V. 11. P. 324.
125. Green R. M., Geider R. J., Kolber Z. and Falkowski P. G. Iron-induced changes in light harvesting and photochemical energy conversion processes in eucariotic marine algae // Plant Physiol. 1992. V. 100. P. 565-575.
126. Green R. M., Kolber Z., Swift D. G. et al. Phisiological limitation of phytoplankton photosynthesis in the eastern Equatorial Pacific determined from variability in the quantum yield of fluorescence// Limnol. Oceanogr. 1994. V. 39. P. 1061-1074.
127. Greer D.H. Effect of temperature on photoinhibition and recovery in Actinidia deliciosa // Aust. J. Plant Physiol. 1988. V. 15. P. 195-205.
128. Greer D.H., Berry J. A., Bjorkman O. Photoinhibition of photosynthesis in intact beaan127leaves: role of light and temperature and requirement for chloroplast-protein synthesis during recovery//Planta. 1986. V. 168 (2). P. 253-260.
129. Gruissem W. Chloroplast gene expression: How plants turn their plastids on // Cell. 1989. V. 56. P. 161-170.
130. Haehnel W., Nairn J.A., Reisberg R., Sauer K. Picosecond fluorescence kinetics and energy transfer in chloroplasts and algae // Biophys. Biochim. Acta. 1982. V. 680. P. 161-173.
131. Haehnel W. Photosynthetic electron transport in high plants // Ann. Rev. Plant Physiol. 1984. V. 35. P. 659-693.
132. Hansson O., Wydzynski T. Current perception of photosystem II // Photosynth Res. 1990. V. 23. P. 131-162.
133. Hastings G., Durrant J.R., Barber J. et al. Observation of pheophytin reduction in photosystem II reaction centers using femtosecond transient absorption spectroscopy // Biochemistry. 1992. V. 31. P. 7638-7647.
134. Haworth P., Karukstis K.K., Sauer K. Picosecond fluorescence kinetics in spinach chloroplasts at room temperature. Effect of phosphorilation // Biophys. Biochim. Acta. 1983. V. 725. P. 261-271.
135. Haworth P., Watson J.L., Arntzen C.J. The detection, isolation and characterization of light-harvesting complex which is specifically associated with photosystem I // Biophys. Biochim. Acta. 1983. V. 724. P. 151-158.
136. Haxo F. T. and Blinks L. R. Photosynthetic action spectra of marine algae // J. Gen. Physiol. 1950. V. 33. P. 389.
137. Hoff A. J. Triplets: phosphorescence and magnetic resonance // In: Light emission by plants and bacteria. N.-Y.: Acad. Press. 1986. P. 225-265.
138. Hoffman N.E., Pichersky E., Malik V.S. et al. A cDNA clone encoding a photosystem I protein with homology to photosystem II chlorophyll a b-binding polypeptide // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1988. V. 84. P. 8844-8848.
139. Horton P., Ruban A.V. Regulation of photosystem II // Photosynth. Res. 1992. V. 34. P. 375-385.
140. Ikeuchi M. Subunit proteins of photosystem II // Bot. Mag. Tokyo. 1992. V. 105. P. 327373.
141. Itoh S., Iwaki M. Vitamin kl (phylloquinone) restores the turnover of FeS centers in the ether-extracted spinach PS I particles // FEBS lett. 1989. V. 243. N1. P. 47-52.
142. Jassby A. D. and Piatt T. Mathematical formulation of the relationship between128photosynthesis and light for phytoplankton 11 Limnol. Oceanogr. 1976. V. 21. P. 540-547.
143. Joliot P., Barbieri G. and Chabaud R Un nouveau modele des centres photochimiques du systeme II. Photochem. Photobiol. 1969. V. 10. P. 309-329.
144. Joliot P., Kok B. Oxygen evolution in photosynthesis // In: Govindjee (ed.) Bioenergetics of Photosynthesis. N.Y.: Academic. 1975. P. 387-412.
145. Joliot P., Joliot A. In vivo analysis of the electron transfer within photosystem I: are the two phylloquinones involed?//Biochemistry. 1999. V. 38(34). P. 11130-11136.
146. Junge W., Lavergne J. Proton release during the redox cycle of water oxidase // Photosynth. Res. 1993. V.38. P. 279-296.
147. Jursinic P. A. Delayed fluorescence: current concepts and status // In: Light emission by plants and bacteria. N.-Y.: Acad. Press. 1986. P. 291-328.
148. Kaurov Yu.N., Aksyonova G.E., Lovyagina E.R., Veselova T.V., Ivanov I.I. Thermally-induced Delayed Luminescence from PSI in Membranes of Thermophilic Cyanobacteria // Biochim. Biophys. Acta. 1993. V.1143. P. 97-103.
149. Keller A. A. Mesocosm studies of DSMU-enhanced fluorescence as measure of phytoplankton photosynthesis // Mar. Biol. 1987. V. 96. N1. P. 107-114.
150. Kiefer D. A., Mitchell B G. A simple, steady-state description of phytoplankton groth based on absorbtion cross-section and quantum efficiency // Limnol. Oceanogr. 1983. V. 28. P. 770776.
151. Kiefer D. A., Chamberlain W. S., Booth C. R. Natural fluorescence of chlorophyll a: Relationship to photosynthesis and chlorophyll concentration in the western South Pacific gyre // Limnol Oceanogr. 1989. V. 34. P. 868 881.
152. Kiefer D. A. and Reynolds R. A. Advances in understanding phytoplankton fluorescence and photosynthesis // In 'Primary productivity and biogeochemical cycles in the sea'. 1992. Environ. Sci. Res. 43. Plenum. P. 155-174.
153. Kirilovsky D.L., Vernotte C., Etienne A.-L. Protection from photoinhibition by low temperature in Synechocystis 6714 and in Chlamydomonas reinhardtii: detection of an intermediarystate//Biochemistry. 1990. V.29. P.8100-8106.
154. Kitajima M., Butler W.L. Quenching of chlorophyll fluorescence and primary photochemistry in chloroplasts by dibromothymoquinone. // Biochim. Biophys. Acta. 1975. V.376. P.105-115.
155. Klimov V.V., Krasnovsky A.A. Pheophytin as primary electron acceptor in photosystem II reaction centres//Photosynthetica. 1981. V. 15. P. 592-609.
156. Klimov V.V., Krasnovsky A.A. Participation of pheophytin in the primary processes of electron transfer at the reaction centres of photosystem II. Biophysics. 1982. V. 27. P. 186-198.
157. Klimov V.V., Klevanik A.V., Shuvalov V.A., Krasnovsky A.A. Reduction of pheophytin in129the primary light reaction of photosystem II // FEBS Lett. 1977. V. 82. P. 183-186.
158. Klughammer C. Entwicklung und Anwendung neuer absorption-spectroskopischer Methoden zur Charakterisierung des photosynthetischen Elektronentransports in isolierten Chloroplasten und intakten Blattern // PhD Thesis. Wurzburg University. 1992.
159. Kolber Z., Zehr J., Falkowski P. G.Effects of growth irradiance and nitrogen limitation on photosynthetic energy conversion in photosystem II // Plant Physiol. 1988. V. 88. P. 72-79.
160. Kolber Z., Wiman K. D., Falkowski P. G. Natural variability in photosynthetic energy conversion efficiency: a field study in the Gulf of Maine // Limnol. Oceanogr. 1990. V 35. P. 7279.
161. Kok B., Forbush B., McGloin M. Cooperation of charges in photosynthetic O2 evolution. A linear four step mechanism // Photochem. Photobiol. 1970. V. 11. P. 457-475.
162. Krause G.H., Weis E. Chlorophyll fluorescence and photosynthesis: The basics // Annu. Rev. Plant. Physiol. Plant. Mol. Biol. 1991. V.42. P. 313-349.
163. Kratz W. A., Myers J. Nitrition and growth of several bluegreen algae // Amer. J. Bot. 1955. V.42. P.282-287.
164. Kyle D. J., Staehelin L.A., Arntzen C.J. Lateral mobility of the light-harvesting complex in the chloroplast membrane controls excitation energy distribution in higher plants. // Arch. Biochem. Biophys. 1983. V.222. P. 527-541.
165. Lam E., Ortiz W., Malkin R. Chlorophyll alb proteins of photosystem I // FEBS Lett. 1984. V. 168. P. 10-14.
166. Lagoutte B., Mathis P. The photosystem I reaction center: structure and photochemistry // Photochem. and Photobiol. 1989. V. 49. N 6. P. 833-844.
167. Langdon C. Dissolved oxygen monitoring system using a pulsed electrode: design, perfomance and evaluation//Deep-Sea Res. 1984. V 31. P. 1357-1367.
168. Laws E. A. Photosynthetic quotiens, new production and net community production in the open sea//Deep-Sea Res. 1-991. V. 38. P. 143-167.
169. Lewis N. R., Cullen J. I., Piatt T. Relationship between vertical mixing and photoadaptation of phytoplankton // Mar. Ecol. Prog. Ser. 1984. V. 15. P.141-149.130
170. Long S.P., East T.M., Baker N.R. Chilling damage to photosynthesis in young Zea mays. J. Exp. Bot. 1983. V. 34. P. 177-188.
171. Long S. P., Humpries S. and Falkowski P. G. Photoinhibition of photosynthesis in nature // Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1994. V. 45. P. 655-662.
172. Lorenzen C.A. A method for continuous measurement of in vivo concentration // Deep Sea Res. 1966. V. 13. N2. P. 223-227.
173. Malkin S. Delayed luminescence // Primary process of photosynthesis. Amsterdam: Elsevier/North Holland Publishers. 1977. P. 349-432.
174. Marder J.B., Barber J. The molecular anatomy and function of thylakoid proteins // Plant Cell and Environment. 1989. V. 12. P. 595-616.
175. Mauzerall D. Light-induced fluorescence changes in Chlorella, and the primary photoreactions for the production of oxigen // Proceedings of the National Academy of Sciences. USA. 1972. V 69. P. 1358-1362.
176. Marder J.B., Barber J. The molecular anatomy and function of thylakoid proteins // Plant Cell and Environment. 1989. V. 12. P. 595-616.
177. Margalef R. Ecological correlations and the relations between primary productivity and community structure // Mem 1st Ital Idrobiol. 1965. V. 18. P. 355-364.
178. Mitchell R.A.C., Barber J. Adaptation of photosynthetic electron transport rate to growth temperature in pea//Nature. 1986. V. 169. P.429-436.
179. Morel A. light and marine photosynthesis: a spectral model with geochemical and climatological implications // Progress in Oceanography. 1991. V. 26. P. 263-306.
180. Mulkey S.S., Pearcy R.W. Interactions between acclimation and photoinhibition of photosynthesis of a tropical forest understory herb, Alocasia macrorrhiza, during simulated canopy gap formation//Func. Ecol. 1992. V. 6. P. 719-729.
181. Myers J. E. Is there significant cyclic electron flow around photoreaction 1 in cyanobacteria? //Photosynth. Res. 1987. V. 14. P. 55-69.
182. Myazaki A., Shina T., Toyoshima Y. et al. Stoichiometry of cytochrome b-559 in photosystem II//Biophys. Biochim. Acta. 1989. V. 975. P. 142-147.
183. Nugent J. H. A. Oxygenic photosynthesis. Electron transfer in photosystem I and photosystem II//Eur. J. Biochem. 1999. V. 237. P. 519-531.
184. Ohad I., Kyle D.J., Arnzen C.J. Membrane protein damage and repaire. Removal and replacement of inactivated 32-kilodalton polipeptides in chloroplasts membranes // J. Cell Biol.1311984. V. 99. P. 481-485.
185. Oquist G., Hargstrom A., Aim P., Samuelsson G., Richardson K. Chlorophyll a fluorescence -an alternative method for estimating primary production // Mar. Biol. 1982. V. 68. N1. P. 71-75.
186. Ostrowska M., Majchrowski R., Matorin D. N., Wozniak B. Variability of the specific fluorescence of chlorophyll in the ocean. Part 1. Theory of classical in situ' chlorophyll fluorometry // Oceanologia. 2000a.V. 42 (2). P. 203-219.
187. Ostrowska M., Matorin D. N., Ficek D. Variability of the specific fluorescence of chlorophyll in the ocean. Part 2. Fluorometric method of chlorophylla determination // Oceanologia. 2000b. V. 42 (2). P. 221-229.
188. Owens T.G., Wold E. Light-harvesting function in the diatom Phaeodacylum tricornutum. 1. Isolation and characterisation of pigment- protein complexes. // Plant. Physiol. 1986. V.80 (3). P. 732-738.
189. Parker R R , Tranter D J. Estimation of algal standing stock and growth parameters using in vivo fluorescence // Aus. J. Mar. Freshwat. Res. 1981. V. 32. N4. P. 629-638.
190. Parson W.W., Ke B. Primary photochemical reaction // In: Govindjee (ed.) Photosynthesis. N.Y. Academic Press. 1982. V. 1. P. 799.
191. Parsons T. R, Strickland J. D. H. Discussion of spectrophotometry determination of marine plant pigments, with revised equations for ascertaining chlorophyll and carotenoids // J. Marine Res. 1963. V. 21. N3. P. 155-163.
192. Petter C.F., Tornber J.P. Biochemical composition and organisation of high plant photosystem II lightharvesting pigment-proteing // J. Biol. Chem. 1991. V. 266. P. 16745-16754.
193. Pogosyan S.I., Sivchenko M.A., Maximov V.N., Ostrowska M. Physiological heterogenety of an algal population: classification of ceonobia by the features of their photosynthetic apparatus // Oceanologia. 1997. V. 39, N2. P. 163-175.
194. Pollingher U., Berman T., Kaplan B., Scharf D. Lake Kinneret phytoplankton: response to N and P enrichments in experiments and in nature // Hydrobiologia. 1988. V. 166. P. 65-75.
195. Polm M., Brettel K. Secondary pair charge recombination in photosystem I under strongly reducing conditions: temperature dependence and suggested mechanism // Biophys. J. 1998. V. 74. N6. P. 3173-81.
196. Powles S.B. Photoinhibition of photosynthesis induced by visible light // Annu. Rev. Plant Physiol. 1984. V. 35. P. 15-44.
197. Putt M., Harris G. P., Cuhel R. L. Photoinhibition of DCMU-enhanced fluorescence in lake Ontario phytoplankton// Can. J. Fish. Aquat. Sci. 1987. V. 44. P. 2144-2154.
198. Renger G. Energy transfer and trapping in photosystem II // In: J.Barber (ed.) The photosystems: structure, function and molecular biology. Elsevier. Amsterdam. 1992. P. 45-99.
199. Rheil E., Krupinska K., Wehrmeyer W. Effects of nitrogen starvation on the function and132organization of the photosyntheticmembranes in Cryptomonas masculata (Cryptophyceae) // Planta. 1986. V. 169 (3). P. 361-369.
200. Riznichenko G., Lebedeva G., Pogosyan S., Sivchenko M., Rubin A. Fluorescence induction curves registered from individual microalgae cenobiums in the process of population growth // Photosynthesis Research. 1996. V. 14. P. 151-157.
201. Roy S., Legendre L. Field studies of DSMU-enhanced fluorescence as an index of in situ phytoplankton photosynthetic activity // Can. J. Fish, and Aquat. Sci. 1980. V.37. N6. P. 10281031.
202. Sauer K., Mathis P., Acker S., Van Best J. A. Electron acceptors associated with P700 in triton solubilized photosystem I particles from spinach chloroplasts // Biochim. Biophys. Acta. 1978. V. 503. N1. P. 120-134.
203. Schoeder H. U., Lockau W. Phylloquinone coprifies with the large subunit of photosystem I //FEBS lett. 1986. V. 199. N1. P. 23-27.
204. Schreiber U., Hormann H., Neubauer C. and Klughammer C. Assessment of photosystem II photochemiocal quantum yield by chlorophyll fluorescence quenching analysis // Plant Physiol. 1995. V. 22. P. 209-220.
205. Setif P., Bottin H., Mathis P. Absorption studies of primary reactions in photosystem I. Yield and rate of formation of the P700 triplet state // Biochim. Biophys. Acta. 1985. V. 808. N l.P. 112- 122.
206. Shuvalov V. A., Nuijs A. M., van Gorcom H. J. et. al. Picosecond absorbance changes upon selective exitation of the primary electron donor P700 in photosystem I // Biochim. Biophys. Acta. 1986. V. 850. P. 319-323.
207. Slovacek R. E., Crowther D. and Hind J. Relative activities of linear and cyclic electron flows during chloroplast C02-fixation//Biochim. Biophys. Acta. 1980. V. 592. P. 495-505.
208. Slovachek RE., Hannan P.J. In vivo fluorescence determination of phytoplankton chlorophyll a // Limnol. Oceanogr. 1977. V. 22. N5. P. 919-925.
209. Siefermann-Harms D. Carotenoids in photosynthesis: Location in photosynthetic membranes and light- harvesting complex.//Biochim. Biophys. Acta. 1985. V.811 (4). P. 325-355.
210. Sonoike K., Terashima I., Iwaki M., Itoh S. Destruction of photosystem I iron- sulfur centers in leaves of Cucumis sativus L. by weak illumination at chilling temperatures // FEBS lett. 1995. V. 362(2). P. 235-8.
211. Sorokin. Yu. I. Radioisotopic methods in hydrobiology // Springer-Verlag. Berlin. 1999.
212. Sorokin Yu. I. Aquatic microbial ecology // Backhuys Publishers. Leiden. 1999.
213. Smith B M., Melis A. Photochemical apparatus organization in the diatom Cylindroteca fusiformis: photosystem stoichiometry and excitation distribution in cells grown under high and low irradiance // Plant Cell Physiol. 1988. V. 29 (5). P. 761-769.133
214. Spikes J.D., Bommer J.C. Chlorophyll and related pigments as photosensitizers in biology and medicine // In: Chlorophylls. Scheer H. (Ed.) Boca Raton: CRC Press. 1991. P. 1182-204.
215. Staehelin L.A. Chloroplast structure and supramolecular organization of photosynthetic membranes. // In: Encyclopedia of plant physiology, 19, Photosynthesis III. Staehelin L. and Arntzen C., ed. Springer, Berlin. 1986.
216. Stayton M.M., Brosto P., Dunsmuir P. Characterization of a full-length petunia cDNA encoding a polypeptide of light-harvesting complex associated with photosystem I // Plant Mol. Biol. 1987. V. 10. P. 127-137.
217. Steemann Nielsen E. The use of radio-active carbon 14C for measuring organic production in the sea // Journal du Conseil International pour Exploration de la Mer. 1952. Y.18. N3. P. 117140.
218. Stewart A.C., Bendall D.S. Photosynthetic electron transport in a cell-free preparation from the thermophilic blue-green alga Phormidhim laminosum //Biochem. J. 1980. V. 188. N2. P. 351361.
219. Styring S., Virgin I., Ehrenberg A., Andersson B. Strong light photoinhibition of electron transport in photosysten II. Impairment of the function of the first quinone acceptor Qa // Biochim. et Biophys. Acta. 1990. V. 1015 (2). P. 269-278.
220. Thomas W. H. On nitrogen defficiency in tropical Pacific Ocean phytoplankton: Photosynthetic parameters in poor and rich water // Limnol. Oceanogr. 1970. V. 15. P. 380.
221. Thompson L.K., Brudvig C.W. Cytochrome b-559 may function to protect photosystem II from photoinhibition//Biochemistry. 1988. V. 27. P. 6653-6658.
222. Van Gorkom H.G. Electron transfer in photosystem II // Photosynth. Res. 1985. V. 6. P. 97112.
223. Van Gorkom H.G., Meiburg R.F., Van Dorssen R.J. The effects of an electrical field on the primary reactions of photosystem II // Abstr. 6th Int. Congr. Photosynth. Brussels 1. 1983. P. 204.
224. Van Gorkom H. J., Pulles M. P. J., Wessels J. S. C. Light-induced changes of absorbance an electron spin resonance in small photosystem II particles // Biochim. Biophys. Acta. 1985. V. 408. P. 331-339.
225. Van Kooten O., Snel J.F.H. The use of chlorophyll fluorescence Nomenclature in plant stress physiology//Photosynth. Res. 1990. V. 25. P. 147-150.
226. Vassiliev I. R., Prasil O., Wyman K. D., Kolber Z., Hanson A. K., Prentice J. E. and Falkowski P. G. Inhibition of PS II photochemistry by PAR and UV radiation in natural phytoplankton communities // Photosynth. Res. 1994. V. 42. P. 61-64.134
227. Velthuys B.R., Amesz J. Charge accumulation at the reducing side of system II of photosynthesis//Biophys. Biochim. Acta. 1974. V. 333. P. 85-94.
228. Vermaas W. Molecular-biological approaches to analyze photosystem II structure and function // Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1993. V. 44. P. 457-481.
229. Veraotte C., Etienne A. L. Protection from photoinhibition by low temperature in Synechocystis G714 and in Chlamydomonas reinhardtii: detection of an intermediarystate // Biochemistry. 1990. V. 29. P. 8100-8106.
230. Vos M. H. and Van Gorkom H. J. Thermodynamics of electron transport in photosystem I studied by electric field stimulated charge recombination // Biochim. Biophys. Acta. 1988. V. 934. P. 293 302.
231. Walters R.G., Horton P. Theoretical assessment of alternative mechanisms for non-photochemical quenching of PSII fluorescence in barley leaves // Photosynth. Res. 1993. V. 36. P. 119-139.
232. Wasielwski M.R., Johnson D.G., Seibert M., Govindjee. Determination of the primary charge separation rate in isolated phorosystem II reaction centers with 500-fs time resolution // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1989. V. 86. P. 524-528.
233. Weis E. and Berry J. T. Quantum efficiency of photosystem II in relation to energy -dependent quenching of chlorophyll fluorescence // Biochim. Biophys. Acta. 1987. V. 894. P. 198-208.
234. Wilhelm C. The biochemistry and physiology of light-harvesting processes in chlorophyll band chlorophyll c-containing algae // Plant. Physiol. Biochem. 1990. V. 28. P. 293-306.
235. Wild A., Urschel B. Chlorophyll-protein complexes of Chlorella fusca 11 Z. Naturforsch. 1980. V. 35. P. 627-637.
236. Witt H.T. Energy conversion in the functional membrane of photosynthesis. Analysis by light pulse and electric pulse methods // Biophys. Biochim. Acta. 1979. V. 505. P. 355-427.
237. Witt H.T. Functional mechanism of water splitting photosynthesis // Photosynth. Res. 1991. V. 29. P. 55-77.
238. Williams P. J. and Jenkinson N. W. A transportable microprocessor controlled Winder titration suitable for field and shipboard use // Limnol and Oceanogr. 1982. V. 27. P. 576-584.
239. Wozniak B. Statistical relations between photosynthesis and abiotic conditions of the marine environment; an initial prognosis of the World Ocean productivity ensuing from warming up of the Earth//Oceanologia. 1990. V.29. P. 147-174.135
240. Wozniak B., Dera J., Koblentz-Mishke O. J. Bio-optical relationships for estimating primary production in the Ocean // Oceanologia. 1992. V. 33. N1. P. 5-38.
241. Wozniak B., J. Dera, R. Majchrowski, D. Ficek, O. J. Koblenz-Mishke, M. Darecki. TOPAS Initial Model' of Marine Primary Production for Remote Sensing Application // Oceanologia. 1997a. V 39 (4). P. 377-395.
242. Zehr J. R., Falkowski P. G., Fowler J., Capone D. G. Coupling between ammonium uptake and incorporation in a marine diatom: experiments with the short- lived radioisotope 13N // Limnol. Oceanogr. 1988. V. 33. P. 518-527.
243. Zilber A.L., Malkin R. Organization and topology of photosystem I subunits // Plant Physiol. 1992. V. 99. P. 901-911.
-
Антал, Тарас Корнелиевич
-
кандидата биологических наук
-
Москва, 2000
-
ВАК 03.00.18
- Изучение влияния гидрофизических факторов на фитопланктон двух малых эвтрофных водоемов с помощью флуоресцентного анализа
- Исследование связи между замедленной флуоресценцией и продукционными характеристиками морских микроводорослей
- Воздействие природных факторов среды и антропогенных загрязнений на первичные процессы фотосинтеза микроводорослей
- Разработка флуорометрических методов оценки состояния фотосинтетического аппарата для биоиндикации среды
- Новые подходы в использовании флуоресценции для изучения физиологии фитопланктона
