Критерии и методология оценки структурно-функционального состояния альгоценоза на основе флуоресцентного анализа

Гаевский, Николай Александрович

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Критерии и методология оценки структурно-функционального состояния альгоценоза на основе флуоресцентного анализа
ВАК РФ 03.00.02, Биофизика

Автореферат диссертации по теме "Критерии и методология оценки структурно-функционального состояния альгоценоза на основе флуоресцентного анализа"

№ правах рукописи

ГАЕВСКИЙ Николай Александрович

КРИТЕРИИ И МЕТОДОЛОГИЯ ОЦЕНКИ СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ АЛЬГОЦЕНОЗА НА ОСНОВЕ ФЛУОРЕСЦЕНТНОГО АНАЛИЗА

03.00.02 - биофизика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Красноярск - 2002

Работа выполнена в Красноярском государственном университете Министерства образования Российской Федерации

Научные консультант член-корр. РАН, доктор физ.-мат. наук Дегерменджи Андрей Георгиевич

Официальные оппоненты:

доктор биол. наук., профессор Левин Лев Александрович

доктор биол. наук., ученый секретарь научного управления Томского государственного университета, зав. лаборатории фотосинтеза НИИББ ТГУ Астафурова Татьяна Петровна

доктор биол. наук., профессор Тихомиров Александр Аполлинариевич

Ведущая организация:

Институт биологии внутренних вод имени И.Д. Папанина РАН, г. Борок

Защита состоится« /6 » „¿¿дг^ 2003 г в /¿> ч. СС мин на заседании Диссертационного совета Д003.007.01 при Институте биофизики СО РАН по адресу: 660036. г. Красноярск-36, Академгородок.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института биофизики СО РАН.

Отзывы просим направлять по адресу:

660036, г. Красноярск - 36, Академгородок. Институт биофизики СО РАН, диссертационный совет Д.003.007.01

Автореферат разослан « //

Ученый секретарь диссертационного Совета Д003.007.01 при

Институте биофизики СО РАН, .у /

Кандидат физ.-мат. наук ¡КбЛ Л.Г.Косолапова

У ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

Энергетической основой функционирования водных экосистем являются фотосинтезирующие организмы микроводоросли, цианобактсрии, зеленые и пурпурные серные бактерии. На изучение их жизненных показателей направлено большинство гидробиологических исследований. Биофизический подход к решению проблем современной гидробиологии и водной экологии заключается в разработке и развитии методов, позволяющих создать измерительную систему, адекватную по скорости действия быстроте изменений изучаемого объекта [Гительзон, Терсков, 1984] При изучении фотосинтезирующих организмов этим k требованиям соответствуют методы, основанные на регистрации

флуоресценции хлорофилла [Lorenzen, 1966; Kiefer, 1972; Loftus, Seliger, 1975]. Именно они сыгралие решающую роль в понимании пространственно временной структуры полей хлорофилла в океане. Все возрастающие интерес к функционированию водных экосистем стимулировал дальнейшие исследования биофизических и физиологических характеристик пресноводного фитопланктона [Сидько, Сиренко, Шавыкин, Левин].

По сравнению с фитопланктоном морей и океанов у фитопланктона поверхностных вод суши в большей степени выражены таксономическое разнообразие, пространственная и временная гетерогенность, диапазон изменений концентрации хлорофилла а и биомассы клеток. Значительны отличия и гидрофизических характеристик водной среды - меньшая прозрачность и большая цветность, связанные соответственно с присутствием взвешенных частиц и растворенных органических веществ. Возросло также количество сочетаний воздействующих на альгоценоз факторов. Относительно небольшие по размерам водные экосистемы суши обладают быстрым откликом на воздействие различных факторов и могут быть использованы при моделировании как пресноводных, так и морских экосистем [Degermendzhy, 2002].

Все возрастающий объем необходимой для понимания этих процессов информации сопровождается поиском интегрированных методов для одновременной оценки нескольких параметров. Учитывая важность структурно-функциональных показателей фитопланктона для оценки состояния всей водной экосистемы, особое значение приобрела методология. При разработке новых методой необходимо четко определить возможности и границы их применения.

Выбор основного регистрируемого параметра - флуоресценции хлорофилла - основан на следующих положениях: 1 - автором изучены механизмы влияния фотофизических и фотохимических реакций фотосинтеза на выход флуоресценции в изолированных хлоропластах и целых клетках; 2 - наиболее информативные флуоресцентные

[ ?öc. национальная] 3 I БИБЛИОТЕКА I

характеристики клеток водорослей могут быть зарегистрированы без нарушения их целостности; 3 - флуоресценция является неотъемлемым свойством фотоавтотрофов, выделяющих кислород.

Диссертационная работа выполнена в Красноярском государственном университете в рамках Единого заказ-наряда и программы НОЦ «Енисей» ШЗС002 Минобразования Российской Федерации и АФГИР (США)

Фундаментальная проблема.

флуоресценции и концентрации хлорофилла, а также продукционного потенциала альгоценоза в терминах переменной флуоресценции и скорости выделения кислорода. На практике показать возможности возможно флуоресцентного метода в изучении альшценозов. Задачи работы:

- разработка аппаратуры для регистрации постоянной и вариабельной флуоресценции водорослей в пробах фитопланктона и у единичных клеток;

- изучение спектров испускания и флуоресценции водорослей и отпределение показателей флуоресценции, отражающих таксономические различия водорослей на уровне их отделов;

- разработка математического аппарата для определения таксономической структуры альгоценоза на уровне трех экологически значимых для пресноводного фитопланктона отделов (СЫогорЬу1а, СуапорЬ}1а, ВасШапорЪ^а), а также для графического представления (визуализации) результатов анализа таксономической структуры альгоценоза, необходимого корректного использования флуоресцентного метода;

- изучение флуоресценции единичных клеток различных видов водорослей для оценки внутривидовой и групповой изменчивости отношений удельных выходов флуоресценции, отражающих пигментный состав светособирающих комплексов;

- проверка адекватности оценки общей концентрации хлорофилла а флуоресцентным и спектрофотометрическим методами; сопоставление результатов оценки таксономической структуры альгоценоза по дифференцированным на отделы значениям конценграции хлорофилла а и интенсивности флуоресценции с результатами соответствующей оценки по распределению биомассы отделов водорослей;

- определение зависимости удельной флуоресценции (Ф/Уклетея) у различных видов водорослей от объема клетки для оценки перспективности использования флуоресценции в качестве показателя биомассы;

- изучение связи вариабельной (индуцированной действием ингибитора диурона) флуоресценции и валового фотосинтеза (по скорости выделения кислорода) в модельных и природных альшценозах и определение полуэмпирической зависимости между этими параметрами;

- показать возможности флуоресцентного анализа альгоценоза при биотестировании качества воды и изучении автотрофного звена экосистемы соленого лечебного озера Шира.

Основные положения, выносимые иа защиту:

1. Статистически достоверная специфика спектров возбуждения флуоресценции хлорофилла а и фикобилинов, у представителей основных отделов пресноводного фитопланктопа - СЫогорЬ^а, ВасШапорИ^а, СуапорЪ^а достаточна для количественной оценки вклада каждой группы в сигнал флуоресценции и концентрацию хлорофилла а. Решена обратная задача — оценка таксономической структуры фитопланктона на основе зарегистрированных характеристик спектров действия флуоресценции.

2. Предложено преобразование системы линейных алгебраических уравнений, (используемой для нахождения концентраций хлорофилла а или сигналов флуоресценции относящихся к таксономическим грушам фитопланктона), позволяющее произвести визуализацию решения. Визуализация решения необходима для оценки достоверности таксономического разделения альгоценоза и полезна при определении значений коэффициентов, при которых количестве отрицательных решений системы минимально.

3. Разработана методика регистрации флуоресценции фитопланктона, позволяющая в рамках одного измерительного цикла получить исходные параметры флуоресценции, необходимые для определения таксономической структуры и валовой первичной продукции фитопланктона. Методика позволяет свести к минимуму влияние растворенных органических веществ и снимает проблемы определения валовой первичной продукции водной экосистемы при доминировании цианобактерий.

4. Разработана модель определения валовой первичной продукции микроводорослевого и цианобактериального планктона, основанная на действии ингибиторов фотосинтстического транспорта электронов и не требующая предварительного изучения параметров световой кривой фотосинтеза.

5. Экспериментально доказано, что отклик таксономической структуры альгоценоза может выступать структурным показателем в оценке качества воды в системе биологического мониторинга.

6. Разработанный флуоресцентный метод успешно применен и для изучения структуры глубинного максимума хлорофилла а и вертикального профиля валовой первичной продукции в стратифицированном меромикгическом водоеме без выраженной дисфотической зоны. Доказано, что глубинный максимум зеленых водорослей располагается между верхней границей термоклина и сероводородным придонным слоем. Цианобактерии распределены в кислородной и бескислородной зонах и их глубинный максимум расположен ниже максимума зеленых.

Научная новизна и теоретическая значимость работы

состава фотосинтстических пигментов. Показателями структуры могут быть сигналы флуоресценции и концентрации хлорофилла а, относящиеся к каждой таксономической группе.

Впервые изучены характеристики спектров действия флуоресценции у единичных клеток более 40 видов микроводорослей и цианобактерий. Установлена специфика параметров спектров действия флуоресценции, проявляющая объединить виды в три группы родственных отделов.

Установлено, что главной причиной ограничения количества таксономических групп, выделяемых на основе спектров действия флуоресценции, является внутривидовая и межвидовая изменчивость фотосинтетических пигментов.

Впервые в рамках математического аппарата, используемого для разделения сигнала флуоресценции фитопланктона на таксономические составляющие осуществлена визуализация расчетного алгоритма, упрощающая оценку достоверности полученных результатов, анализ возможных ошибок и настройку расчетных коэффициентов на таксономический состав фитопланктона конкретного водоема.

Теоретически обосновано и проверено экспериментально полуэмпирическое уравнение для определения валовой первичной продукции фитопланктона на основе индуцированной ингибитором фотосинтетического электронного транспорта (диурон, симазин) вариабельной флуоресценции, концентрации хлорофилла а и облученности. Уравнение позволяет определять валовую первичную продукцию во всем диапазоне световой кривой фотосинтеза.

Показана возможность контроля за развитием цветения водоема сине-зелеными водорослями на основе регистрации отношения удельных

выходов флуоресценции и оценки интенсивности цветения по количеству хлорофилла а сине-зеленых водорослей.

Обозначено новое направление биотестирования качества вод на основе ' флуоресцентного контроля за таксономической структурой альгоценоза, выступающего в качестве тест-системы.

Установлены зоны залегания глубинных максимумов зеленых водорослей и цианобактерий в период летней стратификации лечебного соленого озера Шира (р. Хакасия). Показана и объяснена структура вертикального распределения фитопланктона, при котором зеленые водоросли занимают верхние по отношению к цианобактериям горизонты. Установлен глубинный максимум валовой первичной продукции оз. Шира > и определены его макро продукционные характеристики.

Создан оригинальный инструментарий для изучения флуоресценции фитопланктона поверхностных вод суши, t Практическая значимость работы

1 Разработаны и апробированы оптические установки и приборы:

флуориметр (в нескольких модификациях, включая погружаемый вариант) для изучения характеристик спектра действия флуоресценции и вариабельной флуоресценции фитопланктона, установки для изучения спектров возбуждения и испускания флуоресценции суспензиями клеток водорослей и цианобактерий, а также для изучения основных характеристик спектров действия флуоресценции у единичных клеток.

Разработан метод оценки таксономической структуры фитопланктона на основе особенностей спектров действия флуоресценции (A.c. СССР, №1575681).

Совместно с НШ «Тест» г. Красноярск разработаны и изготовлены малой серией прибора для изучения флуоресценции фитопланктона, которые на основе предварительных заявок распределены в научные и отраслевые инстигуты (ИБФ СО РАН г. Красноярск, ИБВВ РАН г. Борок, ИБВВ РАН г. Тольятти, Гидробиологический институт HAH Украины, г.Киев, СИБРЫБНИИПроект).

На основании разработанных методов и аппаратуры проведены исследования природных водоемов в рамках научных программ и двусторонних договоров, в том числе в акватории, Тихого океана, Черного моря, Красноярского, Саянского, Рыбинского, Киевского, Кантагскога водохранилищ, оз. Байкал и оз. Шира и др. Полученные на основе флуоресцентного анализа фитопланктона данные использованы при разработке математических моделей экосистем Кантатского водохранилища и оз. Шира.

Предложения но практическому использованию материалов работы

Разработанные оптические приборы и методики могут стать основой мониторинга таксономической структуры и фотосинтетической

активности фитопланктона, они приложимы для метода проточной цитометрии, незаменимы для экспрессной оценки появления цветения водорослей, динамики и степени его развития, могут применяться при контроле качества вод по отклику модельного альгоценоза на действие токсиканта. Данные о характере пространственного и временного распределения различных таксономических групп фитопланктона и уровня их валовой первичной продукции необходимы для математического моделирования водных экосистем.

Методы исследования

Биофизические методы, основанные на регистрации флуоресценции у клеток микроводорослей, гидробиологические и

сиектрофотометрические методы, математические и статистические методы.

Достоверность представленных в диссертации результатов

Обеспечена использованием статистического анализа данных, методов регрессионного и кластерного анализа, сопоставлением с данными других независимых методов, интеркалибровкой с данными, полученными в параллельных измерениях другими исследователями при выполнении совместных работ, воспроизводимостью результатов в серии экспериментов и наблюдений.

Апробация работы

Основные результаты диссертации были представлены на III Координационном совещании по программе «Чистый Енисей» (Красноярск, 1983); I Всесоюзном биофизическом съезде (Москва, 1985); I Всесоюзной школе «Экологическая химия водной среды" (Кишинев, 1985; XXIX Всесоюзном гидрохимическом совещании «Состояние и перспективы развития методологических основ химического и биологического мониторинга поверхностных вод суши" (Ростов на Дону, 1987); III Всесоюзной конференции «Пробл. экологии Прибайкалья" (Иркутск, 1988); Совещании "Методы изучения первичной продукции пресноводного планктона" (Борок, 1988); Six national conference on biomedical physics and engineering with international participation (Sofia,. 1992); Международном симпозиуме «Антропогенная экология шельфа, устьев рек и лиманов» - (Одесса, 1992); Международной конференции "Фундаментальные и прикладные проблемы охраны окружающей среды"- ПООС- 95 (Томск, 1995); Научной конференции «Эколого-физиологические исследования водорослей» (Борок, 1996); 7 Всероссийском симпозиуме "Коррекция гомеостаза" (Красноярск, 1996); 7 съезде Гидробиологического общества РАН (Казань, 1996); Международной конференции по анатомии и морфологии растений, посвященной 150-лстию со дня рожд. И.П. Бородина (Санкт-Петербург, 1997); Научных чтениях, посвященные памяти проф. Б.Г.Иоганзена "Состояние водных экосистем Сибири и перспективы их использования"

(Томск, 1998); Международной конференции «Физиология растений -наука III тысячелетия» (Москва, 1999); IV Съезде общества физиологов растений России (Москва, 1999); II съезде биофизиков России (Москва, 1999); Научно-практической конференции "Проблемы и перспективы рационального использования рыбных ресурсов Сибири" (Красноярск, 1999); Третьей Верещагинской Байкальской конференции (г.Иркутск,2000); Международной конференции "Биоразнообразие и динамика экосистем в Северной Евразии" (Новосибирск. 2000); Конференция ИНТАС по результатам исследований озера Шира (Красноярск. 2000); VII Международном симпозиуме "Оптика атмосферы и океана"(Томск, 2000); V Всероссийской конференции по водным растениям «Гидроботаника 2000» (Борок, 2000); 8 Съезде гидробиологического общества РАН (г. Калииград, 2001); 8-th International Conference on Salt Lakes ( Zhemchuzhny, Republic of Khakasia, Russia, 2002); XXII Международной конференции молодых ученых «Биология внутренних вод: проблемы экологии и биоразнообразия» (Борок, 2002).

Выигранные гранты. Исследования по теме диссертации поддержаны грантами Минобразвания РФ: «Совершенствование методов оценки влияния загрязнений на фотоавтотрофное звено водных экосистем» (1997), Комплексный подход к оценке состояния водных экосистем малых рекреационных водоемов (1997); Федеральной целевой программы (ФЦП Интеграция): "Экспертиза, мониторинг, прогноз качества воды и лечебных свойств уникального сибирского озера 'Шира" (№73, 1998-2001), Российским фондом фундаментальных исследований РФФИ (№99-05-64333а)"Анализ влияния серного цикла на устойчивость экосистемы в меромиктическом водоеме (на примере озера Шира) (1999-2001); РФФИ №00-05079048 «Организация и проведение экспедиции на оз. Шира по изучению влияния серного цикла на устойчивость редуцировашюй системы в меромиктическом водоеме».(2000); Министерства образования РФ и Американсокго фонда гражданских исследований и развития ГАФГИР) НОЦ «Енисей». CRDF REC-002 «Математическое моделирование динамики водных экосистем (р. Енисей, оз. Шира)» (19992002); Краевого фонда науки . «Организация данных и оценка связей биоты водных экосистем с многолетними флуоресцентными наблюдениями» (1997); В рамках единого заказ наряда Министерства образования РФ «Разработка критериев комплексной биологической оценки состояния природных экосистем и качества окружающей Среды» (1999-2002); Краевых и городских экологических профамм ("Отработка методики оперативного биотестирования сточных вод промышленных предприятий г. Красноярска", "Разработка методов и аппаратуры комплексного оперативного мониторинга экосистем и их внедрение", "Разработка, формирование базы данных по биотестированию возвратных вод», «Создание объединенной базы данных по биотестированию и

химическому составу возвратных вод предприятий Красноярского края», «Мониторинг гидробиологического режима глубоководного Красноярского водохранилища».

Публикации. По теме диссертации оформлены 82 научные публикации, в том числе разделы в коллективной учебном пособии, изданным при поддержке ФЦП Интеграция, 1 авторское свидетельство СССР. Перечень основных 39 работ приведен в конце реферата.

Личный вклад автора Представленные в диссертации оригинальные флуоресцентные методы и аппаратура созданы лично автором или при его непосредственном участии и под его научным и техническим руководством. Автор лично принимал участие в постановке и проведения экспериментов, в проведении большинства полевых исследований, обработке, анализе и интерпретации результатов, путей их практической реализации, систематизации материала.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов и списка литературы. Работа изложена на 284 страницах машинописного текста, иллюстрирована 16 таблицами и 66 рисунками. Список литературы включает 345 названий, из которых 230 на иностранных языках.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении дан краткий аналитический обзор современного состояния исследований, раскрывающий актуальность темы, сформулированы цель и задачи работы, представлены основные положения работы, выносимые на защиту.

ГЛАВА 1. ФЛУОРЕСЦЕНЦИЯ ХЛОРОФИЛЛА а КАК ИНСТРУМЕНТ ИССЛЕДОВАНИЯ ФОТОСИНТЕЗА

При • изучении природного фитопланктона с целью получения информации о пространственном распределении его биомассы и первичной продукции все чаще используются методы, основанные на регистрации флуоресценции. На основе литературных данных и собственных исследований рассмотрены связь флуоресценции с концентрацией пигмента, основные механизмы регуляции выхода флуоресценции хлорофилла а в у фотосинтезирующих организмов. Отмечены особенности организации фотосинтетического аппарата у цианобактерий по сравнению с эукариотическими водорослями. Приведены данные по пигментному составу водорослей и цианобактерий. Раскрыта природа выриабельной флуоресценции, отражающей эффективность работы фотосистемы 2. Материал, изложенный в этой главе, позволяет в последующем определить место и значение выполненной работы в системе знаний о структуре и функциональной активности клеток водорослей и цианобактерий в водной экосистеме.

ГЛЛВЛ 2. ОБЪЕКТЫ И МЕСТА ИССЛЕДОВАНИЙ. МЕТОДЫ И АППАРАТУРА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПРИЖИЗНЕННОЙ ФЛУОРЕСЦЕНЦИИ КЛЕТОК ВОДОРОСЛЕЙ, ДРУГИЕ МЕТОДЫ

При проведении исследований были использованы флуориметры, изготовленные самостоятельно и совместно с НПП «Тест» г. Красноярск. Приборы были собраны в бортовом и погружаемом вариантах. Они относятся к однолучевым фильтровым флуориметрам с смодулированным возбуждающим световым потоком.

Технические характеристики флуориметра ФЛЗООЗ (КГУ, Hi III «Тест»)

Спектральные области: 1 - 400-620 нм (белый свет); 2 - Цмакс) - 410 нм (синий); 3 - А.(макс) - 510 нм (сине-зеленый); 4 - Я.(макс) -540 нм (зеленый). Белый возбуждающий свет имел 6 ступеней интенсивности от 9 до 120 Вт/м2. Область регистрации флуоресценции >680 нм. Объем кюветы 10 и 30 мл. постоянное перемешивание суспензии. Чувствительность по хлорофиллу а водорослей - 0.5 мкг/л. Источник возбуждающего света -галогенные лампа КГМ24-150, (г. Саранск), (КГМ12-100 и КГМ9-70) в зависимости от модификации. Погружаемый вариант позволял регистрировать флуоресценцию фитопланктона до глубины 25 м.

При изучении спектров возбуждения и спектров испускания флуоресценции были использованы дифракционный монохроматор МУМ и призменный монохроматором УМ-2.

Эпилуоресценцию (А^,. = 685 нм) от отдельных клеток регистрировали с помощью фотометрической насадки ФМЕЛ (ЛОМО), установленной на люминесцентный микроскоп ЛЮМАМ-И (ЛОМО). При увеличении микроскопа (40x10) и полевой диафрагме фотометрической насадки - «0.5» диаметр поля регистрации флуоресценции составлял 15 мкм.

В качестве регистратора, в зависимости от решаемых задач, были использованы самопишущий потенциометр КСП-4 (0-100 мВ), аналогово-цифровой преобразователь с ЭВМ, цифровой милливольтметр чувствительностью 0.1 тВ.

Для ингибирдвания фотосинтетического электронного транспорта использовали диурон (Sigma) (Ы-3,4-диююрофенш1-Ы,Ы-диметшшочевина) С12Сб11зЫНСОЫ(СН3)2, и симазин (промышленный препарат) (2-хлор-4,6-бмс-(этиламипо)-1,3,5-триазин) С1СзМз(ЫНС2Н5)2. в концентрации 10' М.

Спектры и дискретные выходы флуоресценции при различных длинах волн возбуждающего света выравнивали по количеству падающих квантов, нормируя их на флуоресценцию красного оптического стекла КС-15.

Чистые сигналы флуоресценции клеток фитопланктона определяли как разность нормированных сигналов пробы фитопланктона и фильтрата.

Для определения абсолютных и относительных величин фотосинтетически активной радиации был разработан и изготовлен измеритель надводной и подводной облученности. Кремниевый светочувствительный элемент был защищен матовой полусферой и светофильтрами ОС 11, СЗС22, НС9, вычленяющими область спектра 540620 нм.

Лабораторные исследования выполнены в Красноярском государственном университете, Институте биофизики СО РАН, Гидробиологическом институте НАЛ Украины. Полевые исследования проведены на Красноярском, Рыбинском, Кантатском водохранилищах, Черном Море, озере Шира, рыбоводном пруду на реке Бугач, искусственном лесном пруду в черте г. Красноярска.

В состав изученных альгоценозов входили и водоросли девяти отделов: (Bacillariophyta, Chlorophyta, Chrysophyta, Ciyptophyta, Cyanophyta, Dinophyta, Euglenaphyta, Rhodophyta, Xanthophyta) Систематическое описание проб фитопланктона, определение сырой биомассы методом прямого микроконирования выполняли специалисты альгологии. Чистые культуры водорослей были получены из Петергоффской коллекции ЛГУ, часть экспериментов проведена с чистыми культурами в Гидробиологическом институте АН Украины (г. Киев).

Отбор проб природного фитопланктона проводили с помощью батометров конструкции Молчанова или Рутнера.

Отдельные виды и пробы природного фитопланктона культивировали на минеральных средах [Громов, Титова, 1982] либо на природных, естественных для фитопланктона, водах. Использовали конические колбы объемом от 0.5 до 1 л. Через суспензию клеток продували увлажненный воздух. Источником непрерывного освещения были люминесцентные лампы ЛБ-60, обеспечивающие интенсивность света 4-5.5 Вт/м2.

Статистический анализ результатов поведен с помощью программного продукта "Statistica 5.0" для Windows.

ГЛАВА 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТАКСОНСМИЧЕСКСЙ СТРУКТУРЫ АЛЬГСЯДЕНОЗА НА ОСВШВЕ ФЛУОРЕСЦЕНТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ВОДОРОСЛЕЙ

В главе дан краткий обзор работ по систематике и филогении отделов водорослей. Несмотря на существующее разнообразие водорослей, молекулярная структура их реакционных центров и основной антенны оказалась в большой стеиени консервативна [Schubert et al., 1998]. Белки светособирающих комплексов разнообразны и классифицируются в рамках построенной к настоящему времени филогении [Durnford et al., 1999; Green B.R. 2001]: Хл.я-белковый комплекс, Хл.я/в-белковый комплекс, Хл.а/с- белковый комплекс и Хл.a/d- белковый комплекс..

Светособирающие комплексы (ССК) представляют собой надсемейство хлорофилл-связывающих белков, которые есть в составе мембран тилакоидов у всех фотосинтезирующих эукариот.По этим признакам известные отделы водорослей можно классифицировать на шесть групп (табл. 1.).

Таблица 1.

Группировки водорослей по качественному составу главных фотосинтетических пигментов.______

№ Тип хлорофилл Фуко- Фико- Отделы водорослей

белкового ксан- били-

комплекса тин ны

+/- +/-

1. Хлорофилл а/в - - Prochlorophyta, Chlorophyta,

Euglcnophyta, Charophyta

2. Хлорофилл а/с - - Xanthophyta, Raphydophyta

3. Хлорофилл а/с + - Bacillariophyta, Dinophyta,

Chiysophyta, Phaeophyta

4. Хлорофилл а/с - + Ciyptophyta

5. Хлорофилл a/ci - + Rhodophyta

6. Хлорофилл а - + Cyanophyta

Большинство фотосинтетических пигментов, обеспечивающих специфику отделов водорослей, входит в состав светособирающего комплекса ФС2. Теоретически существует возможность таксономического описания альгоценоза на основе количественных показателей спектров испускания и возбуждения флуоресценции хлорофилла.

Изучены спектры испускания флуоресценции клетками различных видов зеленых, диатомовых и сине-зеленых водорослей, при возбуждении синим (А.макс=410 нм) и желто-зеленым (А™акс=510 нм) светом

Отношение Н = (Ф^'Ц -Ф6',00)/(Ф61° -фбт): гДе нижний индекс характеризует спектральный максимум испускания флуоресценции, а верхний максимальную длину волны возбуждающего, позволяет разделить альшценоз на содержащие (К>1) и не содержащие фикобилиновые пигменты (Н=1) виды.

Изучение спектров действия флуоресценции (лре1>680 нм) у водорослей трех отделов ВасШапорЬ^а, СЫогорЬ^а, СуапорЬ>1а (рис.1.) и разностные спектры действия (рис.2) показало, что для проявления их таксономических особеностей следует ориентироваться на синюю 0-макс=410 нм), сине-зеленую (?.макс=5 Ю нм) и зеленую (Хмакс=540 нм) области возбуждающего света, соответствующие полосам поглощения хлорофилла а, фукоксантина, фикоэритрина и фикоциашша.

Абсолютные значения удельных выходов флуоресценции К{ = Ф[, (где Ф интенсивность флуоресценции водорослей у'-го отдела

при возбуждении светом с >.ыакс =?.) варьируют в зависимости от вида водоросли и длины волны (табл.2). Причинами изменчивости удельного выхода у представителей одного отдела при заданной X может быть различное распределение хлорофилла а между флуоресцирующими белковыми комплексами ФС2 и не флуоресцирующими комплексами ФС1, а у представителей разных отделов - различия в поглощении света данной длины волны.

Nitzschia palea

Dunalidia viridis

400 450 500 550 600

Anabaena variabilis

400 450 300 930 MO

400 450 500 550 600

Рис. 1. Спектры возбуждения флуоресценции (>680нм) у представителей трех отделов (слева) и соотношения удельных выходов флуоресценции при возбуждении синим (410), синезеленым (510) и зеленым (540 нм ) светом. 1- Ф41С/Ф410; 2 -Фяс/ФИСЬ 3 - Ф5да'Ф«0

Рис. 2. Разностные спектры возбуждения

флуоресценции между

представителями Chlorophyta, Bacillariophyta Cyanophyta.

400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 —•—Chl-Bac -o-ChL-Cyan -»-Вас-Суэц

Значительная изменчивость удельных выходов даже среди водорослей одного отдела является серьезной проблемой для определения концентрации хлорофилла а на основе прижизненной флуоресценции

водорослей. На практике это приводит к необходимости частых интеркалибровок методов флуоресцентного и спектрального анализа

Таблица 2.

Статистические показатели удельные выходы и их соотношения у

чистых культур различных отделов водорослей._____

Отделы Удельные выходы Отношения

К410 Кяо К5Д0 ^510 АГ510

___^410 ^410 ^"340

34,96 12,2 5,24 0,354 0,156 2,28 10,16 3,64 1,53 0,013 0,006 0,05 92,0 93,9 92,1 11,8 13,0 7,4 11,89 7,69 5,61 0,64 0,45 1,45 1,93 1,5 1,38 0,03 0,05 0,13 32,4 39,1 49,0 8,9 21,0 17,4 4,28 4,24 8,63 0,95 1,92 0,5 2,51 3,27 6,28 0,598 1,155 0,06 89,0 116,0 222,0 21,1 40,8 2,0 0,633 0,230 2,75 5,90 2,30 0,95 0,390 0,161 2,42 Оиу.чорЬ^а. {Ркаео^асШит яр) 7,61 4,20 1,80 0,552 0,237 2,33 ИЬойорЪуЫ (РогрИупс/шт яр). 4,01 25,6 12,5 6,39 3,12 2,05 Отношения удельных выходов: / А"/10; / А'/10; /,

варьировали в гораздо меньшей степени (табл. 2), поскольку зависели главным образом от специфики спектра действия флуоресценции у фотосинтетических пигментов, состав которых закреплен генетически. Соотношения удельных выходов у яр. (Е1щ1епарЬу1а) и зеленых

водорослей были близки, что согласуется с представлениями о сходстве состава их хлорофилл-ге^-белковых комплексов. В работе проанализированы отношения удельных выходов флуоресценции у 57 проб природного фитопланктона, когда доминировал один вид или несколько видов из одного отдела. Величины отношений удельных выходов водорослей, входящих в состав одного из трех отелов (СЫогорЬу1а, СуапорЬу1а, ВасШапорЬу1а) и степень их варьирования в водоеме такие же, как и в лабораторных культурах. Кластерный анализ изученных проб природного фитопланктона показал сходство отношений удельных выходов у альгоценозов, в которых доминировали диатомовые водоросли. К ним были близки ксантофитовые и хризофитовые водоросли. Небольшое число изученных альгоценозов, в которых доминировали зеленые и эвгленовые водорослей вошли в один относительно «рыхлый» кластер, сине-зеленые водоросли образовали несколько небольших по составу кластеров.

Средние для СЫогорЬуПа

Ошибка среднего СУ%

* Средние для ВасШапорЬ^а

с1%

> Средние для СуапорИуШ

• Ошибка среднего

Е^епарЬуШ {Еп^1епа .чр) СЬгуворЬу^а. (МопасИгу.ш ар)

Успех в использования флуоресцентных методов во многом зависит от того, насколько однородны и стабильны параметры флуоресценции у водорослей одной таксономической группы и насколько сильны различия между группами. Изменчивость отношений удельных выходов флуоресценции была изучена на единичных клетках водорослей из лабораторных культур или из природных альгоценозов при регистрации сигналов эпифлуоресценции Исследовали клетки семи распространенных отделов:

Chlorophyta: Chlorella vulgaris Beijer., (нк); Chlorococcum sp.\ Dunaliella salina Teod. (нк); Botriococcus braunii Kutz. (нк); Scenedesmus quadricauda (Breb.) (нк); Scenedesmus bijugatus (Tигр) (нк); Scenedesmus acuminatus Chad., Selenastrum capricomutum (Prinlz) (нк); Phacotus sp.\ Pediastmm borianum (Turp.) Menegh.-, Closterium acerosum (Schrank) Ehr.; Volvox aureus Ehr,, Selenastrum sp.; Tetraedron sp.

Bacillariophyta: Asterionella formosa Hass ; Fragilaria capunica Desr.; Cyclotella compta (Ehr.)Kutz.; Melozira sp.\ Navícula arguens Skv., (elliptica Hust.), Navícula sp.; Navícula dicephala (Ehr.)W.Sm.; Nitzschia palea (Kutz.)-, Nitschia communis Rabench.,str Gromov (нк); Nitschia acicularis W.Sm., Nitschiasp., Synedrasp., Synedragoulardii (Breb.) Hust., Synedra ulna Ehr. -, Stephanodiscus hantzschii (Grun.)\

Cyanophyta: Anabaena variabilis (Kutz), (нк); Anabaena flos-aquae Breb. , Anabaena PCC 7120 (нк); Anabaena P - 9 (нк); Aphanizamenon flos-aquae (L.),\ Anabaena sp.,\ Amorphonostoc paludosum (Kutz.) Elenk (нк); Microcystis sp\ Nosloc sp. ; Nosloc sp.; Oscillatoria sp.; Phormidium sp.\ , Planctotrix sp., Spirulina platensis Growth, (нк).

Euglenaphyta: Euglena sp.; Colacium visiculosum Ehr.

Xanthophyta: Characidiopsis ellipsoïde a Pasch., ;

Chrysophyta: Dinobryon sp.

Ciyptophyta: Cryplomonas sp.

Количество исследованных клеток одного вида зависело от их частоты встречаемости пробе, и часто находилось в пределах 30-50 клеток. Дендрограмма, отражающая результат кластерного анализа, представлена на рис. 3. Виды водорослей были разбиты на семь групп: три у сине-зеленых водорослей, но две у зеленых и диатомовых водорослей. Представители отдела Euglenaphyta ( Euglena sp. и Colacium visiculosum Ehr.) попали в группу зеленых водорослей, представители отделов Xanthophyta (Characidiopsis elhpsoidea Pasch.) и Chrysophyta (Dinobryon sp) вошли в один из кластеров вместе с диатомовыми водорослями. Cryptomonas sp. (Cryptophyta) показал определенную уникальность отношений удельных выходов, но на определенном Евклидовом расстоянии объединился с планктонными формами сине-зеленых водорослей.

АРСС7120 5, рШепт 5

А. \anabilis -АпаЬаепд зр. Р1апс1о№х т

% ь$шоМт _ А.у1оз-ааиае

'•"'ТЫ

_ Еия1епа т. о. ацаапсаиаа РпасоШз яр _ С уиТеаЫ Спюгососсит яр Зе1епаз1тт до „ 5. асшпшагаз' оарпсотишт Т£(гаеагрп зр. Р. цопапит „ У, аигеия

аС. асетхит \naeuloswit еПтяпага

Дйзг"

Й-

2 3 4 5

Эвклидово расстояние

Рис. 3. Дендрограмма 47 видов водорослей, полученная на основе кластерного анализа отношений

интенсивностей флуоресценции (Фяс/Ф-ио, Ф540/Ф410, Ф510/Ф540) У

отдельных

клеток

Средние значения отношений удельных выходов флуоресценции у выделенных семи групп видов водорослей представлены в таблице 3.

Таблица 3

Клас Видовой состав группы Отношения сигналов

тер Ф510/Ф410 Ф540/Ф410 Ф510/Ф540

1. Oscillatoria sp., Phormidium sp M ±m 4,088 0,517 6,663 0,865 0,604 0,007

2. A. variabilis, Anabaena P-9, Nostoc sp. Anabaena PCC 7120, S. platensis M ±m 1,735 0,110 3,233 0,238 0,546 0,012

3. Anabaena sp., An.flos-aquae, Microcystis sp., Aph. flos-aquae. Am. paludosum M ±m 0,564 0,027 0,993 0,052 0,631 0,040

4. B.braunii, Euglena sp., Sc. qadricauda, Phacotus sp., C. vulgare, Chlorococcum sp., Selenastrum sp. M ±m 0,385 0,024 0,216 0,015 1,875 0,082

5. Sc. acuminatum. Tetraedron. sp., Pediastrum sp., V. aureus. Sc. byugatus. D sahna, Clostenum sp. M ±m 0,372 0,030 0,203 0,027 1,991 0,111

6. C.vesiculosum, Ch. ellipsoida, C. compta, A. formosa, N. acicularis, Nitschia sp. M ±m 0,589 0,047 0,422 0,030 1,442 0,073

7. Dinobrion sp., Synedra sp., S. ulna, N. communis, S.hantschii, N. elegans, Navicula sp., Melosira sp., S.goulardii, N. dicefala, F.capunica •i M ±m 0,672 0,020 0,554 0,022 1,266 0,031

Cyanophyta M ±m 1,378 0,289 2,423 0,481 0,593 0,019

Chlorophyta M ±m 0,381 0,018 0,209 0,013 1,938 0,064

Bacillariophyta M ±m 0,669 0,028 0,553 0,032 1,293 0,061

Рассчитанные значения коэффициентов вариации величин отношений удельных выходов флуоресценции Фзк/Фцо, Ф541/Ф410. Фмс/Фмо У клеток водорослей одного вида в составе одного альгоценоза в среднем составили 9%. Среди трех отношений коэффициенты вариации, как правило, ниже у Ф510/Ф540. чем У Ф510/Ф410 и Ф^о/Фцо- Повышение коэффициента вариации в ряде случаев можно объяснить малым числом

изученных клеток, а также различиями пигментного аппарата у активных и стареющих клеток в накопительных культурах.

Полученные результаты позволяют определить границы уровня изменчивости пигментного аппарата водорослей для клеток одного вида как "низкий" -"средний"; для видов, вошедших в состав кластеров, как "средний"; в целом для отдела сине-зеленых водорослей как "очень высокий".

Одна из возможных причин изменчивости отношений удельных выходов - изменение состава пигментов при адаптация к световым условиям. Экспериментально показано влияние уровня облученности на отношения удельных выходов флуоресценции у зеленой водоросли Sc. quadricauda и сине-зеленой водоросли A. variabilis после 12 суток роста в накопительной культуре и у диатомовой водоросли S. hantzschii в естественных условиях при локализации клеток на двух различных по уровню облученности горизонтах. Характер изменения отношения удельных указывает на значительное увеличение доли фикобилинов при адаптации сине-зеленой водоросли к низкому уровню облученности.

Расчетным путем установлено, что эффекты внутреннего фильтра (экранирование, реабсорбция), зависящие от концентрации пигментов в клетке, могут обеспечить определенную амплитуду изменений отношений удельных выходов флуоресценции у зеленой водоросли Sc. quadricauda. Напротив, у сине-зеленой водоросли A. variabilis , если эффект внутреннего фильтра и имел место, он не мог конкурировать с изменениями отношений, вызванных увеличением доли пигментов фикобилинового комплекса по отношению к хлорофиллу а.

Для количественного определения концентрации хлорофилла а у водорослей, входящих в три основных отдела (Chlorophyta, Cyanophyta, Bacillariophyta) была составлена система из трех алгебраических линейных уравнений:

_ h-Chls~*Chl , / CytinгчCyan / )hi>: >"-1 P.'ii-

410 ~ /C410ba 410 ^o + K410*-a

/fi _ иСЫГСЫ , г. CyanCyan , кВасу^Вас 510 510 в + li5\0^a

fTx __Chi Chi . ъ. Cyan Cyan , uBacf-iBac

540 540 a + Л540 ^a К54й ^ a

где Фцо, Ф510 и Ф540 ~ чистые сигналы флуоресценции водорослей, возбуждаемой светом трех участков спектра, Са - концентрация хлорофилла а, к — удельный выход флуоресценции, верхние индексы характеризуют таксономическую принадлежность Са и к, а нижние, максимальную длину волны участка возбуждающего свет. Уравнения ограничены областью линейной зависимости между интенсивностью флуоресценции и концентрацией хлорофилла .а (Са), в рамках которой определены линейные коэффициенты или удельные выходы (к=Ф/Са).

Система уравнений была решена относительно неизвестных концентраций хлорофилла а после подстановки значений к, полученных при изучении чистых культур водорослей:

С™ = 0,0685-Фш -0,1265• Ф510 + 0,0282-Фио

С*" =-0,1337-Ф410 + 0,4495-Ф510 -0,1545-ФМО

С?т =0,0453 -Ф4Ю -0,2154 -Ф510 +0,1992 -Фш

Правильность решения была оценена на основе модели линейной регрессии (Y=aX), где X - суммарная концентрация хлорофилла а, равная С/а""'"' = С™' +С'"с Y - концентрация хлорофилла о, полученная

спектрофотометрическим методом. Достоверная связь (Y=1.08, R2=0.98) была получена в экспериментах со смесями из чистых культур трех видов водорослей Anabaena variabilis, Chlorella vulgaris, Nitzschia palea.

Величины концентраций хлорофилла а, измеренные флуоресцентным и спектрофотометрическим методами, в природных альгоценозах, демонстрировали достоверно высокую корреляцию, но коэффициент линейной регрессии мог отличаться от единицы Необходимую для этих случаев коррекцию удельных выходов b¡, b? ,b¡ проводшш на основе множественной линейной регрессии-

Cf = bx ■ Фс1Мог + b2 • Фвх°с + b3 ■ Фс/т где Сасф - спектрофотометрически определенная концентрация хлорофилла а , ФяСЫог, ФхВас фх°>'а" - дифференцированные rio отделам водорослей сигналы флуореценции.

Сигналы флуоресценции зеленых, диатомовых водорослей и цианобактерий-Ф^'-.Ф^-. Ф^" находили из другой системы алгебраических линейных уравнений, коэффициенты которой представляли собой нормированные удельные выходы. Возможно три варианта нормирования. В приведенном варианте в качестве нормирующего взят удельный выход флуоресценции, возбуждаемой синим светом (410 нм).

ф„о = !k% х Ф^ +kZm /^Г х + х Ф»~ (1)

Ф — ксы /ксы х Фсы + kCvm /кСуап х Ф4*™ + к"" /кВас х Фйас

540 540 410 410 540 /л410 * ^410 т л540 "М10 л ^410

Таксономическая специфика намного лучше выражена у нормированных удельных выходов, чем у их абсолютных значений. В большинстве случаев коррекция удельных выходов увеличивала корреляционное отношение и приближала коэффициент связи между значениями концентрации хлорофилла к единице. На рис. 4 показаны результаты сопряженных оценок концентрации хлорофилла а при использовании спектрофотометрического и флуоресцентного методов в природных альгоценозах.

о Шира (1999-2000)

Рыбинское ВДХР (1986)

ч 40 -1

у = 1,0733х Лг = 0,9111

Ь 120

у = 0,989х

50 100 150

Охл.а (фл), мкт/л

Схл.а (фл), мкг/л

Рис. 4. Сопоставление сопряженных значений концентрации хлорофилла а, по данным флуоресцентною (фл) и спектрофотометрического (сф) анализов после коррекции удельных выходов флуоресценции у водорослей Рыбинского водохранилища (А) и озера Шира (Б).

Распределение хлорофилла а среди водорослей трех таксономических групп должно характеризовать соответствующее распределение биомассы. Для проверки этого положения были сопоставлены величины сырой биомассы и концентрации хлорофилла а у клеток водорослей одной таксономической группы. Несмотря на то, что отношение хлорофилл/биомасса у водорослей достаточно изменчиво, выбранный способ сравнения оказался наиболее приемлемым, так как концентрацию хлорофилла а, определенную спектрофотометрическим или хроматографическим методами, распределить на отделы невозможно. В большинстве случаев между биомассой клеток водорослей и концентрацией хлорофилла а одной таксономической группы существовала достоверная линейная связь. Представление сравниваемых показателей в абсолютном или долевом выражении дополняло друг друга, но отдать преимущество одному из вариантов трудно. Коэффициенты регрессии у водорослей разных отделов не одинаковы, тем не менее, величины коэффициентов уравнений, связывающих Схл а и биомассу находились границах вариации, на которую указывают [Бульон, Никулина, 1976; Медведь, 1985: Роу, 1987].

Причины, влияющие на связь концентрации хлорофилла а и биомыссы, кроются в варьировании удельных выходов флуоресценции хлорофилла а у разных видов водорослей, а также у водорослей одного вида при изменении внешних условий. Необходимо также учитывать, что при определении биомассы у мелких, часто агрегированных клеток сине-зеленых водорослей могут быть допущены ошибки. Возможна потеря части биомассы золотистых водорослей в результате фиксации водорослей в растворах, содержащих формалин [Дрюккер, и др., 1986].

Соотношение между интенсивностью флуоресценции и концентрацией хлорофилла а у фотосинтезирующих водорослей также зависит от степени тушения флуоресценции процессами фотохимической и иефотохимической природы. Для стабилизации максимального удельного выхода флуоресценции применяют диурон. Попадание этого гербицида в водоем крайне нежелательно, поэтому в работах [Кузнецов и др., 1985; Шавыкин и др., 1985] предложено заменить диурон ультразвуковой обработкой клеток водорослей. Возможность такой замены была проверена экспериментально [Гольд, Гаевский, Попелышцкий и др., 1994]. Было изучено действие ультразвукового излучения 22 кГц, создаваемого установкой УЗДН-2, на величину вариабельной флуоресценции и удельный выход флуоресценции у трех типичных представителей пресноводного альгоценоза (A. variabilis, Ch. vulgaris, N. paled).

Ультразвук подавил индуцируемую диуроном вариабельную флуоресценцию у анабены после 5 с действия, у нитшии - после 15 с, а у хлореллы - после 120 с. В тоже время действие ультразвука проявлялось как в увеличении (у A. variabilis), так и в уменьшении (у Ch. vulgaris, N. paled) интенсивности флуоресценции. Кроме этого в результате ультразвуковой обработки изменялся спектр действия флуоресценции. Обнаруженные особенности не позволили рекомендовать ультразвуковое излучение в качестве альтернативы ингибиторам фотосинтеза для подавления фотосинтетической активности и стабилизации максимального выхода флуоресценции клеток водорослей.

Наиболее полное испытание флуоресцентный метод прошел в 1986 г. на Рыбинском водохранилище (с 9 по 15 августа) во время двух рейсов НИС «Академик Топчиев».(Институт биологии внутренних вод АН СССР, г. Борок) [Гольд, Гаевский и др., 1994]. Основное внимание уделяли сравнению флуоресцентных параметров фитопланктона с биомассой водорослей основных отделов, сравнению концентраций хлорофилла а, определенных на основе флуоресцентного и двух модификаций спектрофотометр ическоге методов, оценке возможного влияния на точность флуоресцентного анализа содержания в воде взвешенного органического и неорганического вещества, цветности воды.

Определяющими структуру альгоценоза видами в этот период были: Cyanophyta - Aphanizomenon ßos-aquae, Microcystis aeruginosa, Anabaena scheremetievi, Bacillariophyta - Stephanodiscus binderanus, Melosira islandica, St. incognitus, M. granulata, Chlorophyta - Mougeotta sp., Pediastrum duplex.

На основе проведенных совместных исследований были сделаны следующие заключения:

1. Коррекция удельных выходов флуоресценции хлорофилла, проведенная по принципу обучающего массива сопряженных данных позволила

достигнуть желаемого соответствия между величинами концентрации хлорофилла а, полученными флуоресцентным и спектрофотомстрическим методами С^ (сф) = (0,99+0,08) С^фл), г=0.90. Подобную степень соответствия установили и для двух хорошо известных вариантов спектрофотометрического метода [.Тейгеу, НушрЬгсу, 1975; Ьогегкеп, 1967] - Схл.(сф1) = (1,03±0,07)-С„(сф2), г=0.98.

2. Цветность воды, взвешенное органическое вещество и взвешенное неофаническое вещество не оказывали какого-либо заметного влияния на величину параметра 8=(СХЛ(фЛ)-Схл(сф))/Схл(сф) . Значительные различия в содержании взвешенных веществ также достоверно не сказывалось на величине среднего квадратичного отклонения для исходно регистрируемых сигналов флуоресценции (повторность в каждом измерении равнялась пяти). Напротив, уровень фонового сигнала на синем возбуждающем свету, имел положительную зависимость от цветности воды. По-видимому, этот фактор может быть причиной ошибок при работе с инструментами, не учитывающих уровень фонового сигнала, а также снижать чувствительность определения концентрации хлорофилла а.

3. Концентрация хлорофилла а по каждой таксономической группе водорослей была достоверно связана с соответствующей ей биомассой.

Решение системы линейных алгебраических уравнений (1) позволяет разделить сигнал флуоресценции, возбуждаемой одной спектральной полосой света на три составляющие, соответствующие флуоресценции зеленых, диатомовых и сине-зеленых водорослей. Дифференцированные по отделам сигналы флуоресценции, так же как дифференцированный по отделам водорослей хлорофилл а, могут характеризовать таксономическую структуру альгоценоза [Гольд, Гаевский, Шатров и др. 1990].

Можно предположить, что величины сигналов флуоресценции, полученные при решении системы уравнений, связаны с биомассой клеток водорослей трех указанных таксономических групп в изучаемом альгоценозе. Изучение эпифлуоресценции отдельных клеток водорослей позволило проверить это предположение.

В качестве анализируемого показателя были выбраны отношения чистых сигналов флуоресценции, возбуждаемой синим, (/.тах = 410 нм), сине-зеленым (/.гоах = 510 нм) или зеленым (^тах = 540 нм ) светом у клеток водорослей одного вида или одной таксономической группы, к объему клетки, с которого сканировали сигналы флуоресценции: Ф^о/У, Ф5Ю/У, ФяоАЛ

Статистический анализ по критерию Колмогорова-Смирнова показал, что величины отношений флуоресценции к объему как у одного вида, так и у одной таксономической группы не имеют нормального распределения и зависят от сканируемого объема клетки [Горбанева,

Гаевский, 1999]. Зависимость отношений Ф^оЛ/, Ф5Ш/У, Фж/У от объема (V) клетки хорошо аппроксимировалась степенными зависимостями:

V 1

У подавляющего большинства изученных видов водорослей с увеличением объема (V) отношение интенсивности флуоресценции к объему снижалось.

Из известной зависимости интенсивности флуоресценции от концентрации пигмента и анализа полученных зависимостей Ф^Л/ от V можно предположить, что удельное содержание пигментов выше в мелких клетках по сравнению с крупными, либо в крупных клетках флуоресценция снижена за счет проявления эффектов внутреннего фильтра. Объединение данных, полученных при изучении клеток различных видов водорослей из одного отдела, сделало степенную зависимость Ф^ц/У от V еще более четкой, а также позволило определить, что отношения сигналов флуоресценции, возбуждаемой светом различного спектрального состава, не зависели от объема клетки. Последнее не позволило признать значительным влияние эффектов внутреннего фильтра на зависимость Фг,Л/ от V в клетках водорослей. Полученный эффект может иметь физиологическую природу и может быть связан с более интенсивным обменом у более мелких клеток водорослей [Елизарова, 1984; Гутельмахер, 1986: Лопатин, Апонасенко, Щур, 2000].

Степенной характер зависимости между Ф?,/У и V у клеток водорослей ставит определенные проблемы в оценке биомассы клеток на основе их флуоресценции. Большое значение приобретают знания частотных характеристик объемов клеток в альшценозе и у отдельных таксономических групп водорослей, на основе которых можно строить расчет биомассы. При отсутствии таких знаний в первом приближении коэффициентами, связывающими уровень флуоресценции и биомассу клеток водорослей, могут выступать медианы ненормально распределенных величин Ф.цоЛ/, Фяо/У и Ф^о/У. Оценить их порядок и сравнить величины у зеленых, диатомовых и сине-зеленых водорослей позволяют данные представленные в табл. 4.

Таблица 4.

Медианы отношений интенсивности флуоресценции к объему клетки (Ф;,/У) при различных длинах волн возбуждающего света (х 103). Отдел Коли-

чество 410 нм Хтах= 510 нм ?.Шал= 540 им

_клеток___

СЫогорЬу1а 411 3,108 1.203 0.594 ВасШагюрЬу1а 305 1,169 0.731 0.575 СуапорЬ^а 132 0,517_0.264_0.477_

Анализ данных позволил сделать вывод, что различия медиан отношений Фя/V у водорослей трех отделов соответствуют различиям их удельных выходов флуоресценции. По-видимому, независимо от таксономической принадлежности клетки водорослей близкие по своему объему, близки и но содержанию фотосинтетических пигментов.

На практике возникает необходимость «настройки» коэффициентов систем линейных алгебраических уравнений с целью получить правильную оценку как суммарной концентрации хлорофилла а, так и таксономической структуры альгоценоза по характеру распределения хлорофилла а или сигнала флуоресценции между тремя таксономическими группами. При этом приходится опираться на данные спектрофотометрическош определения общего хлорофилла а и частных значений биомассы клеток видов, входящих в одну таксономическую группу. Одним из следствий неправильно заданных коэффициентов являются решения, при которых концентрация хлорофилла а или флуоресценция какой-либо таксономической группы выражается отрицательным числом.

Предложен путь для решения этой проблемы на основе графического представления информации или визуализация возможных вариантов решений.

Для того, чтобы сумма решений системы уравнений 1 равнялась единице (Ф^+Ф^Г +фт =0» а слагаемые представляли собой доли от общего сигнала флуоресценции, необходимо абсолютные значения шггснсивностей флуоресценции фитопланктона Ф410, Ф510 и Фз4о, возбуждаемой тремя спектральными участками света, заменить их относительными величинами (Ф,цс/ Ф^о, Ф5К/ Ф410, Ф540/ Ф4ю)-

Все решения системы линейных уравнений 1 положительны, когда величины отношений сигналов флуоресценции Ф5|0/Ф110и Ф,,0/Ф410 у изучаемой пробы фитопланктона лежат на сторонах или внутри треугольника "Chl-Cyan-Bac" (рис 5). Площадь треугольника равна половине величины главного определителя системы 1. Координаты вершин треугольника соответствуют значениям коэффициентов системы, относящихся к одной таксономической группе водорослей: вершина "СЬГ - [Хсм = = к™/к™}-

вершина "Cyan" - [A'Cv"" = /k^n JCyan = С" '^¡Л; вершина "Вас" -[Xе" = к*™ lk""\Yiac = /к%]. Если отношения сигналов флуоресценции фитопланктона равны координатам одной из вершин треугольника, весь зарегистрировашшй сигнал флуоресценции будет отнесен к одном}' отделу. Например, при ''¿si и Ф,4„/Ф110 решение имеет вид

0.3 0 35 0.4 0,45 0.5 0.55 0,6 0 65 0,7 0,75 0.8 0 85 0.9 0,95 1

Фбк/Ф-ио

Рис. 5. Графическое представление взаимодействия коэффициентов системы линейных уравнений 1 для таксономической дифференциации флуоресценции альгоценоза, представленного водорослями трех отделов Chlorophyta, Bacillariophyta, Cyanophyta.

Па прямой, соединяющей точки "Chi" и "Cyan" располагаются значения Ф!10/Ф4]„ и Ф540 /Ф410, при которых решением будет а

фш+ф?\Т =1- На прямой, соединяющей точки "Chi" и "Вас" - значения отношений сигналов флуоресценции, при которых = 0, + Ф^'Ц = 1. Наконец, отношения сигналов флуоресценции, которые расположенные на прямой, соединяющей точки "Cyan" и "Вас" дают решения Ф™ = 0.

410 410

Любой отрезок внутри рассматриваемого тругольника параллельный стороне "Chi - Вас", (например, AjA2 рис.5) задает значения отношений Ф310/Ф410 и Ф„о/ф4.о. при которых решение для Ф^Ц" постоянно, а решения Ф4^и Ф;^- изменяются в противофазе в интервале значений [0 , 1-Ф4с^" J. Соответственно, неизменные решения Ф^ и Ф~~ задаются отношениями Ф,10/Ф410и Фмо/Ф410, лежащими на офезках параллельных сторонам "Chl-Cyan" и "Bac-Cyan". На любом отрезке, соединяющем вершину треугольника и точку на противоположной стороне феугольника (например, "Вас"-А3), решение для сигнала флуоресценции (в нашем случае Ф4%с) изменяется от 1 до 0, а величины двух остальных сигналов (Ф^0т и Ф4з) делят оставшуюся часть флуоресценции (1-Ф^") между собой в пропорции, равной отношению длин офезков ("Суап"-Лэ):("СЫ"-Аз).

Наконец, в точке пересечения биссектрис треугольника находятся значения ФШ1Ф410и Фш/Ф„0 , для которых -=Ф^ =0.333.

На прямых, проходящих через вершину треугольника параллельно противолежащей стороне, располагаются значения Ф,ш/Ф410и Фт/Фш, при которых величина сигнала флуоресценции, соответствующего отдела, равна единице, а два других в сумме равны нулю. При этом одно из них является отрицательным.

Несмотря на то, что внутри треугольника все решения системы положительны, достоверность разделения сигнала флуоресценции на таксономические составляющие зависит от положения точки внутри треугольника. Когда сигнал, принадлежащий одной таксономической группе доминирует (анализируемая точка находится вблизи вершины треугольника), распределение сигнала между двумя остальными отделами становится недостоверным. На рис 5 показан отрезок А4А5, задающий значения коэффициентов системы уравнений, при которых Ф^Ц" = 0.9, а ф11о +ф4м> -0.1. В точке А4 ФЙГ=0.1,Ф^=0. В точке А5, наоборот, Ф,---= 0= 0.1. При этом различия координат точек А4=0.85 и А5=0.90 по шкале абсцисс не превышают 5.6% и вполне могут возникнуть за счет погрешности измерений.

Нанесенные на график точки, координаты которых определены отношениями удельных выходов флуоресценции у отдельных клеток или у клеток в составе альгоценоза, позволяет визуально оценить таксономическую принадлежность клеток или таксономическую структуру альгоценоза. Визуализация отношений сигналов флуоресценции позволяет: установить необходимость коррекции системы линейных уравнений с целью устранения отрицательных решений; определить возможность обнуления отрицательных решений в случаях, когда точка находится вблизи стороны треугольника; уменьшить количество линейных алгебраических уравнений до двух в случае, когда точки располагаются вдоль одной из сторон треугольника или до одного уравнения, когда точки собраны у вершины.

С точки зрения мониторинга наиболее важно изучение временных структур сообщества водорослей, которые наиболее ярко проявляются во временном масштабе сезонной сукцессии. Для альгоценоза, структуру которого определяют три отдела водорослей, долевой состав биомассы или флуоресценции каждого отдела определен положением точки относительно вершин равностороннего треугольника. На рис. 6 показана динамика структуры альгоценоза пруда Бугач в слое поверхность-3 м в период с мая по сентябрь 1999 г. при еженедельных наблюдениях. В точках с координатами х;=0, у 1=0; х?=1, у„т=0; .^=0.5, у, = л/0.75, доля флуоресценции (биомассы) равна единице у диатомовых, зеленых и сине-зеленых водорослей соответственно. В период наблюдений структура

альгоденоза менялась от доминирования диатомовых к доминированию сине-зеленых водорослей.

Ф51«

Биомасса

Рис. 6. Временная структура альгоденоза пруда Бугач (слой 0 - 3 м, май - сентябрь 1999 г). Слева - в долях сигнала флуоресценции зеленых, диатомовых и сине-зеленых водорослей, возбуждаемой светом с максимумом при 510 нм; справа - в соответствующих долях биомассы.

ГЛАВА 4. СПГСДЕЛЕНИЕ ВАЛОВОЙ ФОГОСИШЕГИЧЕСКСЙ ПРОДУКЦИИ ФИТОПЛАНКТОНА НА ОСНОВЕ ВАРИАБЕЛЬНОЙ ФЛУОРЕСЦЕНЦИИ

Проведены исследования кинетики светоиндуцированого перехода флуоресценции, возбуждаемой широкой полосой (400-620 нм) света интенсивностью 50 Вт/м2, у шести видов сине-зеленых, трех видов и двух видов диатомовых водорослей, а также у дикого и мутантных штаммов зеленой водоросли Chlamydomonas reinhardii с нарушениями в синтезе белков светособирающего комплекса.

Было сделано заключение, что при регистрации светоиндуцированных изменений флуоресценции (ИПФ) в условиях, когда измеряемый сшиал и индукцию возбуждает один и тот же пучок света, амплитуда ИПФ между пиковым и стационарным значениями не отражает эффективности использования поглощенной энергии в фотохимических реакциях. Выходом из этого- положения было применение ингибиторов, по типу действия сходных с диуроном, либо дополнительных возбуждающих флуоресценцию мощных ипульсов света, достаточных для перевода всех первичных акцепторов электрона ФС2 в закрытое состояние.

Первой задачей было определение характера связи вариабельной флуоресценции со скоростью валового фотосинтеза у трех видов водорослей, принадлежащих к наиболее часто встречающимся и экологически значимым отделам - Chlorella vulgaris (Chlorophyta), Nitzschia palea (Bacillariophyta) и Avabaena variabilis (Cyanophyta). Вариабельную флуоресценцию определяли как разность Фмр-Фдиур-Фслац между интенсивностью флуоресценции в присутствии диурона 10"3 М

(Фдиур) и ее стационарным уровнем (Фстав), установшимся во время освещения клеток актиничным светом.

Установлены различия коэффициента пропорциональности между скоростью выделения кислорода и величиной вариабельной флуоресценции у водорослей различных отделов, которые накладывают ограничения на использование вариабельной флуоресценции для определения скорости фотосинтеза в природных альгоценозах смешанного типа за исключением периодов массового развития (цветения) отдельных видов. Далее было показано, что скорость валового выделения кислорода линейно связана с величиной Ф,яр/К = Фк,р-См а/Ф1;Ш)Рмс Коэффициент линейной регрессии оказался равным 0.000416±0.000104 (г=0.86). уравнение для определения валовой первичной продукции фитопланктона:

А = Ь-АФ/Фд-Са•/

где А - скорость фотосинтеза г Ог/(м"3 х час); Ь - коэффициент, равный 0.00042±0.000021; Фд - уровень флуоресценции, регистрируемый в присутствии диурона (10"5 М); ЛФ - переменная флуоресценция, определяемая как величина изменения сигнала между Фд и стационарным уровнем (Фст); Са - концентрация хлорофилла а микроводорослей (мг/м3), / - средняя за экспозицию интенсивность света в области ФАР (Вт/м2).

Уравнение было проверено экспериментально при ценке валовой первичной продукции фитопланктона Красноярского, Рыбинского и Кантатского водохранилищ. Расчетные величины первичной продукции согласовались со скорость выделения кислорода, измеренной химическим или амперометрическим методами. Коэффициенты корреляции были близки 0.85, а коэффициенты линейной рмрессии к единице.

Интерес к изучению микроводорослей дисфотической зоны, характеризующихся высоким, близким к максимальному, уровнем использования энергии ФАР стал причиной для анализа световой зависимости величины коэффициента Ь в уравнении для расчета продукции. Теоретически, следовало ожидать уменьшения Ь с ростом интенсивности света, поскольку величина оцениваемой по действию диурона вариабельной флуоресценции складывается из фотохимической и нефотохимической компонент [Гольд, Г'аевский, Григорьев, 1976], из которых только фотохимическая отражает состояние первичного акцептора электронов ФС2. Дополнительно проведенные эксперименты и анализ полученных ранее данных установили степенную зависимость коэффициента Ь от уровня облученности Ь =(а •/"'). Уравнение для оценки валовой первичной продукции фитопланктона в фотической и дисфотической зонах приобрело вид:

А-(а-!'")• АФ/ФД ■С1 •/ где А - скорость фотосинтеза г 02/(м"3 х час); а - коэффициент, определяемый на основе регрессионного анализа данных интеркалибровки

флуоресцентного и прямого методов определения скорости выделения кислорода.; Фд - уровень флуоресценции, регистрируемый в присутствии диурона (10"5 М); АФ - переменная флуоресценция, определяемая как величина изменения сигнала между Фд и стационарным уровнем (Фст); С„ -концентрация хлорофилла а микроводорослей (мг/м3), / - средняя за экспозицию интенсивность света в области ФАР (Вт/м2).

В двух независимых экспериментах на различных альгоценозах получены достоверные величины коэффициента а: 0.00624±0.00057 (р=0.00000, г=0.792) и 0.00307±0.00017 (р=0.00000, г= 0.746).

От известных уравнений определения валового фотосинтеза, предложенное уравнение отличает то, что в нем не используются параметр световой кривой фотосинтеза - скорость при световом насыщении (Ртах).

Концентрация хлорофилла а (общая и распределенная по трем таксономическим группам) также определяется на основе измеренных выходов флуоресценции фитопланктона.

Таким образом и дифференцированная по отделам водорослей концентрация хлорофилла а и валовая первичная продукция фитопланктона могут быть определены на основе регистрации флуоресценции у одной пробы фитопланктона в рамках предложенного протокола регистрации параметров флуоресценции. Использование ингабиторов фогосинтетического электронного транспорта диурона или симазина снимает ограничения в оценке вариабельной флуоресценции у сине-зеленых водорослей, которые можно прошозировать при импульсном способе регистрации вариабельной флуоресценции.

Предложенная модель определения валовой первичной продукции обоснована интеркалибровкой с прямыми методами определения скорости выделения кислорода клетками водорослей в чистых культурах, в смесях чистых культур и в составе альгоценоза. Работоспособность модели подтверждают построенные на ее основе световые кривые фотосинтеза.

ГЛАВА 5. ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ФЛУОРЕСЦЕНТНОГО МЕТОДА В ОЦЕНКЕ СОСТОЯНИЯ АЛЬГОЦЕНОЗОВ.

Показаны три возможных направления применения флуоресцентного метода в оценке состояния альгоценозов.

1. Контроль за развитием сине-зеленых водорослей - агентов цветения водоемов.

На рис. 7 показаны сезонные изменения концентрации хлорофилла а, отношения удельных выходов флуоресценции Ф,40/Ф510 , и биомассы сине-зеленых водорослей в рыбоводном пруду Бугач. Два, определяемых на основе флуоресценции параметра дополняют друг друга в характеристике цветения. Динамика отношения удельных выходов показывает, что доля сине-зеленых в альгоценозе стабилизируется раньше, чем достигается максимум их концентрации хлорофилла и биомассы. Заметный спад

величины этих показателей в середине лета не сопровождался потерей доминирующего положения сине-зеленых в альгоценозе, но характеризовался изменением видового состава сине-зеленых водорослей, когда Aphanizomenonßos-aquae vl Microcystis aeruginosa сменили Anabaeria flos-aquae.

25-1

20- я I \

"t 15- 1 \

8 10 EE И

1.6- 5-

60п S 1.4- V) 0-

jj 40- e

§ ■ к •8-20-■н 1.0-

£ И 0- 0.«-

0 40 80 120

Рис. 7. Сезонные изменения биомассы клеток сине-зеленых водорослей (©-©), их хлорофилла (О-О) и отношения выходов флуоресценции (+-+), возбуждаемой зеленым и сине-зеленым светом (Ф540/Ф510)

2. Биотестировани.

В рамках разработанных приемов разделения сигналов флуоресценции на таксономические составляющие появилась перспектива расширения возможностей флуоресцентных методов биотестирования путем введения новых тест-функций, основанных на характеристиках сообщества микроводорослей. Таковыми могут быть доля представителей таксона в сообществе, соотношение между определенными группами и т.п. В определенной степени можно говорить о моделировании ответной реакции альгоценоза на действие поллютанта. Кроме таксономического флуоресцентный метод позволяет определить и функциональные показатели альгоценого по уровню валовой первичной продукции.

Справедливость такого подхода подтверждена экспериментально в серии экспериментов с модельным токсикатном и реальными источниками загрязнения воды [Гольд, Гаевский, Попельницкий, 1988].

Искусственные бинарные алыхщенозы получали на основе альгологически чистых культур цианобактерии Anabaena variabilis (Kutz.) и зеленой водоросли Scenedesmus quadricauda (Тигр.) после их совместного культивирования на средах Громова и Успенского. Изменение структуры альшценоза в пользу цианобактерий характеризовал рост отношения удельных выходов флуоресценции, возбуждаемой зеленым и синим светом Фмс/ф-по Показано, что A. variabilis менее чувствительная к ионам меди (2.5 мг/л), чем Sc. quadricauda и постепенно вытесняет ее из альгоценоза.

Аналогичную перестройку бинарного альгоценоза в течение 2.5 суток наблюдали при действии стоков целлюлозно-бумажного комбината.

Обеспечиваемое флуоресцентным методом преимущество заключается в одновременной оценке реакции нескольких тест-объектов на действие токсиканта, оценке характера возникающей сукцессии и возможности прогноза изменения структурного и функционального состояния автотрофнош звена водной экосистемы.

3. Изучение структурных и функциональных характеристик фитопланктона лечебного озера Шира.

Научный интерес к соленому озеру Шира (республика Хакасия) связан с комплексом присущих ему показателей: лечебные свойства воды, короткая пищевая цепь, которую замыкает рачок Gammarus lacustris, устойчивая летняя стратификация, разделение столба воды на аэрофильную и анаэробную зоны, присутствие в придонном слое растворенного сероводорода.

Основными задачами, решаемыми на основе разработанной методологии флуоресцентного анализа, были: изучение сезонных вариаций вертикального распределения компонентов альгоценоза и его первичной продукции в период устойчивой стратификации воды. Обобщен материал, собранный в период 1998 - 2002 г.

Основные результаты представлены на рис.7.

Установлен период существования глубинного максимума фитопланктона - конец июня - конец сентября. Концентрация хлорофилла а в пике лежала в интервале 15-20 мкг/л. Локализация глубинного максимума зеленых водорослей определялась 1раницами термоклина и сероводородного слоя, обычно это 8 - 13 м. Глубинный максимум цианобактерий лежал ниже максимума зеленых водорослей на 0.5 - 1.5 м и захватывал сероводородный слой. Вертикальный профиль вариабельной флуоресценции показал, что цианобактерии в верхних слоях сероводородного слоя сохраняют оксигешшй фотосинтез.

Эпифлуоресценгные характеристики отдельных клеток свидетельствовали о световой адаптации фотосинтстического аппарата сине-зеленых и зеленых водорослей.

Вертикальные профили хлорофилла а в глубокой (21 м ) и относительно мелкой (12 м) частях озера различались тем, что с

уменьшением глубины отсекалась нижняя часть распределения, при этом не изменялась глубина залегания пиков зеленых и сине-зелешлх водорослей

0,0 0,4 0,8 1.2 1,6 2,0 ""<4 м<х!е1 вР? , вО 2 т 3 <Ьу"'

Рис. 8. Характеристики альшценоза лечебного озера Шира.

А - Вертикальная структура на станциях 3 и 2 с различными глубинами в июле месяце; Б - распределение хлорофилла а в толще воды в течение вегетационного сезона; В - вертикальный профиль валовой первичной продукции альгоценоза

Глубинный максимум хлорофилла определил и глубинный максимум первичной продукции. Вертикальный профиль вариабельной флуоресценции показал возможность фотоингибирования фотосинтеза в поверхностном слое и ингибирование сероводородом в придонном. Глубинный максимум вариабельной флуоресценции был расположен там же, где и максимум хлорофилла

Подробно изученный световой режим озера позволил определить среднюю дневную валовую первичную продукцию за сезон (120 дней),

1 гис" НАЦИОНАЛЬНАЯ | „ 1 БИБЛИОТЕКА I

I С. Петербург |

I оэ зоо »" А

которая составила 320 Ю2/м2. По продукционным характеристикам озеро Шира можно сравнить с озером Чеденъярви в Карелии, Красное на Карельском перешейке и отнести к мезотропным водоемам (S< 5 м).

Вариабельная флуоресценция была также зарегистрирована у водорослей, извлеченных из пищеварительного тракта рака Gammarus lacustris. Потенциальная фотосинтетическая активность клеток достоверно увеличилась в нижнем отделе кишечника по сравнению со средним отделом. Микроскотшрование подтвердило наличие в кишечнике Gammarus lacustris большого количества морфологически неповрежденных клеток зеленой водоросли Botryococcus braunii.

ВЫВОДЫ

1. Спектры испускания флуоресценции позволяют разделить фитопланктон на две группы - фикобилин содержащие и лишенные фикобилинов виды. Полоса испускания флуоресценции хлорофилла а (680 нм) у цианобактерий по интенсивности сопоставима с полосой флуоресценции фикобилинов (650 нм).

2. Особенности спектров возбуждения флуоресценции зеленых, диатомовых водорослей и цианобактерий соответствуют особенностям набора светособирающих пигментов, связанных с фотосистемой 2. Обнаруженные особенности можно охарактеризовать количественно величинами соотношений выходов флуоресценции, возбуждаемой синей (410 нм), сине-зеленой (510 нм) и зеленой (540 нм) полосам спектра.

3. Удельные выходы флуоресценции значительно варьируют у различных видов водорослей, зависят от интенсивности света и обеспеченности клеток азотом или глюкозой. Таксономически значимая специфика соотношений удельных выходов доказана кластерным анализом изученных видов водорослей и цианобактерий, установившего различия между следующими группами: 1 - зеленые и эвгленовые водоросли; 2 — диатомовые, динофитовые, желто-зеленые водоросли; 3 - сине-зеленые водоросли (планктонные формы) 4 - сине-зеленые водоросли, образующие пленки.

систем алгебраических линейных уравнений, коэффициентами которых являются удельные выходы флуоресценции или их соотношение. Достоверность оценки таксономической структуры фитопланктона в терминах выходов флуоресценции выше, чем в терминах концентрации хлорофилла а.

5. Осуществлена визуализация решения системы линейных алгебраических уравнений, позволяющая корректировать значения ее коэффициентов для исключения отрицательных решений, определять достоверность оценки таксономической структуры альгоценоза в терминах концентрации хлорофилла а или выхода флуоресценции, при необходимости аргументировать уменьшение количества линейных уравнений в системе, а также наглядно представлять сезонную динамику таксономической структуры альгоценоза на уровне трех экологически значимых отделов

6. Практическая значимость полученных на основе дифференциальной флуориметрии оценок доказана многочисленными результатами сопряженных измерений суммы концентраций хлорофилла а трех таксономических групп и общей концентрации этого пигмента, определенной спектрофотометричсски, сырой биомассы клеток у исследованных таксономических групп фитопланктона.

7. Светоиндуцированные переходы флуоресценции не несут достаточной информации для определения квантового выхода фотосинтетического выделения кислорода. Доказана достоверная связь между скоростью валового фотосинтеза фитопланктона, с одной стороны, и произведением величин относительной вариабельной флуоресценции (индуцируемой диуроном), концентрации хлорофилла а и интенсивности света в области ФАР, с другой стороны, которую описывает светозависимый коэффициент в соответствующем продукционном уравнении. Предлагаемое продукционное уравнение позволяет определять валовую первичную продукцию фитопланктона фотической и дисфотической зон водоема.

8. Значимость предложенной методологии доказана результатами использования флуоресцентного метода в мониторинге цветения водоема сине-зелеными водорослями, биотестирования качества воды по характер}' сукцессии в модельном и естественном альгоценозах и изучении автотрофного звена экосистемы лечебного озера Шира.

9. Установлен особый тип адаптации колониальной зеленой водоросли ВоПпососсия Ьгаипп к существованию в поверхностных слоях озера Шира с крайне высокой нагрузкой растительноядного зоопланктона.

Основное содержание диссертации представлено в работах

1. Григорьев Ю.С., Гольд В.М., Гаевский H.A. Действие некоторых кофакторов электронной транспортной цепи фотосинтеза на фотоиндуцируемые изменения флуоресценции хлорофилла a in vivo и в модельных системах И Биофизика 1972 Т. 17. N.5, С.850-855

2. Гаевский H.A., Гольд В.М., Григорьев Ю.С. Флуоресценция хлорофилла и фотохимические реакции при псевдоциклическом (циклическом) транспорте электронов. // Известия Сиб.отд. АН СССР, сер. биол. наук, 1973 Вып.З, С.80-85

3. Гольд В.М., Гаевский НА., Григорьев Ю.С. Изучение свойств викасола как кофактора электронтранспортной цепи фотосинтеза. // Биохимия, 1973 Т.38, Вып.5, С.906-908

4. Григорьев Ю.С.,Гольд В.М.,Гаевский H.A.,Белоног Н.П. Изучение индукционных переходов флуоресценции у различных групп растений. II Физиология растений, 1973 Т.20, Вып.4, С. 1 Al-152

5. Гольд В М., Гаевский Н.А, Григорьев Ю.С., Пузырь А.П. Фотохимическая активность и тушение флуоресценции хлорофилла в хлоропластах гороха.// Биофизика , 1974 Т. 19, Вып.2, С.254-259

6. Гольд В.М , Гаевский H.A., Григорьев Ю.С. Структурные изменения мембран хлоропластов и их связь с изменениями выхода флуоресценции хлорофилла а в хлоропластах и целых листьях. // ДНИ ВИНИТИ Краен, у-т, 1976 N1076-76 Деп., 20 с.

7. Гольд В.М., Гаевский H.A., Григорьев Ю.С. Изучение соотношения быстрой и медлегаюй компонент тушения флуоресценции хлорофилла а при нециклическом транспорте электронов. // Studia biophysica , 1976 В.54, Н.2. С. 139-146

8. Гольд В.М., Гаевский H.A., Белоног Н.П., Григорьев Ю.С. Действие Cd2+ и Mg2+ на фотосинтетическ}то активность хлоропластов, их структуру и выход флуоресценции. // ДЕП ВИНИТИ Биофизика АН СССР, 1979 N800-79 Деп., 11с.

9. Гольд В.М., Гаевский H.A., Григорьев Ю.С., Белоног Н.П., Ладыгин

B.Г. Индукционные переходы флуоресценции и послесвечения мутантов Chlamydomonas reinhardii. // Физиология растений , 1980 Т.27, Вып. 6,

C.1211-1217

Ю.Чунаев A.C., Мирная О.Н., Гаевский H.A. Изменение соотношения хлорофилл а/хлорофилл b у Chlamydomonas reinhardii. // Вестник ЛГУ , 1982 N.9, С. 98-102

11.Гаевский H.A.,Шатров И.Ю.,Гольд В.М.,Попельницкий В.А. Изучение флуоресцентных характеристик у некоторых представителей Chlorophyta, Bacillariphyta, Cyanophyta. Сб. Экологические исследования водоемов Красноярского края. Красноярск, 1983 С.84-95.

12.Попелышцкий В.А., Гольд В.М., Гаевский H.A., Рыбцов В.А. Вариабельная флуоресценция хлорофилла фитопланктона Красноярского

водохранилища. Сб. Экологические исследования водоемов

Красноярского края. Красноярск, КГУ, 1983 С.95-102

13.Попельницкий В.А., Гольд В.М., Гаевский H.A., Гольд З.Г. Погружаемый индукто-флуориметр - прибор для определения интенсивности флуоресценции и функционального состояния фитопланктона.// Гидробиологический журнал, 1984 Т.20, N.1, с.88-92

М.Сорокина Г. А., Гаевский H.A. Индукционные переходы флуоресценции при дефиците светособирающего хлорофилл а/б белкового комплекса.// ДЕП ВИНИТИ Ml'У, М, 1984 N6014-84 Дел., С.250-254, Ч. 1 Тр.

15 Гольд В.М., Гаевский H.A., Шатров И.Ю., Попельницкий В.А. Флуоресценция хлорофилла а некоторых таксонов фитопланктона пресноводных водоемов.// ДЕП ВИНИТИ Краен, у-т, 1985 N1068-85 Деп., 9 с.

16.Попельницкий В.А., Шатров И.Ю., Гаевский H.A., Гольд В.М. Вариабельная флуоресценция хлорофилла а как показатель фотосинтетической активности водорослей. Сб. комплексные

исследования экосистем р.Енисей Красноярск, 1985 С.142-151

П.Сорокина Г.А., Гаевский H.A., Чунаев A.C., Гольд В.М. Изучение индукции флуоресценции у мутантов Chlamidomonas reinhardii, лишенных хлорофилла б.// Извест. Сиб. отд. АН СССР, сер. биол. наук , 1985 Вып.1, стр. 79-83

18.Гольд В.М., Гаевский H.A., Шатров И.Ю., Попельницкий В.А., Рыбцов С.А. Опыт использования флуоресценции для дифференциальной оценки содержания хлорофилла а у планктонных водорослей. // Гидробиологический журнал , 1986 Т. 22. N.3. с. 80 -85

19.Попельницкий В.А., Гаевский H.A., Гольд В.М., Белоног Н.П. Вариабельная флуоресценция и фотосинтетическая активность смешанных культур водорослей (алгоритмы расчетов) // ДЕП ВИНИТИ Краен, у-т, 1986 N4657-B Деп., 12 с.

20.Chunaev A.S., Ladygin V.G., Kornyushenko G.A., Gaevsky N.A., Mirnaya О. N. Chlorophyll b - less mutants in Chlamydomonas reinhardii// Photosynthetica, 1987. V.21. N.3. P. 301-307.

21.Попельницкий B.A., Гаевский H.A, Гольд З.Г. Использование флуоресценции для определения первичной продукции фитопланктона.// ДЕП ВИНИТИ Краен у-т, 1987 N3650-D87, 12с.

22.Гольд З.Г., Гаевский Н.А, Попельницкий В.А. Влияние антропогенных загрязнений на перестройку пресноводных альгоценозов.// В сб.: Экологаческая химия водной среды. М. ЦМП ГКНТ, 1988 С. 200-213.

23.Коллектив авторов Экспрессное флуориметрическое определение концентрации хлорофилла А и фотосинтетической активности фитопланктона Методические рекомендации но дистанционным методам

контроля качества поверхностных вод суши. Гидрометеоиздат, Л., 1989 Вып. 3,48 с.

24.Гольд В.М., Гаевский H.A., Шатров И.Ю., Попельницкий В.А., Гехман A.B. Способ оценки таксономической структуры фитопланктона. A.c. 1575681 ,1990 10 с.

25.Гольд З.Г., Дубовская О.П., Гаевский H.A., Мучкина Е.Я., Абрамова Л.А., Ильящук Б.П., Шапошников A.B. Состояние экосистемы малого проточного озера в условиях тридцатилетнего рекреационного использования. Антропогенные изменения экосистем малых озер. С.-П., Гидрометеоиздат, 1991 кн.2, с.314-317.

26.Гаевский H.A., Моргун В.II. Использование вариабельной и замедленной флуоресценции в изучении фотосинтеза растений.// Физиология растений , 1993 Т.40, Вып. 1, С.119-127

27.Гаевский H.A., Шатров И.Ю., Гольд В.М. Флуоресцентный анализ пигментов .фитопланктона. Сб. Методические вопросы. Изучение первичной продукции планктона внутренних водоемов. С.-Петербург, Гидрометеоиздат, 1993 С. 101-109

28.Колмаков В.И, Гаевский Н.А, Гольд В.М., Доровских C.B., Коркин A.B. Изучение фитопланкона озера Шира. // ДЕП ВИНИТИ Краен, у-т, 1993 № 2669-В93, 20 с.

29.Колмаков В.И., Гаевский H.A., Гольд В.М., Дубовская О.П. Использование флуоресцентного метода для изучения продуктивности фитопланктона (на примере Кантатского водохранилища). // Гидробиологический журнал , 1993 Т. 29, N.5 С.88-95

30.Гольд В.М., Гаевский H.A., Попельницкий В.А., Шатров И.Ю., Колмаков В.И. Флуоресцентный анализ таксономических и функциональных характеристик фитопланктона Рыбинского водохранилища. // Деп. ВИНИТИ КГУ, Красноярск, 1994 N2548-B94, 8 с.

31.Гаевский H.A., Белоног Н.П., Борзых М.А., Горбанева Т.Б. Перспективы и ограничения использования флуоресценции при изучении сообществ водорослей.// В кн.:Эколого-физиологические исследования водорослей и их значение для оценки состояния вод. Ярославль, 1996 С.127-128

32.Гаевский H.A., Горбанева Т.Б. Изучение изменчивости пигментов водорослей на основе флуоресцентных характеристик отдельных клеток. Тез. междун. конф. по анатомии и морфологии растений (посвящ. 150-летию со дня рожд. И.П. Бородина) С.-Пб.: Диада, 1997 С.241-242 2-6

33.Колмаков В.И., Гаевский H.A., Иванова Е.А., Гольд В.М., Шатров И.Ю, Попельницкий В.А. Исследование суточной динамики вертикального распределения диатомовых водорослей при различном уровне инсоляции.// Экология, 1999 Т. 30, Вып. 4, С.230-233

34.Горбанева Т.Б., Гаевский H.A. Оценка состояния микроводорослей -естественной кормовой базы водоемов // Сб.: Проблемы и перспективы

рационального использования рыбных ресурсов Сибири, / Отв. ред. проф.

B.Н.Лопатин. Красноярск, 1999, С.290-295.

35.Gladyshev M.I., Emelianova A.Y., Kalachova O.S., Zotina T.A., Gaevsky N.A., Zhilenkov M.D. Gut content analysis of Gammarus lacustris from a Siberian lake using biochemical and biophysical methods // Hydrobiologia 2000. V.431.P. 155- 163.

36.Гаевский H.A., Колмаков В.И., Попельницкий В.А., Гольд В.М., Дубовская О.П. Оценка влияния светового фактора при флуоресцентном определении интенсивности фотосинтеза у планктонных микроводорослей // Физиология растений, 2000, Т.47,- №6.- С.930-935.

37.Колмаков В.И., Гаевский НА., Гладышев М.И. Изучение роста синезеленых микроводорослей, прошедших через кишечник Carasssius auratus (Т.) в воде цветущего водоема // Докл. Академии Наук. 2001. Т.376. №4. С. 563 - 565.

38.Колмаков В.И., Гаевский H.A., Дубовская О.П., Иванова Е.П. Вклад фитопланктона эвфотической и дисфотической зон в первичную продукцию пресноводного водоема // Гидробиологический журнал. 2002. 'Г.38. №1. С.12- 22.

39.Колмаков В.И., Гаевский H.A., Иванова Е.П., Дубовская О.П., Грибовская И.В., Кравчук Е.С. Сравнительное изучение эколого-физиологических характеристик Stephanodiscus hantzschii Grün, в периоды его «цветения» в водоемах рекреационного назначения // Экология. 2002. .

C.108-114.

40.Гаевский H.A. Общие представления о стрессе растений и действие факторов среды на фотосинтез // Экологическая биофизика Т.1. Фотобиофизика экосистем. -М.: Логос, 2002. С.239-283.

41.Gaevsky N.A., Zotina T.A., Gorbaneva T.B. Vertical structure and photosynthetic activity of Shira Lake phytoplankton // Aquatic ecology. 2002. V.36. Ño.l. P.165-178.

Благодарности

Выражаю признательность и благодарность своему учителю В.М. Гольду. Выражаю глубокую благодарность своим коллегам, принимавшим участие в сборе и обработке материалов: Белоног Н.П., Горбаневой Т.Б., Зотиной Т.А., Колмакову В.И., Попельницкому В А., Шатрову И.Ю. Искренне благодарю Шапошникова А.В за консультации при ^ статистической обработке материалов.

s I

Подписано в печать <е.ОЧ ОЬ Формат 60x84/16 Бумага тип. Печать офсетная

Усл. печ. л. 3.0. Тираж 100 экз. Заказ

Издательсткий центр Красноярского государственного университета

660041, Красноярск, пр. Свободный, 79

i t

?! \

2оо?-Д! 72 09 I

!) i

г t

¡i

•л

Содержание диссертации, доктора биологических наук, Гаевский, Николай Александрович

Введение

Глава 1. Флуоресценция хлорофилла а как инструмент исследования фотосинтеза

1.1.Основные сведения о флуоресценции фотосинтетических пигментов

1.2. Связь флуоресценции хлорофилла с фотосинтезом

1.3. Выделение фотохимической и нефотохимической компонент тушения флуоресценции

1.4. Флуоресцентные методы в изучении фитопланктона

Глава 2. Объекты и мета исследований. Методы и аппаратура для регистрации прижизненной флуоресценции клеток водорослей. Другие методы

Глава 3. Определение таксономической структуры альгоценоза на освнове флуоресценшых характеристик водорослей

3.1. Классификация водорослей и филогенетические связи

3.2. Групповые особенности пигментного состава водорослей 71 3.3 Флуоресцентные свойства водорослей основных систематических групп

3.3.1. Спектры испускания флуоресценции

3.3.2. Спектры возбуждения флуоресценции

3.3.3. Удельные выходы флуоресценции и их соотношения: лабораторные и природные альгоценозы

3.3.4. Удельные выходы флуоресценции и их соотношения: отдельные клетки

3.4. Выделение в структуре альгоценоза трех основных отделов водорослей (Chlorophyta, Cyanophyta и Bacillariophyta)

3.5. Визуализация решения системы линейных уравнений при дифференциальной оценке концентрации хлорофилла а фитопланктона

Глава 4. Определение валовой фотосинтетической продукции фитопланктона на основе вариабельной флуоресценции

Глава 5. Возможности флуоресцентного метода в оценке состояния альгоценозов

5.1. Контроль за развитием сине-зеленых водорослей - агентов цветения водоемов

5.2. Биотестирование

5.3. Изучение структурных и функциональных характеристик фитопланктона лечебного озера Шира 211 Заключение 242 ВЫВОДЫ 245 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение Диссертация по биологии, на тему "Критерии и методология оценки структурно-функционального состояния альгоценоза на основе флуоресцентного анализа"

Проблема охраны и использования воды приобрела в последние десятилетия огромное значение. Ситуация складывается так, что из существующих нагрузок на природную среду самая тяжелая будет приходиться на водные ресурсы. Социальный заказ на изучение водных экосистем стимулировал исследования биофизических и физиологических характеристик пресноводного фитопланктона.

Теоретическое обоснование и разработка методов мониторинга водных экосистем, обладающих пространственно-временным разрешением, адекватным задачам оперативного прогноза и управления, оцениваются как фундаментальная проблема.Энергетической основой функционирования водных экосистем являются фотосинтезирующие организмы микроводоросли, цианобактерии, зеленые и пурпурные серные бактерии. На изучение их жизненных показателей направлено большинство гидробиологических исследований. Биофизический подход к решению проблем современной гидробиологии и водной экологии заключается в разработке и развитию методов, позволяющих создать измерительную систему, адекватную по скорости действия быстроте изменений изучаемого объекта [Гительзон, Терсков, 1984].

Хлорофилл а стал главным показателем автотрофного звена водных экосистем, начиная с 30-х годов прошлого века [см. Phinney, Yentsch, 1985]. В рамках биофизического подхода к решению проблем современной гидробиологии и водной экологии, были разработаны методы, основанные на регистрации флуоресценции хлорофилла а - экстрактный [Lorentzen, 1967; Bordman, Thorn, 1971] и безъэкстрактный [Lorentzen, 1966; Kiefer, 19736; Loftus, Selinger, 1975] методы определения концентрации хлорофилла а, которые быстро завоевали популярность у океанологов. Были разработаны специальные бортовые и погружаемые приборы флуориметры [Карабашев, Зангалис 1971; Франк и др., 1983; Шавыкин, 1983; Черепанов, Левин, 1984;].

Одна из первых трудностей, с которой пришлось столкнуться исследователям фитопланктона и в океане и в поверхностных водоемах суши, было непостоянство коэффициента связи концентрации хлорофилла а и интенсивности флуоресценции водорослей. Дополнительные трудности возникли при изучении фитопланктона поверхностных вод, который по сравнению с морским фитопланктоном характеризуется большей пространственной и временной неоднородностью, большим диапазоном изменения концентрации хлорофилла а и биомассы клеток, большим количеством вариантов сочетаний действующих факторов.

В тоже время относительно небольшие по размерам водные экосистемы суши оказались привлекательными с точки зрения математического моделирования, поскольку обладали быстрым откликом на воздействие различных факторов [Degermendzhy et al., 2002]. На первое место в исследованиях вышли вопросы, связанные с изучением пространственной и временной гетерогенности структурно-функциональных характеристик фитопланктона и выявление обуславливающих эту гетерогенность факторов [Кожова, 1993]. Все возрастающий объем необходимой для понимания этих процессов информации сопровождается поиском интегрированных методов для одновременного изучения таких параметров, как концентрация хлорофилла а, таксономический состав альгоценоза, первичная продукция.

Учитывая важность структурно-функциональных показателей фитопланктона для оценки состояния всей водной экосистемы, особое значение приобрела методология. При разработке новых методов необходимо четко определить возможности и границы их применения.

Выбор основного регистрируемого параметра - флуоресценции хлорофилла - основан на следующих положениях: 1 — автором изучены механизмы влияния фотофизических и фотохимических реакций фотосинтеза на выход флуоресценции в изолированных хлоропластах и целых клетках; 2 - наиболее информативные флуоресцентные характеристики клеток водорослей могут быть зарегистрированы без нарушения их целостности; 3 - флуоресценция является неотъемлемым свойством фотоавтотрофов.

Диссертационная работа выполнена в Красноярском государственном университете в рамках Единого заказ-наряда и программы НОЦ «Енисей» REC002 Министерства образования Российской Федерации и АФГИР (США).

Цели и задачи работы. На основе исследования спектров действия и выходов прижизненной флуоресценции хлорофилла фитопланктона теоретически обосновать и апробировать методы количественной оценки таксономической структуры альгоценоза в терминах постоянной флуоресценции и концентрации хлорофилла, а также продукционного потенциала альгоценоза в терминах переменной флуоресценции и скорости выделения кислорода. На практике показать возможности возможно флуоресцентного метода в изучении альгоценозов.

Задачи работы:

- изучение спектров испускания и флуоресценции водорослей и определение показателей флуоресценции, отражающих таксономические различия водорослей на уровне их отделов;

- разработка математического аппарата для определения таксономической структуры альгоценоза на уровне трех экологически значимых для пресноводного фитопланктона отделов (Chlorophyta, Cyanophyta, Bacillariophyta), а также для графического представления визуализации) результатов анализа таксономической структуры альгоценоза, необходимого корректного использования флуоресцентного метода;

- проверка адекватности оценки общей концентрации хлорофилла а флуоресцентным и спектрофотометрическим методами; сопоставление результатов оценки таксономической структуры альгоценоза по дифференцированным на отделы значениям концентрации хлорофилла а и интенсивности флуоресценции с результатами соответствующей оценки по распределению биомассы отделов водорослей;

- определение зависимости удельной флуоресценции (Ф/Уклетки) у различных видов водорослей от объема клетки для оценки перспективности использования флуоресценции в качестве показателя биомассы;

- изучение связи вариабельной (индуцированной действием ингибитора диурона) флуоресценции и валового фотосинтеза (по скорости выделения кислорода) в модельных и природных альгоценозах и определение полуэмпирической зависимости между этими параметрами;

Основные положения, выносимые на защиту:

• 1. Статистически достоверная специфика спектров возбуждения флуоресценции хлорофилла а и фикобилинов, у представителей основных отделов пресноводного фитопланктона - Chlorophyta, Bacillariophyta, Cyanophyta достаточна для количественной оценки вклада каждой группы в сигнал флуоресценции и концентрацию хлорофилла а. Решена обратная задача — оценка таксономической т структуры фитопланктона на основе зарегистрированных характеристик спектров действия флуоресценции.

• таксономического разделения альгоценоза и полезна при определении значений коэффициентов, при которых количестве отрицательных решений системы минимально.

• таксономической структуры и валовой первичной продукции фитопланктона. Методика позволяет свести к минимуму влияние растворенных органических веществ и снимает проблемы определения валовой первичной продукции водной экосистемы при доминировании цианобактерий.

4. Разработана модель определения валовой первичной продукции микроводорослевого и цианобактериального планктона, основанная на действии ингибиторов фотосинтетического транспорта электронов и не требующая предварительного изучения параметров световой кривой фотосинтеза.

6. Разработанный флуоресцентный метод успешно применен и для изучения структуры глубинного максимума хлорофилла а и вертикального профиля валовой первичной продукции в стратифицированном меромиктическом водоеме без выраженной дисфотической зоны. Доказано, что глубинный максимум зеленых водорослей располагается между верхней границей термоклина и сероводородным придонным слоем. Цианобактерии распределены в кислородной и бескислородной зонах и их глубинный максимум расположен ниже максимума зеленых.

Научная новизна и теоретическая значимость работы

Впервые на основе флуоресцентного анализа дана количественная характеристика таксономической структуры фитопланктона до уровня трех групп отделов, объединенных по филогенетическому сходству состава фотосинтетических пигментов. Показателями структуры могут быть сигналы флуоресценции и концентрации хлорофилла я, относящиеся к каждой таксономической группе.

Впервые изучены характеристики спектров действия флуоресценции у единичных клеток более 40 видов микроводорослей. Установлена специфика параметров спектров действия флуоресценции, проявляющая объединить виды в три группы родственных отделов.

Впервые в рамках математического аппарата, используемого для разделения сигнала флуоресценции фитопланктона на таксономические составляющие, осуществлена визуализация расчетного алгоритма, упрощающая оценку достоверности полученных результатов, анализ возможных ошибок и настройку расчетных коэффициентов на таксономический состав фитопланктона конкретного водоема.

Теоретически обосновано и проверено экспериментально полуэмпирическое уравнение для определения валовой первичной продукции фитопланктона, на основе индуцированной ингибитором фотосинтетического электронного транспорта (диурон, симазин) вариабельной флуоресценции, концентрации хлорофилла а и облученности. Уравнение позволяет определять валовую первичную продукцию во всем диапазоне световой кривой фотосинтеза.

Показана возможность контроля за развитием цветения водоема сине-зелеными водорослями на основе регистрации отношения удельных выходов флуоресценции и оценки интенсивности цветения по количеству хлорофилла а сине-зеленых водорослей.

Обозначено новое направление биотестирования качества вод на основе флуоресцентного контроля за таксономической структурой альгоценоза, выступающего в качестве тест-системы.

Установлены зоны залегания глубинных максимумов зеленых водорослей и цианобактерий в период летней стратификации лечебного соленого озера Шира (р. Хакасия). Показана и объяснена структура вертикального распределения фитопланктона, при котором зеленые водоросли занимают верхние по отношению к цианобактериям горизонты. Установлен глубинный максимум валовой первичной продукции оз. Шира и определены его макро продукционные характеристики.

Создан оригинальный инструментарий для изучения флуоресценции фитопланктона поверхностных вод суши.

Практическая значимость работы

Разработаны и апробированы оптические установки и приборы: флуориметр (в нескольких модификациях, включая погружаемый вариант) для изучения характеристик спектра действия флуоресценции и вариабельной флуоресценции фитопланктона, установки для изучения спектров возбуждения и испускания флуоресценции суспензиями клеток водорослей и цианобактерий, а также для изучения основных характеристик спектров действия флуоресценции у единичных клеток.

Разработан метод оценки таксономической структуры фитопланктона на основе особенностей спектров действия флуоресценции (А.с. СССР, №1575681).

Совместно с Hi III «Тест» г. Красноярск разработаны и изготовлены малой серией прибора для изучения флуоресценции фитопланктона, которые на основе предварительных заявок распределены в научные и отраслевые институты (ИБФ СО РАН г. Красноярск, ИБВВ РАН г. Борок, ИБВВ РАН г. Тольятти, Гидробиологический институт НАН Украины, г.Киев, СИБРЫБНИИПроект).

• моря, Красноярского, Саянского, Рыбинского, Киевского, Кантатского водохранилищ, оз. Байкал и оз. Шира и др. Полученные на основе флуоресцентного анализа фитопланктона данные использованы при разработке математических моделей экосистем Кантатского водохранилища и оз. Шира.

• Предложения по практическому использованию материалов работы

Разработанные оптические приборы и методики могут стать основой мониторинга таксономической структуры и фотосинтетической активности фитопланктона, они приложимы для метода проточной цитометрии, незаменимы для экспрессной оценки появления цветения водорослей, динамики и степени его развития, могут применяться при контроле качества вод по отклику модельного альгоценоза на действие токсиканта. Данные о характере пространственного и временного распределения различных таксономических групп фитопланктона и уровня их валовой первичной продукции необходимы для математического моделирования водных экосистем.

Апробация работы

Основные результаты диссертации были представлены на III Координационном совещании по программе «Чистый Енисей» (Красноярск, 1983); I Всесоюзном биофизическом съезде (Москва, 1985); I Всесоюзной школе «Экологическая химия водной среды" (Кишинев, 1985; XXIX Всесоюзном гидрохимическом совещании «Состояние и перспективы развития методологических основ химического и биологического мониторинга поверхностных вод суши" (Ростов на Дону, 1987); III Всесоюзной конференции «Пробл. экологии Прибайкалья" (Иркутск, 1988); Совещании "Методы изучения первичной продукции пресноводного планктона" (Борок, 1988); Six national conference on biomedical physics and engineering with international participation (Sofia,. 1992); Международном симпозиуме «Антропогенная экология шельфа, устьев рек и лиманов» - (Одесса, 1992); Международной конференции "Фундаментальные и прикладные проблемы охраны окружающей среды"- ПООС- 95 (Томск, 1995); Научной конференции «Эколого-физиологические исследования водорослей» (Борок, 1996); 7 Всероссийском симпозиуме "Коррекция гомеостаза" (Красноярск, 1996); 7 съезде Гидробиологического общества РАН (Казань, 1996); Международной конференции по анатомии и морфологии растений, посвященной 150-летию со дня рожд. И.П. Бородина (Санкт-Петербург,

1997); Научных чтениях, посвященные памяти проф. Б.Г.Иоганзена "Состояние водных экосистем Сибири и перспективы их использования" (Томск, 1998); Международной конференции «Физиология растений -наука III тысячелетия» (Москва, 1999); IV Съезде общества физиологов растений России (Москва, 1999); II съезде биофизиков России (Москва, 1999); Научно-практической конференции "Проблемы и перспективы рационального использования рыбных ресурсов Сибири" (Красноярск, 1999); Третьей Верещагинской Байкальской конференции (г.Иркутск,2000); Международной конференции "Биоразнообразие и динамика экосистем в Северной Евразии" (Новосибирск. 2000); Конференция ИНТАС по результатам исследований озера Шира (Красноярск. 2000); VII Международном симпозиуме "Оптика атмосферы и океана"(Томск, 2000); V Всероссийской конференции по водным растениям «Гидроботаника 2000» (Борок, 2000); 8 Съезде гидробиологического общества РАН (г. Калинград, 2001); 8-th International Conference on Salt Lakes ( Zhemchuzhny, Republic of Khakasia, Russia, 2002); XXII Международной конференции молодых ученых «Биология внутренних вод: проблемы экологии и биоразнообразия» (Борок, 2002).

Выигранные гранты. Исследования по теме диссертации поддержаны грантами Минобразвания РФ: «Совершенствование методов оценки влияния загрязнений на фотоавтотрофное звено водных экосистем» (1997), Комплексный подход к оценке состояния водных экосистем малых рекреационных водоемов (1997); Федеральной целевой программы (ФЦП Интеграция): "Экспертиза, мониторинг, прогноз качества воды и лечебных свойств уникального сибирского озера Шира" (№73, 1998-2001), Российским фондом фундаментальных исследований РФФИ (№99-05-64333а)"Анализ влияния серного цикла на устойчивость экосистемы в меромиктическом водоеме (на примере озера Шира) (1999-2001); РФФИ №00-05079048 «Организация и проведение экспедиции на оз. Шира по изучению влияния серного цикла на устойчивость редуцированной системы в меромиктическом водоеме».(2000); Министерства образования РФ и Американсокго фонда гражданских исследований и развития (АФГИР) НОЦ «Енисей». CRDF REC-002 «Математическое моделирование динамики водных экосистем (р. Енисей, оз. Шира)» (19992002); Краевого фонда науки . «Организация данных и оценка связей биоты водных экосистем с многолетними флуоресцентными наблюдениями» (1997); В рамках единого заказ наряда Министерства образования РФ «Разработка критериев комплексной биологической оценки состояния природных экосистем и качества окружающей Среды» (1999-2002); Краевых и городских экологических программ ("Отработка методики оперативного биотестирования сточных вод промышленных предприятий г. Красноярска", "Разработка методов и аппаратуры комплексного оперативного мониторинга экосистем и их внедрение", "Разработка, формирование базы данных по биотестированию возвратных вод», «Создание объединенной базы данных по биотестированию и химическому составу возвратных вод предприятий Красноярского края», «Мониторинг гидробиологического режима глубоководного Красноярского водохранилища».

Личный вклад автора. Представленные в диссертации оригинальные флуоресцентные методы и аппаратура созданы лично автором или при его непосредственном участии и под его научным и техническим руководством. Автор лично принимал участие в постановке и проведения экспериментов, в проведении большинства полевых исследований, обработке, анализе и интерпретации результатов, путей их практической реализации, систематизации материала.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка литературы. Работа изложена на 284 страницах машинописного текста, иллюстрирована 16 таблицами и 66 рисунками. Список литературы включает 345 названий, из которых 230 на иностранных языках.

Заключение Диссертация по теме "Биофизика", Гаевский, Николай Александрович

выводы

1. Спектры испускания флуоресценции позволяют разделить фитопланктон на две группы - фикобилин-содержащие и лишенные фикобилинов виды. Полоса испускания флуоресценции хлорофилла а (680 нм) у цианобактерий по интенсивности сопоставима с полосой флуоресценции фикобилинов (650 нм).

3. Удельные выходы флуоресценции значительно варьируют у различных видов водорослей, зависят от интенсивности света и обеспеченности клеток азотом или глюкозой. Таксономически значимая специфика соотношений удельных выходов доказана кластерным анализом изученных видов водорослей и цианобактерий, установившего различия между следующими группами: 1 - зеленые и эвгленовые водоросли; 2 -диатомовые, динофитовые, желто-зеленые водоросли; 3 - сине-зеленые водоросли (планктонные формы) 4 - сине-зеленые водоросли, образующие пленки.

4. Определение вклада трех основных таксономических групп фитопланктона в концентрацию хлорофилла а или выход флуоресценции сообщества может быть сделано на основе решения систем алгебраических линейных уравнений, коэффициентами которых являются удельные выходы флуоресценции или их соотношение. Достоверность оценки таксономической структуры фитопланктона в терминах выходов флуоресценции выше, чем в терминах концентрации хлорофилла а.

6. Практическая значимость полученных на основе дифференциальной флуориметрии оценок доказана многочисленными результатами сопряженных измерений суммы концентраций хлорофилла а трех таксономических групп и общей концентрации этого пигмента, определенной спектрофотометрически, сырой биомассы клеток у исследованных таксономических групп фитопланктона.

8. Значимость предложенной методологии доказана результатами использования флуоресцентного метода в мониторинге цветения водоема сине-зелеными водорослями, биотестирования качества воды по характеру сукцессии в модельном и естественном альгоценозах и изучении автотрофного звена экосистемы лечебного озера Шира.

9. Установлен особый тип адаптации колониальной зеленой водоросли Bottriococcus braunii к существованию в поверхностных слоях озера Шира с крайне высокой нагрузкой растительноядного зоопланктона.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключении следует дать общую оценку предлагаемому новому направлению в изучении альгоценозов, основанному на регистрации спектральных свойств флуоресценции хлорофилла и ее вариабельной составляющей.

Проведенные исследования показали, что на основе флуоресценции фотосинтетических пигментов можно решать различные вопросы, связанные с таксономией и первичной продукцией альгоценозов.

Насколько глубоко флуоресцентный анализ позволяет раскрыть эти вопросы? Прежде всего, это выявление в составе альгоценозов таких водорослей, в состав пигментов которых входят фикобилины (Cyanophyta, Rhodophyta, Cryptophyta). Далее, это определение изменений на уровне пигментов светособирающего комплекса фотосистемы 2, которые могут быть связаны с мутациями на уровне ядерных генов и генов хлоропластов, адаптацией к количеству и качественному составу света, действием токсикантов. Следующим шагом может стать оценка изменения таксономического состава альгоценоза на уровне изменения соотношения отделов или групп отделов водорослей, у которых различия светособирающих пигментов закреплены генетически. Спектральный флуоресцентный анализ водорослей позволяет проводить таксономическую оценку альгоценоза по трем экологически значимым отделам - Chlorophyta, Bacillariophyta и Cyanophyta. Наконец, подход, основанный на регистрации вариабельной флуоресценции, позволяет определить потенциальную и реальную фотосинтетическую продукцию водорослей в экосистемах любого уровня трофности.

Неизбежно возникает вопрос, насколько получаемая с помощью флуоресцентных методов информация адекватна информации, которую дают стандартный методы определения численности и биомассы видов (или отделов) водорослей и их валовой первичной продукции.

Представленные в работе результаты свидетельствуют о высоком уровне адекватности. Вместе с тем, существуют и некоторые ограничения. Например, определение долей флуоресценции водорослей разных отделов, как показателя таксономической структуры альгоценоза, основано на предварительном анализе соотношений выходов флуоресценции у типичных представителей этих отделов. Различия реальных и модельных отношений снижают адекватность флуоресцентной оценки таксономической структуры альгоценоза. Различия могут стать еще заметнее, если вместо сигналов флуоресценции использовать дифференцированные по отделам значения концентрации хлорофилла а или бимассы водорослей. Адекватность полученных на основе флуоресцентного метода результатов также зависит от таксономической структуры альгоценоза. Показано, что близкие спектры возбуждения флуоресценции могут быть у водорослей разных отделов (например у зеленых и эвгленовых водорослей, диатомовых и динофитовых). Кроме этого при доминировании водорослей одной таксономической группы таксономическая дифференциация остальной части альгоценоза ограничена статистическими вариациями флуоресцентных параметров и должна рассматриваться на уровне предположения, а не окончательной оценки.

Предложенной эмпирическое уравнение для определения валовой первичной продукции учитывает основные факторы, которые участвуют в ее формировании: свет (энергетическую облученность), потенциальную фотосинтетическую активность водорослей и концентрацию хлорофилла а. Вместе с тем, связь между потенциальной фотосинтетической активностью и скоростью выделения кислорода при фотосинтезе может нарушаться при псевдоциклическом транспорте электронов, когда акцептором электронов является кислород, и поглощении кислорода в фотодыхании. Точность определение концентрации хлорофилла а на основе флуоресценции, также может влиять на результат определения первичной продукции. Высокий уровень корреляции между величинами первичной продукции, определенной предлагаемым флуоресцентным методом и одним из принятых в гидробиологии методов, можно ожидать, когда изменения концентрации хлорофилла а и вариабельной флуоресценции становятся выше их статистических вариаций.

Не вызывает сомнения, что методы, основанные на регистрации флуоресценции прежде всего будут востребованы теми, кто изучает водные экосистемы на надвидовых уровнях и теми, кто нуждается в быстром получении и обновлении информации. Напротив, флуоресцентные методы вряд ли в полной мере удовлетворят альгологов, изучающих разнообразие видов и их поведение в экосистеме. Для этой категории исследователей флуоресцентные методы могут быть полезными в выборе времени и места отбора проб при изучении динамических показателей апьгоценозов.

Библиография Диссертация по биологии, доктора биологических наук, Гаевский, Николай Александрович, Красноярск

1. Антал Т.К., Венедиктов П.С., Конев Ю.Н., Маторин Д.Н., Хаптер Р., Рубин Б.А. Определение вертикального профиля активности фотосинтеза фитопланктона флуоресцентным методом // Океанология, 1999. Т.39. №2. С.314-320.

2. Апонасенко А.Д., Сидько Ф.Я., Баканчина Л.А. Флуоресцентный метод и аппаратура для изучения пространственного распределения фитопланктона // Биология внутренних вод: Информ. Бюл. С.-Пб. 1995. №98. С.53-57.

3. Барашков Г.К. Сравнительная биохимия водорослей. М.: Изд-во Пищевая промышленность, 1972. 336 с.

4. Бекасова О.Д. Биохимия фикобилисом // Биофизика. 1993. Т.38. Вып. 6. С.1003-1025.

5. Биофизические основы оценки состояния водных экосистем (теория, аппаратура, методы, исследования) / В.Н. Лопатин, А.Д. Апонасенко, Л.А Щур. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2000. 360 с.

6. Боровиков В. STATISTICA искусство анализа данных на компьютере. Для профессионалов. Спб.: Питер, 2001. 656 с.

7. Брагинский Л.П., Величко Н.М., Щербань Э.П. Пресноводный планктон в токсической среде. Киев: Наукова думка, 1987. 180 с.

8. Бульон В.В., Никулина В.Н. Роль фитопланктона в процессах самоочищения в водотоках //В кн.: Гидробиологические основы самоочищения вод. Ленинград, 1976. С.15-24.

9. Буравлев Е.П., Сиренко Л.А. Использование тест-реакций для первичной оценки биологической активности некоторых металлов и радионуклеотидов// Физиология растений, 1994. 41. N2. С. 299-304.

10. Бурдин К.С. Основы биологического мониторинга. М.: изд-во Моск. ун-та, 1985. 158с.

11. Веселовский В.А., Веселова Т.В., Дмитриева А.Г. Метод биотестирования по определению флуоресценции водорослей с помощью портативного флуориметра // Методы биотестирования вод. Черноголовка, 1988. С. 35-42.

12. Веселовский В.А., Веселова Т.В. Люминесценция растений: Теоретические и практические аспекты. М.: Наука, 1990. 200 с.

13. Владимиров Ю.А. Потапенко А .Я. Физико-химические основы фотобиологических процессов. М.: Высшая школа. 1989. С.42.

14. Водоросли. Справочник / Вассер С.П., Кондратьева Н.В., Масюк Н.П. и др. Киев: Наукова думка, 1989.- 608 с.

15. Воропаева О.Г. Экологическая альгология. Ярославль, ЯГУ, 1988. 56с.

16. Гаевский Н.А., Моргун В.Н. Использование переменной и замедленной флуоресценции хлорофилла для изучения фотосинтеза растений // Физиология растений, 1993, т.40, №1, 136-145.

17. Гаевский Н.А., Шатров И.Ю., Гольд В.М. Флуоресцентный анализ пигментов фитопланктона // Методические вопросы изучения первичной продукции планктона внутренних водоемов. С.-Пб.б Гидрометеоидат, 1993, С. 101-109.

18. Гаевский Н.А., Шатров И.Ю., Гольд В.М., Попельницкий В.А. Изучение флуоресцентных характеристик у некоторых представителей Chlorophyta, Bacillariphyta, Cyanophyta. Сб. Экологические исследования водоемов Красноярского края. Красноярск, 1983. С.84-95.

19. Тапочка А.Д. Об адаптации водорослей. М.: Изд-во МГУ. 1981.

20. Гительзон И.И., Левин J1.A. Зондирование биолюминесцентного поля океана // Современные методы количественной оценки распределения морского фитопланктона. М., 1983.

21. Гительзон И.И., Тесков И.А. Биофизический подход к анализу экологических систем /В сб. Биофизические методы исследования экосистем. Новосибирск: Наука, 1984. С.3-5.

22. Гладышев М.И. Экспериментальные микроэкосистемы и их применение для изучения биодеградации легкоокисляемых токсикантов в пелагиали // Гидробиологический журнал, 1992. Т. 28. № 5. С. 68-77.

23. Гольд В.М., Гаевский Н.А., Григорьев Ю.С. Изучение соотношения быстрой и медленной компонент тушения флуоресценции хлорофилла а при нециклическом транспорте электронов // Studia biophysica, 1976. V. 54, №2. P. 139-146.

24. Гольд В.М., Гаевский Н.А., Григорьев Ю.С., Пузырь А.П. Фотохимическая активность и тушение флуоресценции хлорофилла в хлоропластах гороха // Биофизика, 1974. Т. 19. Вып. 2. С. 254-259.

25. Гольд В.М., Гаевский Н.А., Попельницкий В.А., Шатров И.Ю., Колмаков В.И. Флуоресцентный анализ таксономических и функциональных характеристик фитопланктона Рыбинского водохранилища. // Деп. ВИНИТИ КГУ, Красноярск, 1994 N2548-B94, 8 с.

26. Гольд В.М., Гаевский Н.А., Шатров И.Ю., Попельницкий В.А., Гехман А.В. Способ оценки таксономической структуры фитопланктона. А.с. 1575681. 1990. Юс.

27. Гольд В.М., Гаевский Н.А., Шатров И.Ю., Попельницкий В.А., Рыбцов С.А. Опыт использования флуоресценции для дифференциальной оценки содержания хлорофилла а у планктонных водорослей. // Гидробиологический журнал, 1986. Т. 22. N.3. С. 80 -85.

28. Гольд В.М., Шатров И.Ю., Попельницкий В.А., Колмаков В.И., Гаевский Н.А. Ассимиляционная активность хлорофилла (теоретические и методические аспекты) // Биология внутренних вод. 1996. № 1. С. 24-32.

29. Горюнова С.В., Ржанова Т.Н., Орлеанский В.К. Синезеленые водоросли: биохимия, физиология, роль в практике. М.: Наука, 1969. 289 с.

30. Григорьев Ю.С., Гольд В.М., Гаевский Н.А. Действие некоторых кофакторов электронной транспортной цепи фотосинтеза на фотоиндуцируемые изменения флуоресценции хлорофилла a in vivo и в модельных системах // Биофизика, 1972, Т.17. Вып. 5. С.850-855.

31. Громов Б.В., Титова Н.Н. Коллекция культур водорослей лаборатории микробиологии Биологического института Ленинградского университета // В кн.: Культивирование коллекции штаммов водорослей. Л.: 1982. С.3-27.

32. Громов Б.В., Титова Н.Н. Коллекция культур водорослей лаборатории микробиологии Биологического института Ленинградского университета // Культивирование коллекционных штаммов водорослей: межвузовский сборник. Ленинград, 1983. С. 3-27.

33. Гусев М.В., Никитина К.А. Цианобактерии. М.: Наука, 1979. 227 с.

34. Гутельмахер Б.Л. Метаболизм планктона как единого целого. Л.: Наука, 1986. 156 с.

35. Девяткин В.Г., Корнева Л.Г., Карпова Е.В., Митропольская И.В. Сезонная динамика фитопланктона в прибрежной зоне Рыбинского водохранилища.// В кн.: Биологическая продуктивность и качество воды Волги и ее водохранилищ. М: Наука, 1984. С. 149-151.

36. Дмитриева А.Г., Далланян Г.А., Лысенко Н.Л. Анализ функциональных показателей популяции водорослей в условиях накопления меди // Альгология, 1992. 2. N2. С. 30-36.

37. Дрюккер В.В., Домышева В.М., Шевелева Н.Г. и др. Гидрохимические и гидробиологические исследования Хантайского водохранилища. Новосибирск: Наука. 1986. С.46 80.

38. Евстигнеев В.Б., Прохорова Л.И. Об определении хлорофилла «а» и «Ь» в смеси без разделения компонентов // Биохимия, 1978. Т.ЗЗ. Вып.2.

39. Елизарова В.А. Скорости деления планктонных водорослей в прибрежье Рыбинского водохранилища // В кн.: Биологическая продуктивность и качество воды Волги и ее водохранилищ. М.: Наука, 1984. С. 151-161.

40. Заворуев В.В., Левин Л.А. Распределение хлорофилла в пресноводном водоеме в подледных условиях // Доклады АН, 1996. Т.348. №3. С.419-421.

41. Заворуев В.В., Левин Л. А., Гранин Н.Г. Распределение подледного и ледового фитопланктона озера Байкал // Докл. АН, 1995. Т.334. №5. С.705-708.

42. Зотина Т.А. Вертикальное распределение фитопланктона соленого озера Шира. // Гидробиологический журнал, 2000. Т.36. №1. С. 38-46.

43. Инге-Вечтомов Н.И., Чиркова Т.В., Батов А.Ю. Спектрофлуориметрические методы исследования биологическихобъектов // Методы изучения мембран раст. клеток. JL: изд-во ЛГУ, 1986. С. 142-167.

44. Калчев Р.К., Кочубей С.М., Гродзинский Д.М. Связь между флуоресценцией хлорофилла in vivo и продуктивностью сине-зеленой водоросли Anabaena variabilis // Гидробиол. ж., 1983. Т. 19. №.6. С.36-39.

45. Карабашев С.Г., Зангалис К.Л. К методике флуориметрического определения хлорофилла// Океанология, 1971. Т. 1. №4. С.735-738.

46. Карабашев С.Г., Флуоресценция в океане. Л.: Гидрометеоиздат. 1987. 200 с.

47. Каталог цветного стекла. Из-во «Машиностроение». М. 1967. С.38.

48. Киселев И. А. Водные и общие вопросы планктологии. (Планктон морей и континентальных водоемов). Л.: Наука. 1969. Т.2. 658 с.

49. Клевалек А.В., Фейзиев Я.М., Алахвердиев С.И., Шувалов В.А., Климов В.В. О природе переменной флуоресценции хлорофилла фотосистемы II высших растений // Биологические мембраны, 1991. Т.8. С.1053-1063.

50. Климов В.В., Алахвердиев С.И., Пащенко В.З. Измерение энергии активации и времени жизни флуоресценции хлорофилла фотосистемы 2 //ДАН СССР, 1978. Т.242. №.5, 1204-1208.

51. Кожова О.М. Стратегия изучения первичной продукции как начального звена продукционного процесса в водоеме // В кн.: Методические вопросы изучения первичной продукции планктона внутренних вод. СПБ.: Гидрометеоиздат, 1993. С.4-9.

52. Колмаков В.И., Гаевский Н.А., Гольд В.М., Дубовская О.П. Использование флуоресцентного метода для изучения продуктивности фитопланктона (на примере Кантатского водохранилища). // Гидробиологический журнал , 1993 Т. 29, N.5 С.88-95.

53. Колмаков В.И., Гаевский Н.А., Дубовская О.П., Иванова Е.П. Вклад фитопланктона эвфотической и дисфотической зон в первичную продукцию пресноводного водоема // Гидробиологический журнал. 2002. Т.38. №1. С. 12- 22.

54. Комаренко А.Е., Васильева И.И. Пресноводные диатомовые и синезеленые водоросли водоемов Якутии М.: Высшая школа, 1978. 347 с.

55. Комаренко А.Е., Васильева И.И. Пресноводные зеленые водоросли водоемов Якутии, М.: Наука, 1978. 284 с

56. Коновалов Б.В. Метод оценки интегральной первичной продукции по концентрации хлорофилла, показателю поглощения и пигментному индексу /Экосистемы Балтики в мае-июне 1984. По материалам 39-го рейса НИС «Академик Курчатов». М.: Наука. 1987. С.365-368.

57. Кренделева Т.Е. О структурной организации мембран хлоропластов // Вестн. МГУ. Сер. 16. Биология. 1985. № 4. С. 3-13.

58. Кузнецов И.Л., Лапшин А.И., Шавыкин А.А. способ измерения концентрации хлорофилла // А.с. 1193544А СССР. Заявл. 19.03.84. № 3722181/24-25, опубл. в Б.И., 1985, №43. МКИ G 01 N 21/64.

59. Лопатин В.Н., Апонасенко А. Д. Щур Л. А. // Кн.: Биофизические основы оценки состояния водных экосистем (теория, аппаратура, методы, исследования). Новосибирск. Изд-во Сибирского отделения Российской академии наук, 2000. 360 с.

60. Лысенко Н.Л. Динамика численности фитопланктона в модельных водоемах при внесении хлорида меди (Н)//Физиология и токсикология гидробионтов. Ярославль: ЯГУ, 1990. С. 74-80.

61. Лысенко Н.Л., Дмитриева А.Г. Влияние СиСЬ на пресноводный фитопланктон в условиях модельных экосистем // Актуальные проблемы современной альгологии. Киев: Наукова думка, 1987. С. 158-165.

62. Мамаев В.Н. Формы внутривидовой изменчивости древесных растений. М.: Наука, 1972. 284 с.

63. Медведь В.О. Взаимосвязь между хлорофиллом и биомассой водорослей // Укр. Ботанич. Журнал, 1985. Т.42. №2. С.113 115.

64. Методические указания по принципам организации системы наблюдений и контроля за качеством воды водоемов и водотоков на сети Госкомгидромета в рамках ОГСНК. Л.: Гидрометеоиздат, 1984, 39 с.

65. Методическое руководство по биотестированию воды РД 11802-90 // Госком СССР по охране природы. М., 1990. 52с.

66. Минеева Н. М., Попельницкий А.В. Определение фотосинтеза фитопланктона Рыбинского водохранилища флуоресцентным и кислородным методами // Биология внутр. вод. Инф. бюлл. № 88. Л.:Наука, 1990. С.20-24.

67. Михеева Т.М. Оценка продукционных возможностей единицы биомассы фитопланктона // Биологическая продуктивность эвтрофного озера. М.: Наука, 1970. С. 50-70.

68. Молекулярная фотоника Л.: Изд-во Наука, Л.О., 1970. С 5-24.

69. Мур Дж. В., Рамамурти С. Тяжелые металлы в природных водах. / Под ред. Ю.Сает. М., 1987. 286 с.

70. Номоконова В.И., Королева И.Г., Агенков И.В. Опыт использования флуоресцентного метода в исследованиях фитопланктона //Биология внутренних вод, 1995. N98. С. 65-69.

71. Определитель пресноводных водорослей СССР. Диатомовые водоросли. Выпуск 4. М.: Советская наука, 1951. 620 с.

72. Определитель пресноводных водорослей СССР. Зеленые водоросли. Выпуск 11. Ленинград.: Наука, 1988. 620 с.

73. Определитель пресноводных водорослей СССР. Синезеленые водоросли. Выпуск 2. Ленинград.: Наука, 1986. 360 с.

74. Отчет о НИР. Отработка методики оперативного биотестирования сточных вод промышленных предприятий г. Красноярска. 1991 (Рук)

75. Паршикова Т.В., Сиренко Л.А., Щеголева Т.Ю., Колесников В.Г. Экспресс контроль роста и физиологического состояния микроводорослей //Альгология, 2001. Т.П. №.3. С.403-413.

76. Патин С.А. Влияние загрязнения на биологические ресурсы и продуктивность Мирового океана. М.: Пищевая промышленность, 1979. 303 с.

77. Пименова М.Н., Гречушкина Н.Н., Азова Л.Г. Руководство к практическим занятиям по микробиологии. М.: изд-во МГУ, 1971. С. 115126.

78. Плохинский Н.А. Математические методы в биологии.М.: изд-во МГУ, 1978.344с.

79. Попельницкий В.А., Гольд В.М., Гаевский Н.А., Гольд З.Г. Погружаемый индуктофлуориметр прибор для определения интенсивности флуоресценции и функционального состояния фитопланктона. //Гидробиологический журнал, 1984 Т.20. N.l. С.88-92.

80. Практикум по физиологии растений / Под ред. Баславской С.С., Трубецковой О.М. М: Изд-во МГУ, 1964. 345с.

81. Рабинович Е. Фотосинтез. Т.1. М.: Изд-во Инностранная литература. 1951. 648 с.

82. Рабинович Е. Фотосинтез. Т.2. М.: Изд-во Инностранная литература. 1953. 651 с.

83. Раймонт Дж. Планктон и продуктивность океана: Том. 1. Фитопланктон, /пер. с английского. М.: Легкая промышленность, 1993. 568 с.

84. Рудкова А.Н., Ройтман А.А., Замараева Т.В. Действие кадмия на рост одноклеточной водоросли при различных значениях кислотности среды // Проб. экол. мониторинга и моделирования экосистем. 1988. 11. С. 172-178.

85. Саванина Я.Б., Адани А.Г., Лебедева А.Ф. Образование ванадий-тионеина клетками Anacystis nidulans при высоких концентрациях металла // Вестн. МГУ, 1995. Т. 16. № 1. С.32-37.

86. Седова Т.В., 1977 Основы цитологии водорослей, Изд-во Наука, Ленингр. отд., Л. 172 с.

87. Семенова Л.А. Фитопланктон Обской устьевой области и оценка его возможных изменений при изъятии части речного стока // Гидробионты Обского Бассейна в условиях антропогенного воздействия. Сб. науч. трудов ГосНИОРХ. Вып. 327. С.-Пб. 1995. С. 113-119.

88. Сигарева Л.Е. Спектрофотометрический метод определения пигментов фитопланктона в смешенном экстракте // В кн.: Методические вопросы изучения первичной продукции планктона внутренних водоемов. СПб.: Гидрометеоиздат, 1993. С.75-85.

89. Сидько Ф.Я., Апонасенко А.Д., Сидько А.Ф. Оптические методы и аппаратура для изучения пространственного распределения фитопланктона // Методические основы комплексного экологического мониторинга океана. М.: Гидрометеоиздат, 1988. С. 238-255.

90. Сидько Ф.Я., Франк Н.А., Щур А.А., Апонасенко А.Д. Исследование распределения хлорофилла фитопланктона Красноярского водохроанилища и р. Енисей. / В сб.: Оптические методы изучения океанов и внутренних водоемов. Новосибирск: Наука, 1979. С.297-299.

91. Синичина Л.Г. Вычисление объемов клеток диатомовых водорослей с использованием коэффициентов объемной плотности // Гидробиол. Ж., 1986. Т. 22. №1. С.56-59.

92. Синичина Л.Г. объемные характеристики овальных и конических форм клеток планктонных водорослей // Гидробиол. Ж., 1995. Т.31. №2.- С.103-108.

93. Сиренко Л.А., Сидько Ф.Я., Франк Н.А. и др. Вертикальное распределение хлорофилла в эвтрофном водоеме как интегральныйпоказатель соотношения продукционно-деструкционных процессов // Гидробиол. Ж., 1982. Т.18. №6. С.73-83.

94. Сорокин Е.М. Процессы миграции электронного возбуждения в фотосинтетическом аппарате растений // Автореф. дисс. . канд. физ.-мат. наук. Москва. 1972.

95. Сорокина Г.А. Гаевский Н.А., Чунаев А.С. Гольд В.М. Изучение индукции флуоресценции у мутантов Chlamydomonas reinhardii, лишенных хлорофилла б // Известия СО РАН, сер. Биол. наук, 1985. Вып. 1.С. 79-83.

96. Усенко Е.В., Татаренко Е.С. Некоторые биохимические показатели микроорганизмов при действии ионов меди // Вопр. сравн. физиологии и разработка теор. основ биотестирования. Ярославль, 1986. С. 121-130.

97. Фотосинтез / Под ред. Говинджи. М.: Мир, 1987. Т.1. 728 с. (Photosynthesis. V.l. Energy conversion by plant and bacteria. Ed. Govindjee. Academic Press 1982).

98. Фотосинтез и биопродуктивность: методы определения/ Под ред. Мокроносова А.Т. М.: ВО "Агропромиздат", 1989. 460 с.

99. Франк Н.А., Сидько Ф.Я., Луканев А.В., Апонасенко А.Д. Погружные одно- и двухлучевые флуориметры ПФл-1 и ПФл-2. // Сб.: Оптические методы изучения океанов и внутренних водоемов. Новосибирск: Наука, 1979. С.300-303.

100. Химический энциклопедический словарь / Гл. ред И.Л.Кнуянц. М.:Сов. Энциклопедия, 1983. 792 с.

101. Черепанов О. А., Левин Л. А. Влияние фитофагов на вертикальное распределение фитопланктона / В сб. Биофизические методы исследования экосистем. Новосибирск: Наука, 1984. С.66-72

102. Чунаев А.С., Мирная О.Н., Гаевский н.А. Изменчивость соотношения хлорофилл а/хлорофилл б у Chlamydomonas reinhardii // Вестник ЛГУ, 1982. №9. С. 98-102

103. Шавыкин А.А. О методике количественного определения хлорофилла «а» в морском фитопланктоне // В кн.: Исследования биологии, морфологии и физиологии гидробионтов,.Апатиты, 1983. С.28-34.

104. Шавыкин А.А., Кузнецов И.Л., Лапшин А.И. Способ измерения концентрации хлорофилла. А.с. 1193544 СССР // Бюлет. изобрет., 1985.

105. Шлык А.А. Определение хлорофиллов и каротиноидов в экстрактах зеленых листьев / Сб. Биологические методы в физиологии растений. М.: Наука, 1971. С. 154-170.

106. Эдварде Дж., Уокер Д. Фотосинтез СЗ и С4 растений: механизмы и регуляция. М.: Мир. 1986. С. 37.

107. Alpine А.Е., Cloern J.E. Differences in in vivo fluorescence yield between three phytoplankton size classes // J. Plankton Res. 1985. V.7. P. 381390.

108. Althuis I-J.A.,Gieskes W.W.C.,Villerius L.,Colijn F. Interpretation of fluorometric chlorophyll registration with algae pigment analisis along a ferry transect in the southern North Sea // Neth. J. Sea res.,1994. V.33. N.l. P.37-46.

109. Anderson D.H., Morel F.M.M. Cooper sensitivity to Gonyalax tomarensis II Limnol. and Oceanogr. 1978. V. 23. N.3. P. 283-295.

110. Anderson I.M., Barrett I. Chlorophyll-protein complexes of brown algae: P700 reaction centre and light-harvesting complexes // Chlorophyll Organisation and Energy Transfer in Photosynthesis. Amsterdam e.a. 1979. P. 81-96.

111. Atkins R., Rose Т., Brown R.S., Robb M. The Microcystis cyanobacteria bloom in the Swan River—February 2000 // Water Sci Technol., 2001. V.43.N.9. P.107-114.

112. Baber J. Biophysics of photosynthesis // Rep. Prog. Phys., 1978. V.41. P.1157-1199.

113. Baker J.A., Neilan B.A., Entsch В., McKay D.B. Identification of cyanobacteria and their toxigenicity in environmental samples by rapid molecular analysis // Environ. Toxicol., 2001. V.16. N.6. P.472-482.

114. Bald D., Kruip J., Rogner M. Supramolecular architecture of cyanobacterial thylakoid membranes: haw is the phycobilisome connected with the photosystems ? // Photosynth. Res., 1996. V.49. P.103-118.

115. Bannister, T.T. and Weidemann, A.D. The Maximum Quantum Yield of Phytoplankton Photosynthesis in situ II J. Plankton Res., 1984. V. 6. P. 275-294.

116. Bater S.S., Snow J. Fluorescence induction of chlorophyll-a for the physiological condition of pytoplankton and macroalgae. Ocean's 87. Proc. Ocean 7nt workplace Halifax Sept 28 - Oct. 1. 1987. V.3. P. 917 - 922.

117. Beardall J., Young E., Roberts S. Approaches for determining phytoplankton nutrient limitation // Aquatic Sciences, 2001. V. 63. N. 1. P. 4469.

118. Bertrand M., Schoefs B. Working with photosynthetic pigments: problems and precaution // Handbooks of Photosynthesis. Ed. M. Pessarakli. Marcel Dekker, Inc. New York, Basel, Hong Kong. 1997. P.151-174.

119. Beutler M., Witshire K.H., Meyer В., Moldaenke C., Luring C., Meyerhofer M., Hansen U.P. Dau H. A fluorometric method for the differentiation of algal populations in vivo and in situ II Photosyth. Res., 2002. V. 72. P. 39 53.

120. Biehller K., Fock H. Estimation of non-cyclic electron transport in vivo of Triticum using chlorophyll fluorescence and mass spectrometric 02 evolution // J. Plant Physiol., 1995. V. 145. P. 422-426.

121. 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 canadensis. II Photosynth. Res., 1990. V.25. P. 173-185.

122. Bilger, W., Bjorkman, O. Relationships among violaxanthin deepoxidation, thylakoid membrane conformation, and nonphotochemical chlorophyll fluorescence quenching in leaves of cotton (Gossypium hirsutum L.) // Planta 1994. 193, 238-246.

123. Bilger, W., Schreiber, U. Energy dependent quenching of dark level of chlorophyll fluorescence in intact leaves // Photosynth. Res., 1986. V.10. P. 303-308.

124. Boddy L, Morris C.W., Wilkins M.F., Tarran G.A., Burkill P.H. Neural network analysis of flow cytometric data for 40 marine phytoplankton species II Cytometry, 1994. V.15. N.4. P.283-293.

125. Bordman N.K., Thorn S.W. Sensitive fluorescence method for the determination of chlorophyll a/chlorophyll b ratio. // Biochem. et Biophys Acta, 1971. V.253. N.2. P.222-231.

126. Brack W., Frank H. Chlorophyll a fluorescence: a tool for the investigation of toxic effects in the photosynthetic apparatus // Ecotoxicol. Environ. Saf., 1998. V.40. N.(1-2). P.34-41.

127. Butler W.L., Kitajama M. Fluorescence quenching in photosystem II of chloroplasts //Biochem. et Biophys Acta. 1975. V. 376. P.l 16-125.

128. Butler W.L., Strasser R. Tripartite model for the photochemical apparatus of green plant photosynthesis // Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 1977. V.74. N.8. P.3382-3385.

129. Campbell D., Hurry V., Clarke A.K., Gustafsson P., Oquist G. Chlorophyll Fluorescence Analysis of Cyanobacterial Photosynthesis and Acclimation// Microbiol. Mol. Biol. Rev., 1998. V. 62. № 3. P. 667- 683.

130. Campbell J.W., Yentsch C.M. Variance within homogeneous phytoplankton populations, I: Theoretical framework for interpreting histograms // Cytometry, 1989. V.10. N. 5. P.587-595.

131. Campbell J.W., Yentsch C.M., Cucci T.L. Variance within homogeneous phytoplankton populations, III: Analysis of natural populations //Cytometry, 1989. V.10. N.5 P. 605-611.

132. Chengappa M.M., Pace L.W., McLaughlin B.G. Blue-green algae (Anabaena spiroides) toxicosis in pigs // J. Am. Vet. Med. Assoc., 1989. V.194.N.12. P.1724-1725.

133. Chiara Zurzolo C., Bowler C. Exploring Bioinorganic Pattern Formation in Diatoms. A Story of Polarized Trafficking // Plant Physiology, 2001. V. 127. P. 1339-1345.

134. Chrost R.J. Inhibitors produced by algae as an ecological factor affecting bacteria in water. II. Antibacterial activity of algae during blooms // Acta Microbiol. Pol. B. 1975. V.7. N.3. P.167-176.

135. Chunaev A.S., Ladygin V.G., Kornyushenko G.A., Gaevsky N.A., Mirnaya O. N. Chlorophyll b less mutants in Chlamydomonas reinhardii // Photosynthetica, 1987. V.21. N.3. P. 301-307.

136. Cohen Y. Jorgensen B.B., Padan E., Shilo M. Sulphide-dependent anoxigenic photosynthesis in the cyanobacterium Oscillatoria limnetica.// Nature, 1975. V. 257. P.489-492.

137. Cohen Y., Padan E., Shilo M. Facultative anoxygenic photosynthesis in the cyanobacterium Oscillatoria limnetica //J Bacteriol. 1975. V.123. N. 3. P.855-861.

138. Cosby B.J., Hornberger G.M. Identification of photosynthesis-light models for aquatic systems. I. Theory and simulation // Ecological Modelling, 1984. V.23. N.l. P.l-24.

139. Cote В., Piatt T. Day-to-day variation in th spring-summer photosynthetic parameters of coastal marine phytoplankton // Limnol. Oceanogr., 1983. V.28. P. 320-344.

140. Cucci T.L., Shumway S.E., Brown W.S., Newell C.R. Using phytoplankton and flow cytometry to analyze grazing by marine organisms // Cytometry, 1989. V. 10. N.5. P.659-669.

141. Cullen J.J., Render E.H. Contiuous measurement of the DCMU-induced fluorescence response of natural phytoplankton population // Marine biology, 1979. V.53.N.1. P.13-20.

142. Davies J.M., Williams P.J. Verification of 14C and 02 derived primary production measurementa using an enclosd ecosystem // J. Plankt. Res., 1984. V.6. P457-474.

143. Davies-Colley R.J., Vant W.N., Latimer GJ. Optical characterisation of natural waters by PAR measurement under changeable light conditions // N.ZJ. Mar. and Freshwater Res.,1985. V.18. N.4. P.455-460.

144. Degermendzhy A.G., Belolipetsky V.M., Zotina T.A., Gulati R.D. Formation of vertical heterogenety in the Lake Shira ecosystem: the biological mechanisms and mathematical model // Aquatic ecology, 2002. V. 36. N.2. P. 271-293.

145. Delphin E., Duval J.-C., Etienne A-L., Kirilovsky D. ApH-dependent photosystem II quenching induced by saturating, multiturnover pulse in red algae // Plant Physiol., 1998. V. 118. P.103-113.

146. Demers S, Davis K, Cucci T.L. A flow cytometric approach to assessing the environmental and physiological status of Phytoplankton // Cytometry, 1989. V.10. N. 5. P644-652.

147. Demers S, Kim J, Legendre P, Legendre L. Analyzing multivariate flow cytometric data in aquatic sciences // Cytometry, 1992. V.13. N.3. P. 291298.

148. Demers S., Therriault J.-C., Legendre L., Neveux J. An in vivo fluorescence method for the continuous in situ estimation of plankton photosynthetic characteristics //Mar. Ecol. Progr. Ser., 1985. V.27. P.21-27.

149. Demmig-Adams B. Carotenoids and photoprotection in plants: a role for the xanthophyll zeaxanthin // Biochim. Biophys. Acta, 1990 V. 1020. P.l-24.

150. Dijkman N.A., Kroon B.M. Indications for chlororespiration in relation to light regime in the marine diatom Thalassiosira weissflogii. // J Photochem Photobiol B, 2002. V. 66. No. 3. P.179-187.

151. Dittmann E., Neilan B.A., Borner T. Molecular biology of peptide and polyketide biosynthesis in cyanobacteria // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2001. V.57. N.4. P.467-473.

152. Dring M.J. Photocontrol of development in algae // Ann. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol., 1988. V.39. P.157-174.

153. Duarte C.M. Seagrass depth limits // Aquatic botany, 1991. V.40. N.4. P.363-377.

154. Dubinsky Z., Falkowski P.G., Wyman K. Light harvesting and utilization by phytoplankton //Plant. Cell Physiol.,1986. V.27. P.1335-1349.

155. Durnford D.G., Deane J.A., Tan S., McFadden G.I., Gantt E., Green B.R.A phylogenetic assessment of the eukaryotic light-harvesting antenna proteins, with implications for plastid evolution. // J Mol Evol., 1999. V.48. No. 1. P.59-68.

156. El Bissati K., Delphin E., Murata N., Etienne A., Kirilovsky D. Photosystem II fluorescence quenching in the cyanobacterium Synechocystis PCC 6803: involvement of two different mechanisms. // Biochim. Biophys. Acta, 2000. V.1457. N.3. P.229-242.

157. Erickson N.A., Kolodny N.H., Allen M.M. A rapid and sensitive method for the analysis of cyanophycin // Biochim. Biophys. Acta, 2001. V.1526. N.l. P.5-9.

158. Ernst В., Hitzfeld В., Dietrich D. Presence of Planktothrix sp. and cyanobacterial toxins in Lake Ammersee, Germany and their impact on whitefish (Coregonus lavaretus L.).//Environ. Toxicol. 2001;V.16. N.6. P.483-488.

159. Eskling, M., Arvidsson, P.-O., and Akerlund, H.-E. The xanthophyll cycle, its regulation and components // Physiol. Plant., 1997. V.100 . P. 806816.

160. Falconer I.R., Beresford A.M., Runnegar M.T. Evidence of liver damage by toxin from a bloom of the blue-green alga, Microcystis aeruginosa // Med. J. Aust. 1983. V.l. N.l 1. P.511-514.

161. Falkovski P.G., Kiefer D.A. Chlorophyll a fluorescence in phytoplankton: relationship to photosynthesis and bimass //J. Plankton Res. 1985. V.7. P.715-731.

162. Falkowski P.G., Owens T.G. Light-shade adaptation: two strategies in marine phytoplankton // Plant Physiol. 1980. V.66. P. 592-595.

163. Falkowski P.G., Wyman K., Ley A.C., Mauzerall D.C. Relationship of the steady state photosynthesis to fluorescence in eucariotic algae // Biochim. Biophys. Acta, 1986. V. 849. P. 183 -192.

164. Fischer W.J., Garthwaite I., Miles C.O., Ross K.M., Aggen J.B., Chamberlin A.R., Towers N.R., Dietrich D.R. Congener-independent immunoassay for microcystins and nodularins// Environ. Sci. Technol. 2001. V.35. N.24. P.4849-4856.

165. Flameling, I.A. and Kromkamp, J., Light Dependence of Quantum Yields for PSII Charge Separation and Oxygen Evolution in Eukaryotic Algae // Limnol. Oceanogr.,1998. VI. 43. P. 284-297.

166. Foy R.H. A comparison of chlorophyll a and carotenoid concentrations as indicator of algae volume // Freshwater Biology, 1987. V.l 7. N.2. P.237-250.

167. Frankel D.S., Olson R.J., Frankel S.L., Chisholm S.W. Use of a neural net computer system for analysis of flow cytometric data of phytoplankton populations // Cytometry, 1989. V.10. N.5. P.540-550.

168. Gaevsky N.A., Zotina T.A., Gorbaneva T.B. Vertical structure and photosynthetic activity of Lake Shira // Aquatic Ecology, 2002. V.36. N.2. P.165-168.

169. Galey F.D., Beasley V.R., Carmichael W.W., Kleppe G., Hooser S.B., Haschek W.M. Blue-green algae (Microcystis aeruginosa) hepatotoxicosis in dairy cows // Am. J. Vet. Res. 1987. V.48. N.9. P.1415-1420.

170. Ganf G.G., Oliver R.L. Vertical separation of the light and available nutrients as a factor causing replacement of green algae by blue-grenn algae in the plankton of a stratified lake. // J. Ecology, 1982. V.70. P.829-844.

171. Garlick S, Oren A, Padan E Occurrence of facultative anoxygenic photosynthesis among filamentous and unicellular cyanobacteria // J. Bacterid. 1977. V.129. N. 2. P.623-629.

172. Geel C., Versluis W., Snel J.F.H. Estimation of oxygen evolution by marine phytoplankton from measurement of the efficiency of photosystem II electron flow // Photosynth. Res., 1997. V.51. P.61-70.

173. Genty В., Briantais J., Baker N.R. The relationship between the quantum yield of photosynthetic electron transport and quenching of chlorophyll fluorescence//Biochim. Biophys. acta, 1989. V.990. N.l. P.87-92.

174. Gilroy D.J., Kauffman K.W., Hall R.A., Huang X., Chu F.S. Assessing potential health risks from microcystin toxins in blue-green algae dietary supplements // Environ. Health Perspect 2000. V.108. N.5. P.435-439.

175. Giovannoni S.J., Turner S., Olsen G.J., Barns S., Lane D.J., Pace N.R. Evolutionary relationships among cyanobacteria and green chloroplasts // J. Bacterid., 1988. V. 170. P.3584-3592.

176. Gladyshev M.I., Emelianova A.Y., Kalachova G.S., Zotina T.A., Gaevsky N.A., Zhilenkov M.D. // Hydrobiologia, 2000. V. 431. N.l. P.155-163.

177. Goosney D.L., Miller A.G. High rates of 02 photoreduction by the unicellular cyanobacterium Synechocystis PCC6803 as determined by the quenching of chlorophyll fluorescence // Can. J. Bot., 1997. V.75. P.394-401.

178. Gowrinathan K.R., Rao V.N.R. Physiological responses of some plankton diatoms to heavy metals // Indian J. Microbiol. 1989. N4. P. 293-302.

179. Grabowski В., Cunningham F.X. Jr, Gantt E. Chlorophyll and carotenoid binding in a simple red algal light-harvesting complex crosses phylogenetic lines. // Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 2001. V.98. N.5. P. 29112916.

180. Green B.R. Was "molecular opportunism" a factor in the evolution of different photosynthetic light-harvesting pigment system? // Proc. Nat. Acad. Sci., 2001. V.98. N.5. P.2119-2121.

181. Grossman A.R., Bhaya D., Apt K.E., Kehoe D.M. Light-harvesting complexes in oxygenic photosynthesis: diversity, control, and evolution //Annu Rev. Genet., 1995. V.29. P231-288.

182. Gugliemelli L.A. Isolation and characterization of pigment-protein particles from the light-harvesting complex of Phaeodactylum tricornutum // Biochem. et Biophys. Acta, 1984. V. 766. N.l. P. 45-50.

183. Hadas O., Pinkas R., Delphine E., Vardi A., Kaplan A., Sukenik A. Limnological and ecophysiological aspects of Aphanizomenon ovalisporum bloom in Lake Kinneret, Israel // Journal of Plankton Research, 1999. V. 21. P. 1439-145.

184. Hanelt D., Nultsch W. Field studies of photoinhibition slow non-correlation between oxygen and fluorescence measurement in Arctic red alga Palmaria pulmata// J. Plant Physiol., 1995. 145. N.l. P.31-38.

185. Harris G.P., The relationship between chlorophyll a fluorescence, diffuse attenuation changes and photosynthesis in natural phytoplankton population // J. Plankt. Res., 1980. V.2. P. 109-127.

186. Heaney S.I. Some observations on the use of the in vivo fluorescence technique to determine chlorophyll a in natural populations and cultures of freshwater phytoplankton // Frashwat. Biol., 1978. V.8. P. 115-126.

187. Hegseth E.N. Phytoplankton of the Barents Sea the end of a growth season // Polar Biol., 1997. V.17. P. 235 - 241.

188. Hilton J., Rigg E., Jawoski G. Algal identification using in vivo fluorescence spectra// J. Plankt. Res. 1989. V.ll. N.l. P. 65-74.

189. Hiripi L., Nagy L., Kalmar Т., Kovacs A., Voros L. Insect (Locusta migratoria migratorioides) test monitoring the toxicity of cyanobacteria // Neurotoxicology, 1998. V.19. N.4-5 P.605-608.

190. Hoch C., Owens H., Кок B. Photosynthesis and respiration // Arch Biochem. Biophys., 1963. V.101. P.171-180.

191. Hoffman K., College O. Chlorophyll fluorescence as a biological indicator of primary productivity // Plant Cell Physiology, 1997. V.37. N.5.

192. Hofstraat J.W., Peeters J.C.H., Snel J.F.H., Geel C. Simple determination of phosynthetic efficiency and photoinhibition of Dunaliella tertiolecta by saturating pulse measurements // Mar. Ecol. Prog. Ser., 1994. V.103.P, 187-196.

193. Holmes J.J., Weger H.J., Turpin D.H. Chlorophyll a fluorescence predict total photosynthetic electron flow to C02 of N03-/N02- under transient conditions // Plant Physiol., 1989. V.91. P.331-337.

194. Horton P., Hague A. Studies on the induction of chlorophyll fluorescence in isolated barley protoplasts: IV. Resolution of non-photochemical quenching. // Biochim. Biophys. Acta, 1988. V.932. P. 107— 115.

195. Ibelings B.W., Maberly S.C. Photoinhibition and the availability of inorganic carbon restrict photosynthesis by surface blooms of cyanobacteries // Limnol. Oceanogr., 1998. V.43. P.408-419.

196. Imamura N., Motoike I., Shimada N., Nishikori M., Morisaki H., Fukami H. An efficient screening approach for anti-Microcystis compounds based on knowledge of aquatic microbial ecosystem // J Antibiot (Tokyo) 2001. V.54. N.7. P.582-587.

197. Jeffrey S.W., Humphrey G.F. New spectrophotometric equations for determining chlorophyll a, b, Ci and c2 in the higher plants, algae and natural phytoplankton // Biochem. Physiol. Pflanzen., 1975. V.167. P. 191-194.

198. Jones L.W., Mayers J. Pigment variations in Anacystis nidulans induced by light of selected wavelenths // J. Phycol., 1965. V.l. N.l. P.7-14.

199. Kaiseva E., Zimanyi L., Laczko I. Effect of adaptation to high light intensity on the kinetics of energy transfer from phycobilisomes to photosystem II in Anabaena cylindrica // Eur. Biophys. J. 1988. V.l6. N.2. P.275 -278.

200. Kalacheva G.S., Gubanov V.G., Gribovskaya I.V., Gladchenko I.A., Zinenko G.K., Savitsky S.V. Chemocal analysis of Lake Shira water (19972000). //Aquatic Ecology, 2002. V. 36. N.2. P.123-141.

201. Kaplan, A. and Reinhold, L. C02 concentrating mechanisms in photosynthetic microorganisms // Ann. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol 1999. V.50. P.539-570.

202. Kehoe D.M., Grossman A.R. Complementary chromatic adaptation: photoperception to gene regulation // Semin. Cell Biol. 1994, V.5. №5. -P.303-313.

203. Keller A.A. Mesocosm studies of DCMU-enhanced fluorescence as a measure of phytoplankton phtosynthesis // Marine biology, 1987.V.96. P. 107114.

204. Kiefer D.A. Chlorophyll a fluorescence in marine centric diatoms: responses of chloroplasts to lihgt and nutrient stress. //Mar. Biol., 1973a. V.23. N.l. 30-46.

205. Kiefer D.A. Fluorescence priperties of natural phytoplankton population//Mar. Biol., 19736. V.22. P.265-269.

206. Kiefer D.A., Mitchell B.G. A simple, steady-state description of phytoplankton growth based jn absorbtion cross-section and quantum efficiency // Limnol. Oceanogr. 1983, V.28, P.770-776.

207. Klimov V.V., Klevanik A.V., Shuvalov V.A., Krasnovsky A.A //FEBS Lett., 1977, V.82. N. 1. P. 183-186.

208. Klimov V.V., Krasnovsky A.A. Pheophytin as the primary electron acceptor in photosystem 2 reaction centres // Photosynthetica, 1981. V. 15. P.592-609.

209. Kobayashi M. Algal carotenoid biosynthesis enhanced by active oxygen under environmental stress // Tanpakushitsu Kakusan Koso. 2001. V. 46. N.14. P.2073-2077.

210. Koblizek M., Masojidek J., Komenda J., Kucera Т., Pilloton R., Mattoo A.K., Giardi M.T. A sensitive photosystem II-based biosensor for detection of a class of herbicides // Biotechnol. Bioeng., 1998. V.60. N.6. P.664-669.

211. Kolber Z., Falkowski P.G. Use of active fluorescence to estimate phytoplankton photosynthesis in situ // Limnol. Oceanogr. 1993. V.38. P. 16461665.

212. Kolber Z.S., Prasil O., Falkowski P.G. Measurements of variable chlorophyll fluorescence using fast repetition rate techniques: defining methodology and experimental protocols // Biochim. Biophys. Acta. 1998. V.1367. N.(1-3). P.88-106.

213. Krause G.H., Vernotte C., Briantais J.-M. Photoinduced Quenching of Chlorophyll Fluorescence in Intact Chloroplasts and Algae. Resolution into Two Components //Biochim. Biophys. Acta. 1982. V. 679. P. 116-124.

214. Krause G.H., Weis E. Chlorophyll fluorescence as a tool in plant physiology. II. Interpretation of fluorescence signal // Photosynthesis Res. 1984,5, 139-157.

215. Krause, G.H., Laasch, H. Energy-dependent chlorophyll fluorescence quenching in chloroplasts correlated with quantum yield of photosynthesis // Z. Naturforsch. 1987, Bd. 42. P. 581-564.

216. Kroon B.M.A. Variability of photosystem II quantum yield and related processes in Chlorella pyrenoidosa (Chlorophyta) acclimated to an oscillation light regime simulating a mixed photic zone // J. Phycol., 1994. V.30. P.841-852.

217. Kroon B.M.A., Prezelin B.B., Schofield O. Chromatic regulation of quantum yields for photosystem II charge separation, oxygen evolution, and carbon fixation in Heterocapsa pygmaea 9Pyrrophyta) // J. Phycol., 1993. V.29. P. 453- 462.

218. Kulandaivelu G., Daniel H. Dichlorphenyldimethylurea (DCMU) induced increase in chlorophyll a fluorescence intensity an index of photosynthetic oxygen evolution in leaves, chloroplast and algae // Physiol. Plant., 1980. V.48. N.3. P.385-388.

219. Kyle D.J., Baker N.R., Arntzen C.J. Spectral characterization of photosystem 1 fluorescence at room temperature using thilakoid protein phosphorylation // Phobiochim. Photobiophys, 1983. V. 5. P.79-85.

220. Laasch, H. Non-photochemical quenching of chlorophyll a fluorescence in isolated chloroplasts under condition of stressed photosynthesis // Planta, 1987. V.171. P. 220-226.

221. Lavaud J., Rousseau В., Etienne A.L.In diatoms, a transthylakoid proton gradient alone is not sufficient to induce a non-photochemical fluorescence quenching. // FEBS Lett., 2002. V.523. N.(1-3). P.163-166.

222. Leboulanger C., Dorigo U., Jacquet S., Le Berre В., Paolini G., Humbert J.-F. Application of a submersible spectrofluorometer for rapid monitoring of freshwater cyanobacterial blooms: a case study // Aquatic Microbial Ecology, 2002. V. 30. P. 83 89.

223. Lederman T.C., Tett P. Problem in modelling the photosynthesis-light relationship for phytoplankton // Botanica marins. 1981. V.24. P.125-134.

224. Li Q., Canvin D.T. Energy sources for НСОЗ- and C02 transport in air-grown cells of Synechococcus UTEX 625 // Plant Physiol,.1998. V.116. No.3.P.l 125-1132.

225. Li W.K. Shipboard analytical flow cytometry of oceanic ultraphytoplankton / Cytometry, 1989. V.10. N.5. P.:564-79.

226. Li W.K., Dickie P.M. Monitoring phytoplankton, bacterioplankton, and virioplankton in a coastal inlet (Bedford Basin) by flow cytometry // Cytometry 2001. V.44. N.3. P.236-246.

227. Li Y., Zhang J., Xie J., Zhao J., Jiang L. Temperature-induced decoupling of phycobilisomes from reaction centers.//Biochim Biophys Acta 2001. V.1504. No.(2-3). Р.229-234.

228. Lichtenthaler H.K. Laser-induced chlorophyll fluorescence of living plants // Proc. of IGARSS 8b Symposium, Zurich, 1986, 1571-1579.

229. Lichtle C., Jupin H., Duval J.C. Energy transfers from photosystem II to photosystem I in Cryptomonas rufescens (Cryptophyceae). // Biochim Biophys Acta, 1980. V. 591 N. 1. P.: 104-121

230. Liotenberg S., Campbell D., Rippka R., Houmard J., de Marsac N.T. Effect of the nitrogen source on phycobiliprotein synthesis and cell reserves in a chromatically adapting filamentous cyanobacterium.// Microbiology, 1996. V.142 ( Pt 3). P.611-622.

231. Lizotte, M.P. and Priscu, J.C., Natural Fluorescence and Quantum Yields in Vertically Stationary Phytoplankton from Perennially Ice-Covered Lakes // Limnol. Oceanogr., 1994, V. 39, P. 1399-1410.

232. Loftus M.E., Carpenter J.H. A fluorometric method for determining chlorophyll a, b, and с // J. Mar. Res. 1971, V.29, N.2.

233. Loftus M.E., Seliger H.H., Some limitations of the in vivo fluorescence technique // Chesareak Sci., 1975. V.16. P. 79-92.

234. Long S.P., Humphries S., Falkowski P.G. Photoinhibition of Photosynthesis in Nature // Ann. Rev. Plant Mol. Biol., 1994. V. 45.№ 1. P.633-662.

235. Lorenzen C.J. A method for continuous measurement of in vivo chlorophyll concentration//Deep Sea Res., 1966. V.13. P.223-227.

236. Lorenzen C.J., Determination chlorophyll and pheopigments: spectrophotometric equation // Limnol., Oceanogr., 1967. V.12. N.2. P. 231236.

237. Lorenzen C.J., Jeffrey S.W. Determination of chlorophyll in sea-water // UNESCO technical papaers in marine sciences. Paris, 1980, N.35.20 p

238. Lu C.M., Chau C.W., Zhang J.H. Acute toxicity of excess mercury on the photosynthetic performance of cyanobacterium, S. platensis assessment by chlorophyll fluorescence analysis // Chemosphere, 2000. V.41. N.(1-2). P.191-196.

239. Machold O. Chlorophyll-protein of thylakoids from wild-tipe and mutant of barley (Hordeum vulgare L.) // Carlsberg Res. Commun, 1979. V. 44. P.253-262.

240. Mackay S.P., O'Malley P.J. Molecular modelling of the interaction between DCMU and QB-binding site of photosystem II // Z Naturforsch. C., 1993. V.48. N.(3-4). P.291-298.

241. MasojTdek J., Grobbelaar J.U., Pechar L., KoblTzek M. Photosystem II electron rate and oxygen production in natural waterblooms of freshwater cyanobacteria during a diel cycle // J. Plankton Res., 2001. V.23. N.l. P.57-66.

242. Merrill J.E., Mimuro N., Agura J., Fujita J., Light-harvesting for photosynthesis in four strains of the red algae Porphyra yesoensis having different phycobilin contents // Plant Cell Physiol, 1983. V.24. N.2. P.261-266.

243. Miller A.G., Espie G.S., Canvin D.T. The effects of inorganic carbon and oxygen on fluorescence in the cyanobacterium Synechococcus UTEX 625 // Can. J. Bot. 1991. V.69. N.5. P.l 151-1160.

244. Mimuro M., Fujita Y. Estimation of chlorophyll a distribution in the photosynthetic pigment systems I and II of the blue-green alga Anabaena variabilis.// Biochim. Biophys. Acta. 1977. V.459. N.3. P.376-389.

245. Mimuro M., Hirayama K., Uezono K., Miyashita H., Miyachi S. Uphill energy transfer in a chlorophyll d-dominating oxygenic photosynthetic prokaryote, Acaryochloris marina. // Biochim Biophys Acta 2000. V.1456. No.l. P.:27-34.

246. Montane M.H., Kloppstech K. The family of light-harvesting-related proteins (LHCs, ELIPs, HLIPs): was the harvesting of light their primary function? // Gene, 2000. V.258. N. (1-2). P.l-8.

247. Mullineaux C. W., Tobin M. J., Jones G. R. Mobility of photosynthetic complexes in thylakoid membranes.// Nature 1997. V. 390. P.421-424.

248. Murata N. Control of excitation transfer in photosynthesis: I Light induced change of chlorophyll fluorescence in Porphyridium cruentum // Biochim. et Biophys. Acta, 1969. V. 172. N.2. P.242-251.

249. Murata N., Sugahara K. Control of excitation transfer in photosynthesis: III Light-induced decrease of chlorophyll a fluorescence // Biochim. et Biophys. Acta, 1969. V. 189. N.2. P. 182-192.

250. Myers J., Graham J. R., Wang R. T. Light harvesting in Anacystis nidulans studied in pigment mutants.// Plant Physiol. 1980. V.66. P. 11441149.

251. Neubauer C., Schreiber U. The polyphasic rise of chlorophyll fluorescence upon onset of strong continuous illumination: I. Staurationcharacteristics and partial control by the photosystem II acceptor side // Z. Naturforsch. 1987. V. 42c. P. 1246-1254.

252. Niyogi K.K. Photoprotection revisited: genetic and molecular approaches. Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol., 1999. V.50. P. 333359.

253. Nusch E.A. Comparison of different methods for chlorophyll and phaeopigment determination. // Arch. Hydrobiol. Beih. 1980. V.14. P. 14—36.

254. Olson R.J., Sosik H.M., Chekalyuk A.M. Photosynthetic characteristics of marine phytoplankton from pump-during-probe fluorometry of individual cells at sea // Cytometry, 1999. V.37. N.l. P.l-13.

255. Olson R.J., Zettler E.R., Anderson O.K. Discrimination of eukaryotic phytoplankton cell types from light scatter and autofluorescence properties measured by flow cytometry // Cytometry, 1989.V.10. N.5. P.636-643.

256. Oquist G., Hajstrom A., Samuelson G. Richardson K. Chlorophyll a fluorescence an alternative method for estimating primary production // Mar. Biol., 1982/ V.68. N.l. P.71-75.

257. Oren A., Padan E., Malkin S. Sulfide inhibition of photosystem II in cyanobacteria (blue-green algae) and tobacco chloroplasts // Biochim Biophys Acta 1979. V.546. N. 2. P.270-279.

258. Orgen W.L. Photorespiration: Pathways, regulation and modification // Ann. Rev. Plant Physiol., 1984. V.35. P.415-442.

259. Palmisano A.C., Wharton R.A. Jr, Cronin S.E., Des Marais D.J. Lipophilic pigments from the benthos of a perennially ice-covered Antarctic lake. // Hydrobiologia. 1989. V.178. P. 73-80.

260. Papageorgiou G. C. The photosynthesis of cyanobacteria (blue bacteria) from the perspective of signal analysis of chlorophyll a fluorescence.// J. Sci. Ind. Res., 1996. V.5. P.596-617.

261. Patricia Miiller P., Li X.-P., Niyogi K.K. Non-photochemical quenching. A response to excess light energy // Plant Physiology, 2001, V. 125. P. 1558-1566.

262. Phinney D.A., Cucci T.L. Flow cytometry and phytoplankton // Cytometry, 1989, V.l0. N.5. P.511-521.

263. Phinney D.A., Yentsch C.S. A novel phytoplankton chlorophyll technique: toward automated analysis // J. Plankton Res. , 1985. V.7. N.5. P.633-642.

264. Pinto A.M., von Sperling, Moreira R.M. Chlorophyll-a determination via continuous measurement of plankton fluorescence: methodology development // Wat.Res. 2001. V.35. N.16. P.3977 -3981

265. Piatt Т., Gallegos C.L., Harrison W.G., Photoinhibition of photosynthesis in natural assemblages of marine phytoplankton // J. Mar. Res., 1980. V.38. P.687-701.

266. Pollingher U., Hadas O., Yacobi Y., Zohary Т., . Berman T. Aphanizomenon ovalisporum (Forti) in Lake Kinneret, Israel // Journal of Plankton Research 1998. V.20. P.1321-1339.

267. Prezelin B. Light reaction in photosynthesis // Can. Bull. Fish. AndAquat. Sci, 1981. V.210. P. 1- 43.

268. Prezelin В., Ley A.C. Photosynthesis and chlorophyll a fluorescence rhythms of marine phytoplankton // Mar. Biol., 1980. V.55. P.295-307.

269. Prezelin B.B., Sweeney B.M. Characterization of photosynthetic rhythmus in marine dinoflagellates // Plant Physiol., 1977. V.60. P. 388-392.

270. Prezelin B.B., Sweeney B.M. Photoadaptation of photosynthesis in Gonyaulax polyedra // Mar. Biol., 1978. V.48. N. 1. Р.27-35/

271. Reinikainen M., Hietala J., Walls M. Reproductive allocation in Daphnia exposed to toxic cyanobacteria // Journal of Plankton Research 1999. Vol 21, P.1553-1564.

272. Reiriz S., Cid A., Torres E. Different responses of the marine diatom Phaeodactylum tricornatum to copper toxicity I I Microbiologia. 1994. 10. N3. P. 263-272.

273. Rochaix J.-D. Assembly, Function, and Dynamics of the Photosynthetic Machinery in Chlamydomonas reinhardtii // Plant Physiology, 2001. V. 127. P. 1394-1398.

274. Roy S., Legrender J. DCMU-enhanced fluorescence as an index of photosynthetic activity in phytoplankton // Mar. Biol., 1979, V.55. N.l. P.93-101.

275. Roy S., Legrender J. Field studies of DCMU-enhanced fluorescence as an index in situ phytoplankton phosynthetic activity // Can. J. Fish. Aquat. Sci., 1980. V.37. P.1028-1031.

276. Samson G., Popovic R. Use of algal fluorescence for determination of phytotoxicity of heavy metals and pesticides as environmental pollutants // Ecotoxicol. Environ. Saf., 1988. V.16. N.3. P.272-278.

277. Samsonoff W.A., MacColl R. Biliproteins and phycobilisomes from cyanobacteria and red algae at the extremes of habitat. // Arch. Microbiol. 2001. V.176. No.6. P.400-405.

278. Samuelsson G., Oquist G. A method for studying photosynthetic capacity of unicellular algae based on in vivo chlorophyll fluorescence // Physiol. Plant., 1977. V40. N.2. P.315-319.

279. Sartory D.P., Grobbelaar J. U. Extraction of chlorophyll a from freshwater phytoplankton for spectrophotometric analysis // Hydrobiology, 1984. V.l 14. N.3. P.177-187.

280. Scherer S. Do photosynthetic and respiratory electron transport chains share redox proteins? //TIBS, 1990. V.15. P.458-462.

281. Schiller H., Senger H., Miyashita H., Miyachi S, Dau H. Light-harvesting in Acaryochloris marina—spectroscopic characterization of a chlorophyll d-dominated photosynthetic antenna system. // FEBS Lett 1997. V.410. N.(2-3). P.433-436.

282. Schmidt C. Actual standard and further development of an algal fluorescence bioassay// Ecotoxicol. Environ. Saf., 1983. V.7. N.3. P.276-283.

283. Schreiber U., Bijgersberg C.P., Amesz J. Temperature-dependent reversible changes in phycobilisome-thylakoid membrane attechment in Anacystis nidulans // FEBS Let., 1979. V.104.- N. 2. P. 327-331.

284. Schreiber U., Bilger W. III. Progress in chlorophyll fluorescence research: major developments during the past years in retrospect //Progress in Botany, V.54 Springer Verlag Berlin Heidelberg, 1993. P.l51-173.

285. Schreiber U., Krieger A. Two fundamentally different types of variable chlorophyll fluorescence in vivo // FEBS Letters, 1996 .V. 397. №.(2-3). P. 131-135/

286. Schreiber U., Normann K., Neubauer C., KlughammerC. Assessment og photosystem II photochemical quantum yield by chlorophyll fluorescence quenching analysis // Austr. J. Plant Physiol., 1995. V.22. P. 209 -220.

287. Schreiber U., Schiwa U, Bilger W. Continuous recording of photochemical and non-photochemical chlorophyll fluorescence quenchng with a new type of modulation fluorometer. Photos. Res.,. V.10. N.l. P.51-62.1986.

288. Schubert W.D., Klukas O., Saenger W., Witt H.T., Fromme P., Krauss N. A common ancestor for oxygenic and anoxygenic photosynthetic systems: a comparison based on the structural model of photosystem I. // J Mol Biol., 1998. V.280. No.2. P.297-314.

289. Sellner K.G., Lyons L., Perry E.S., Heimark D.B.Assessing physiological stress in Thalassiosira fluviatilis (Bacillariophyta) and Dunaliellatertiolecta (Chlorophyta) with DCMU-enhanced fluorescence //J. Phycol., 1982.V. 18. P.142-148.

290. Seppala J., Balode M. The use of spectral fluorescence method to detect changes in the phytoplankton community // Hydrobiolgia. 1998. V.363. P. 207-217.

291. Slovacek R.E., Hannan P.J. In vivo fluorescence determinations of phytoplankton chlorophyll a//Limnol. Oceanogr., 1977.V.22. P.919-925.

292. Sosik H.M., Chisholm S.W. Chlorophyll fluorescence from single cells: Interpretation of flow cytometric signals // Limnol. Oceanogr., 1989. V. 34. N. 8. P. 1749-1761.

293. Steemann Nielsen E. The use of radioactive carbon (C14) for measuring organic production in the sea // J. Cons. Int. Explor. Mer., 1952. V.18.P.117-140.

294. Steinberg C.E., Schafer H., Siedler M., Beisker W. Ataxonomic assessment of phytoplankton integrity by means of flow cytometry // Arch Toxicol Suppl., 1996. V.18. P.417-434.

295. Subramanian A., Carpenter E.J., Karentz D., Falkowski P.G. Bio-optocal properties of marine diazotrophic cyanobacteria Trichodesmium spp. I. Absorption and photosynthetic action spectra // Limnol. Oceanogr., 1999. V.44. N.3. P.608-617.

296. Sundberg В., Campbel D., Paimquist K. Predicting C02 gain and photosynthetic light acclimation from fluorescence yeild and quenching in cyano-lichens //Planta, 1997. V.201. P. 138 145.

297. Telor E., Malkin S.The photochemical and fluorescence properties of whole cells, spheroplasts and spheroplast particles from the blue-green alga Phormidium luridum.il Biochim. Biophys. Acta. 1977. V.459. N.2. P. 157-74.

298. Ting C. S.,. Owens T. G. Limitations of the pulse-modulated technique for measuring the fluorescence characteristics of algae. // Plant Physiol., 1992. V.100. P.367-373.

299. Tolomeyev A.P. Phytoplankton diet of Arctodiaptomus salinus (Copepoda, Calanoida) in Lake Shira (Khakasia) // Aquatic ecology, 2002. V.36. N.2. P.229-234.

300. Trask B.J., van den Engh G.J., Elgershuizen J.H. Analysis of phytoplankton by flow cytometry // Cytometry, 1982. V.2. N.4. P.:258-264.

301. Troussellier M., Courties C., Vaquer A. Recent applications of flow cytometry in aquatic microbial ecology // Biol. Cell 1993. V.78. N.(1-2). P.l 11-121.

302. Vincent W.F. Fluorescence properties of the freshwater phytoplankton: tree algal classes compared. // Brit. Phycol. J. 1983. V.l8. N.l. P.5-12.

303. Vincent W.F. Mechanisms of rapid photosynthetic adaptation in natural phytoplankton communities. I. Redistribution of exitation energy between photosystems I and II // J. Phycol., 1979. V.15. P. 429-434.

304. Vincent W.F. Mechanisms of rapid photosynthetic adaptation in natural phytoplankton communities. II. Capacity for non-cyclic electron transport//J. Phycol., 1980. V.16. P. 368-377.

305. Vincent W.F. Photosynthetic capacity measured by DCMU-induced chlorophyll fluorescence in an oligotrophic lake // Fresh-wat. Biol., 1981. V.ll. P.61-78.

306. Waldron J.C., Anderson J.M. Chlorophyll-protein complexes from thylakoids of mutant barley laking chlorophyll b // Eur. J. Bichem., 1979. V. 102. N. 2. P. 357-362.

307. Walsby, A.E. Modelling the daily integral of photosynthesis by phytoplankton: its dependence on the mean depth of the population // Hydrobiol., 1997. V.349. P.65-74.

308. Wei В., Sugiura N., Maekawa T. 2001; Alam Z.B., Otaki M., Furumai H., Ohgaki S. Direct and indirect inactivation of Microcystis aeruginosa by UV-radiation. // Water Res. 2001 V.35. N.4. P.1008-1014.

309. Wei В., Sugiura N., Maekawa T. Use of artificial neural network in the prediction of algal blooms // Water Res. 2001. V.35. N.8. P.2022-2028.

310. Whitton B.A. Algae as monitors of heavy metals//Algae as ecological indicators. Acad. Press. London, 1984. P. 257-281.

311. Wilhelm C., Kramer P., Wiedemann I. Die Lichtsammelkomplexe der verschiedenen AlgenstSmme . Phylogenetische Vielfalt eukaryotischer Photosynthese apparate // Biologie in unserer Zeit, 1987, V.17. Nr. 5, p.138-143.

312. Wilkins M.F., Boddy L., Morris C.W., Jonker R. A comparison of some neural and non-neural methods for identification of phytoplankton from flow cytometry data// Comput Appl Biosci., 1996. V.12. N.l. P.9-18.

313. Wolber P.K, Eilmann M., Steinback K.E. Mapping of the triazine binding site to a highly conserved region of the QB-protein // Arch. Biochem. Biophys., 1986. V.248. N.l. P.224-233.

314. Yemelyanova A.Yu., Temerova T.A., Degermendzhy A.G. Distribution of Gammarus lacustris Sars (Amphipoda, Gammaridae) in lake Shira (Khakasia, Siberia) and laboratory study of its growth characteristics // Aqutic ecology, 2002. V.36. N.l. P.245-256.

315. Yentsch C.S. Light attenuation and phytoplankton photosynthesis // In.:The physiological ecology of phytoplankton. Ed. I. Morris. Blackwell scientific publication. Oxford, e.a. 1980. P.95-127.

316. Yentsch C.S., Phynney D.A. Spectral fluorescence: an ataxonomic tool for studing the structure of phytoplankton population // J. Plankt. Res., 1985. Vol. 7.-№5.- P.617-632.

317. Yentsch C.S., Yensch C.M. Fluorescence spectral signatures: the characterization of phytoplankton populations by use of excitation .and emission spectra //J. Mar. Res., 1979. V. 37. N.2. P. 471-483.

318. Zotina T.A., Tolomeyev A.P., Degermendzhy N.N. Lake Shyra, a Siberian salt lake: ecosystem structure and function. 1 Major physico-chemical and biologycal features // Int. J. Salt lake Res.,1999. V.8. P.211-232.

Информация о работе

Гаевский, Николай Александрович
доктора биологических наук
Красноярск, 2002
ВАК 03.00.02

Диссертация

Критерии и методология оценки структурно-функционального состояния альгоценоза на основе флуоресцентного анализа - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы