Корреляционные соотношения биооптических компонент спектров лазерной индуцированной флуоресценции морской воды

• Автор: Салюк, Павел Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 116 с. : ил.

ГЛАВА I. ВОССТАНОВЛЕНИЕ БИООПТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МОРСКОЙ ВОДЫ ИЗ СПЕКТРОВ ЛАЗЕРНОЙ ИНДУЦИРОВАННОЙ ФЛУОРЕСЦЕНЦИИ (ЛИФ)
1.1. Метод лазерно-индуцированной флуоресценции
1.2. Процедура обработки спектров лазерно-индуцированной флуоресценции
1.3. Определение ошибок измерения биооптических компонент
спектров ЛИФ
ГЛАВА II. СПЕКТРЫ ФЛУОРЕСЦЕНЦИИ РАСТВОРЕННОГО ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА В МОРСКОЙ ВОДЕ
2.1. Определение флуоресцирующей части растворенного органического вещества (РОВ)
2.2. Сравнение характеристик спектров флуоресценции растворенного органического вещества с концентрационными измерениями РОВ
2.3. Природа флуоресценции растворенного органического вещества
ГЛАВА III. ИЗМЕРЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ХЛОРОФИЛЛА «А» В МОРСКОЙ ВОДЕ МЕТОДОМ ЛИФ
3.1. Соотношение между интенсивностью флуоресценции
хлорофилла «А» и концентрацией хлорофилла «А»
3.2. Исследование влияния суточных ритмов флуоресценции хлорофилла «А» на измерение его концентрации
ГЛАВА IV. АНАЛИЗ СООТНОШЕНИЙ БИООПТИЧЕСКИХ
КОМПОНЕНТ СПЕКТРОВ ЛИФ МОРСКОЙ ВОДЫ
4.1. Использование диаграмм рассеяния биооптических компонент спектров ЛИФ для исследования циклов воспроизводства РОВ клетками фитопланктона
4.2. Кластеризация фитопланктонных сообществ по соотношению биооптических параметров ЛИФ спектров
4.3. Анализ фитопланктонных сообществ по параметрам, характеризующим процессы воспроизводства РОВ
клетками фитопланктона
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Проблема мониторинга фитопланктонных сообществ приобретает, в настоящее время, особое значение в связи с актуальностью задач оценки биопродуктивности океана, а также явно выраженными климатическими изменениями на планете и все возрастающим антропогенным воздействием на морские экосистемы. Однако, мониторинг фитопланктонных сообществ подразумевает измерение параметров, характеризующих отдельные клетки и работу фотосинтетической системы на молекулярном уровне, но применительно к большим пространственно-временным масштабам [27, 39]. Для возможно более полного исследования ■ состояния фитопланктонных сообществ и воздействия процессов различной природы (включая антропогенные) на функционирование клеток фитопланктона необходимо определение целого набора параметров, таких как концентрации хлорофилла «А» и дополнительных пигментов, входящих в клетки, скорости электронного транспорта в реакции фотосинтеза, органического вещества, воспроизводимого в результате реакции фотосинтеза, концентрации наиболее важных элементов, входящих в состав клеток и т.д. Все это необходимо измерять оперативно и на больших морских акваториях, методы лазерной спектроскопии позволяют проводить подобные измерения [12, 19, 53].
В данной работе рассмотрены вопросы, связанные с применением метода лазерной индуцированной флуоресценции (ЛИФ) к исследованию воспроизводства органического вещества клетками фитопланктона. Это представляет большой интерес не только в связи с определением состояния морских экосистем, но и в связи с оценками той роли, которую играют клетки фитопланктона в глобальном цикле воспроизводства органического вещества на планете. Содержание растворенного органического углерода (РОУ) в океане соизмеримо по величине с содержанием С02 в атмосфере, а также составляет примерно 20% от общего органического вещества на Земле
Видно, что оценки коэффициентов корреляции существенно различны, достигая в некоторых случаях значений близких к единице. Также стоит отметить, что в тех случаях, когда наблюдается сильная линейная связь, наклон регрессионной прямой не постоянен и меняется в зависимости от района и времени проведения измерений [58, 62, 72]. По всей видимости, это связано с разной долей углеродосодержащего вещества во флуоресцирующем РОВ. Высокие коэффициенты корреляции характерны, в основном, для районов выхода речных вод (Залив Флорида, Тирренское море, Мексиканский залив, выход вод р. Рона, Лионский залив, залив Lingyang, Чесапикский залив). В шельфовых и открытых морских водах коэффициент корреляции понижается (Индийский океан, побережье Перу, открытые воды в [72], шельфовые воды в [58]). Интересно сравнение, проведенное в работе [62], где коэффициент корреляции в Мексиканском заливе был ниже в Апреле по сравнению с Июнем (при этом в Апреле наблюдается большая биологическая активность). Об отсутствии связи между ИФРОВ и Сорг в районах с высокой биологической продуктивностью говорится и в работе [26].
Особый интерес представляют результаты совместных измерений интенсивности флуоресценции РОВ и биохимических определений, выполненных в восточной части Тихого океана [25]. В 124 пробах воды, взятых на различных станциях, определялось содержание белков, углеводов, липидов, органического углерода РОВ методом мокрого сжигания (Сорг) и как сумма биохимических фракций (£Сорг) (таблица 2.2.2.). Результаты наблюдений были разбиты на четыре группы парных выборок. Первая включала данные из подповерхностного квазиоднородного слоя, вторая - из слоя с верхней границей сезонного термоклина, третья - из слоя с его нижней границы и четвертая - из слоя под сезонным термоклином.