Флуоресцентная диагностика трофометаболических взаимодействий гидробионтов

• Автор: Колмаков, Владимир Иннокентьевич
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 355 с. : ил

1.1. Основные представления о флуоресценции хлорофилла микроводорослей.

1.2. Определение таксономического состава микроводорослей

на основе флуоресцентной диагностики

1.3. Использование флуоресценции для изучения первичной

продукции фитопланктона.

1.4. Использование флуоресценции для изучения трофометаболических взаимоотношений растительноядных

гидробионтов и фитопланктона

1.5. Основные направления использования флуоресцентных

методов в исследованиях водных экосистем

1.6. Резюме.

ГЛАВА 2. Характеристика районов работ.

2.1. Пруд Бугач.
2.2. Пруд Лесной
2.3. Залив Кантегирская Сосновка Саянского водохранилища
2.4. Кантате кое водохранилище
2.5. Красноярское водохранилище.
ГЛАВА 3. Методы исследований
3.1. Методика полевых исследований и камеральная обработка проб
3.2. Определение концентрации хлорофилла а микроводорослей
3.3. Эксперименты по изучению трофометаболических взаимодействий фитопланктона и рачкового зоопланктона
3.4. Трехлучевая эпифлуоресцентная диагностика клеток микроводорослей
3.5. Эксперименты по изучению роста синезеленых микроводорослей в воде из цветущего и нецветущего водоемов.
3.6. Эксперименты по изучению роста акинет синезеленых микроводорослей в воде из цветущего и нецветущего водоемов
3.7. Эксперименты по изучению транзитного стимулирующего влияния карасей на рост синезеленых микроводорослей.
3.8. Статистическая обработка материалов
ГЛАВА 4. Флуоресцентная оценка вклада отдельных таксономических
групп и фракций планктонных микроводорослей в первичную продукцию фитопланктона
4.1. Теоретические предпосылки возможности расчета первичной
продукции отдельных таксономических групп микроводорослей на основе СФД
4.2. Эффективность использования света в области ФАР отдельными таксономическими группами микроводорослей.
4.2.1. Эффективность использования света в области ФАР фитопланктоном Кантатского водохранилища
4.3. Связь световых кривых вариабельной флуоресценции с типами
профиля вертикального распределения хлорофилла микроводорослей.
4.4. Связь энергетической эффективности хлорофилла а с таксономической структурой фитопланктона
4.5. Апробация расчетных методов оценки первичной продукции отдельных таксономических групп микроводорослей.
4.5.1. Модификация основного расчетного метода определения первичной продукции фитопланктона на основе СФД.
4.5.2. Сравнительное определение первичной продукции флуоресцентными и скляночным методами.
4.6. Продуктивность фитопланктона евфотической и дисфоти
ческой зон пруда Лесной.
4.6.1. Вклад фитопланктона дисфотической зоны в общую первичную продукцию
4.6.2. Структурнофункциональные характеристики фитопланктона евфотической и дисфотической зон.
4.7. Флуоресцентная диагностика суточной динамики вертикального распределения и фотосинтетической активности
фитопланктона
4.7.1. Фотозависимые вертикальные миграции диатомовых микроводорослей в заливе Кантегирская Сосновка Саянского водохранилища
4.7.2. Суточная динамика вертикального распределения ДФлФлм и Схл.а синезеленых микроводорослей в условиях Кантатского водохранилища.
4.8. Резюме.
ГЛАВА 5. Изучение трофометаболических взаимодействий водных
животных и фитопланктона
5.1. Проверка гипотезы трофического каскада расчетными метода
ми основанными на теории продукционной гидробиологии.
5.2. Флуоресцентная диагностика микроводорослевого питания
рачкового зоопланктона.
5.2.1. Микроводорослевое питание i ii в периоды доминирования синсзсленых микроводорослей
5.2.2. Микроводорослевый спектр питания ii
5.3. Флуоресцентная диагностика ритмики микроводорослевого
питания рачкового зоопланктона.
5.3.1. Суточные ритмы микроводорослевого питания природной
популяции ii
5.3.2. Околочасовые ритмы микроводорослевого питания лабораторной культуры ii .
5.4. Флуоресцентная диагностика экскреторного и транзитного влия
ния животных гидробионтов на фотосинтетическую активность
микроводорослей
5.4.1. Изучение экскреторного и транзитного влияния i тасгосора на фотосинтетическую активность и рост vi.
5.4.2. Изучение экскреторного и транзитного влияния i ii на фотосинтетическую активность синезеленых в условиях цветущего евтрофного водоема
5.4.3. Эпифлуоресцентное изучение физиологического состояния транзитных клеток микроводорослсй
5.5. Транзитное стимулирующее влияние планктоядных рыб на
фотосинтетическую активность и рост синезеленых
микроводорослей
5.5.1. Рост колоний ii i прошедших через кишечник i в воде пруда Бугач
5.5.2. Изучение возможных механизмов стимулирующего влияния на рост синезеленых их транзита через кишечник i .
5.6. Резюме
ГЛАВА 6. Использование системы флуоресцентной диагностики для
изучения причин возникновения цветения фитопланктона континентальных водоемов.
6.1. Изучение роли общего химического состава воды и донных отложений в инициации массового развития синезеленых микроводорослей в континентальных водоемах.
6.1.1. Рост и выживание синезеленых микроводорослей в экспериментах в водах цветущего и нецветушего водоемов
6.1.2. Прорастание акинет синезеленых микроводорослей из донных отложений в водах цветущего и нецветущего водоемов.
6.1.3. Прорастание перезимовавших акинет синезеленых микроводорослей из донных отложений в водах цветущего и нецветущего водоемов.
6.2. Изучение ЗгерИапосИясш Ьапг5ски в периоды массового развития в условиях разнотипных водоемов.
6.3. Резюме
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
ВВЕДЕНИЕ


В этих условиях в момент переноса энергии возбуждения РЦ находится в открытом состоянии. Определение Флм также сопряжено с выполнением ряда условий. Для изолированных мембран хлоропластов, лишенных экзогенного акцептора электронов, близкий максимальному уровень флуоресценции достигается на свету средней и высокой интенсивности Втм2. В протопластах и целых клетках для регистрации Флм необходимо блокировать электронный транспорт на акцепторной стороне ФС диуроном либо создать восстановительные условия например, атмосфера без . Втм , i, . Достоинства различных методов регистрации Флм рассмотрены в обзоре Гаевский, Моргун, . Переменная составляющая ФлмФл0 в литературе получила название вариабельной флуоресценции ДФл. Она соответствует той части энергии света, которая используется в процессе фотосинтеза. Вариабельная флуоресценция имеет видовую специфичность, поэтому ее величина не может быть универсальным показателем фотосинтетической активности для представителей отдельных таксономических групп микроводорослей. ДФлФлм. ДФлФлм КрЬКгККрЬ 1. Кг, Кс1, КрИ константы скорости излучательной флуоресценция, безизлучательной тепловая диссипация, фотохимической первичное разделение зарядов в РЦ дезактивации возбуждения. Значения этих констант определяются молекулярной организацией РЦ ФСН и, вероятно, не зависят от таксономической принадлежности микроводорослей. Средняя величина АФлФлм у планктонных микроводорослей в норме близка 0. В целом ряде работ было показано, что эффективность разделения зарядов в РЦ ФС снижается при наступление неблагоприятных условий Маторин, Венедиктов, Ко1Ьег е а. Вавилин и др. В стационарных условиях протекания фотосинтеза уровень флуоресценции определяют величины фотохимической и нефотохимической компонент тушения, связанные, соответственно, со степенью восстановленности первичного акцептора электрона 3А и электрохимическим градиентом ионов Нч на мембранах тилакоидов ег а1. Тушение флуоресценции, непосредственно связанное с окислительновосстановительным состоянием 0А, принято называть фотохимическим яд. Тушение флуоресценции, не связанное напрямую с изменением состояния СА, называется нефотохимическим. Основную часть нефотохимического тушения во временном диапазоне составляет энергетическое тушение яе, вызванное увеличением скорости безызлучательной дезактивации возбуждения в антенне или реакционном центре ФСИ и возникающее при повышении ДрН на тилакоидной мембране выше определенного значения Кузнецова и др. Гольд и др. Первый из указанных подходов ограничен уровнем изолированных протопластов, поскольку в целых клетках и тканях регистрируемая кинетика флуоресценции характеризует не столько компоненты тушения, сколько процесс диффузии ингибитора в клетку. Второй позволяет изучать состояние фотосинтетического аппарата на органоидном, тканевом и клеточном уровнях. Оба подхода нашли практическое применение для определения фотосинтетической активности фитопланктона Попельницкий и др. Маторин и др. Несмотря на более чем шестидесяти летнюю историю использования измерений флуоресценции в научной практике, полной теории индукции флуоресценции не существует и исследователям часто трудно точно интерпретировать флуоресцентные данные, особенно, полученные на основе воздействия импульсного света высокой мощности. Отсутствие теории, детально объясняющей природ индукции флуоресценции хлорофилла, позволила с некоторой долей сарказма сформулировать вопрос Не настало ли время выбросить ваш аппаратуру для получения индукции флуоресценции хлорофилла Однако, по мнению подавляющего большинства исследователей, профессионально занимающихся вопросами анализа состояния дел в области флуоресцентного диагностирования структуры и функции растительных организмов, ситуация с теорией будет исправлена в ближайшее время . Необходимо только больше усилий направить на разработку новых модификаций флуоресцентного метода и проведение комплексных фундаментальных исследований но изучению связи флуоресценции со структурой фотосинтетического аппарата зеленых растений , .