Биофизические и оптические характеристики спикул морских глубоководных губок

• Автор: Галкина, Анна Николаевна
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 152 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Биоминералы морского происхождения формирование, структура и свойства

1.1. Морские глубоководные губки как перспективный объект исследований

1.2. Морфофункциоиальные особенности спикул морских глубоководных губок

1.3. Механизм формирования спикул и скелета губок

1.4. Физикохимические свойства спикул глубоководных губок

1.5.Оптические свойства спикул губок

1.6. Функционирование морских глубоководных губок

1.7. Выводы Глава 2. Материалы и методы исследования,

аппаратура и методики

2.1. Материалы для исследований
2.1.1. Отбор и фиксирование материала для исследований
2.1.2. Подготовка образцов для исследований
2.2. Аппаратура и методики исследований
2.2.1. Исследования морфолог ии спикул глубоководных губок
2.2.2. Исследование химического состава спикул губок
2.2.3. Растворение спикул глубоководных губок
2.2.4. Исследование материала спикул при нагревании
2.2.5. Исследования фазового состава и степени
гидратироманности материала спикул
2.2.6. Исследование волноводных характеристик спикул
2.2.7. Исследования спектральных характеристик спикул
2.2.8. Исследования по возбуждению спикул излучением
через боковую поверхность
2.2.9. Исследование распространения сверхкоротких импульсов в спикулах морских губок
2.2 Определение концентрации фотосинтстических пигментов в глубоководных губках
2.3. Методы расчетов структурных и оптических компонентов спикул
2.3.1. Методы расчетов кривых МУРР
2.3.2. Расчет потери световой мощности в спикулах Глава 3. Исследования морфологии, химического состава и физикохимических свойств спикул морских глубоководных губок
3.1. Морфология спикул морских глубоководных губок
3.1.1. Морфологические особенности губки РИегопета РарЬапт АтрЫсПзсозгба, НехасйпеШба
3.1.2. Особенности морфологии губки РИегопета 5.
АтрЫсЙ5соя1с1а, НехасйпсШба
3.1.3. Особенности морфологии глубоководных губок Нуаопета я1еЬо1с1у, Согопета яр. и 8епсо1орИия яр.
АтрЫсЙБалба, НехасйпеШба
3.2. Химический состав спикул морских глубоководных губок. Корреляция распределения химических элементов в спикулах губок и с их функциональным назначением
3.2.1 Исследования взаимодействия материала спикул с реактивами травления
3.2.2. исследования материала спикул методом рентгенофазового анализа
3.2.3. исследование спикул методом малоуглового рентгеновскою рассеяния
3.2.4. Рентгеновский энергодисперсионный микроанализ спикул глубоководных губок
3.3. Исследование влияния воды на структурные и физические свойства спикул
3.3.1. Исследования материала спикул методом ЯМР
3.3.2. исследование спикул глубоководных губок методом термогравиметрического анализа
3.3.3. исследования метериала спикул методом дифференциального термогравимстрического анализа ДТГА
3.4. Выводы
Глава 4. Оптические свойства спикул морских глубоководных губок
4.1. Светопроводящие свойства спикул морских глубоководных губок
4.2. Фотоннокристаллические свойства спикул морских глубоководных губок
4.3. Выводы
Глава 5. Симбионтичские ассоциации морских глубоководных губок и фоторецепторная гипотеза их жизнеобеспечения
5.1. Исследование симбиотической ассоциации морской глубоководной губки Ркегонета гаркания
5.2. Исследование природы излучения в системе жизнеобеспечения глубоководных губок
5.2.1. Исследование среды распространения излучения в глубоководных губках
5.2.2. Исследование оптических свойств ламинирующей оболочки спикул глубоководных губок
5.3. Выводы
Основные результаты и выводы Литература
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
СЭМ Сканирующая Электронная Микроскопия
АСМ Атомная Силовая Микроскопия
эдс Энергодисперсионная рентгеновская Спектроскопия
РФЛ Рентгенофазовый Анализ
МУРР Малоугловое Рентгеновское Рассеяние
ЯМР Ядерный Магнитный Резонанс
ДТГА Дифференциальный Термогравимстрический Анализ
ФК Фотонный Кристалл
ФЗЗ Фотонная Запрещенная зона
ЛИФ Лазерная Индуцированная Флуоресценция
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Приведен анализ работ по исследованиюморфологическим, структурным оптическим свойствам морских глубоководных губок и их структурных фрагментов спикул, а также определены перспективные направления исследований в области биологии, биофизики, оптики и технологии. Во второй главе приведено краткое описание методов, использованных в данной работе, а именно сканирующая электронная микроскопия СЭМ, рентгеновский эпергодисперсионный микроанализ ЭДС, зондовая атомносиловая микроскопия , флуоресцентная конфокальная микроскопия, оптическая спектроскопия твердых тел, рентгепофазовый анализ РФА, спектроскопия ядерномагнитного резонанса ЯМР, дифференциальный термогравиметрический анализ ДТГА, малоугловая рентгеновское рассеяние МУРР. Приведены схемы экспериментальных установок, методы подготовки образцов, расчеты структурных единиц спикул из спектров МУРР и оптических параметров из спектров пропускания. В третьей главе приведены результаты исследования морфофункциональной организации и физикохимических свойств спикул глубоководных губок. Комплексом методов проведены исследования морфологии и структурной организации морских глубоководных губок Н. Ьос1у и РИегопета эр. РИ. Раркапт, Согопета хр. Бепсо1оркш яр. По результатам исследований выявлены характеристические параметры структурной организации и найдена их взаимная корреляция. Исследования физикохимических свойства сникул свидетельствуют о наличии связи между степенью гидратирован пости оксида кремния в различных участках спикулы с физическими свойствами се материала, которые, в свою очередь, связаны с локальной концентрацией катионов Ыа и К Показано, что основным компонентом в материале спикул, определяющим стабильность их структуры и свойств является вода. В четвертой главе приведены результаты исследования оптических свойств спикул глубоководных губок. Исследованы светопроводящие свойства спикул глубоководных губок. Результаты исследований спикул свидетельствуют о стабильности структуры и существенном вкладе воды на спектральные характеристики их материала. Исследована модовая структура проходящего через спикулу излучения. Экспериментально показано, что для спикул глубоководных губок возможны несколько режимов распространения световой волны образование направляемых брэгговских мод и вытекающих мод, мощность которых затухает по мере распространения в спикуле. Доля брэгговских мод в общей интенсивности прошедшего света составляет 1 . Обоснована модель многослойного цилиндрического световода. Показано, что наличие в спикулах морских губок периодических аксиальных цилиндрических слоев размеров, способствует формирования фотоннокристаллического режима распространения по ним излучения, основанного на образовании запрещенных фотонных энергетических зон. При этом спикулы губок являются аналогами природных одномерных фотонных кристаллов. В пятой главе приведены результаты исследования пигментного состава и симбиотической ассоциации губки . Показано, наличие фотосинтетически активных симбионтов и оценены энергетические затраты губки. Обосновано двойное назначение спикул в губке обеспечение механической прочности, улавливание и доставка светового излучения к фотосинтезирующим симбионтам. На основе комплексных исследований выдвинута гипотеза о наличии в морской глубоководной губке . В заключении сформулированы основные выводы диссертационной работы. Кульчин Ю. Н Вознесенский С. С., Галкина А. Н., Дроздов А. Л., Гнедснков С. В., Курявый В. Г., Мальцева Т. Л., Чередниченко А. Н. Физикохимические свойства биоминералы 1ых структур кремнийсодержащих морских организмов. Вестник ДВО РАН. Т. К 1. С из перечня ВАЮ. Дроздов А. Л., Букин , Галкина А. Н., Голик С. С., Жукова М. В., Кульчин Ю. Н, Нагорный И. Г., Чербаджи И. И. Симбионтные цианобактерии в шестилучевой губке i i ii xii Сборник научных трудов Перспективные направления развития нанотехнологий на Дальнем Востоке России, Владивосток, Дальнаука, . С. . С.С. Вознесенский, А. Н. Галкина, . I. Мальцева. Физикохимические и структурные характеристики кремнийорганических спикул стеклянных морских губок тезисы 7ой Региональной Научной Конференции Физика фундаментальные и прикладные исследования, образование Владивосток, октября, .