3. Функциональные показатели иммобилизованных клеток

1. Концентрация зелёных пигментов

Концентрация хлорофилла a, b и c в клетках водорослей, иммобилизованных на вспененном полиэтилене в МЭСах представлена в таблице 4

Таблица 4 - Концентрация хлорофилла a, b и c в клетках водорослей, иммобилизованных на вспененном полиэтилене в МЭС-1 и МЭС-2.

Пигмент	МЭС - 1	МЭС - 2
	33 суток	23 суток	33 суток
хл А, мг/м2	40,08+0,37	26,01+2,05	22,95+2,3
хл В, мг/м2	0	5,54+0,59	3,87+0,24
хл С, мг/м2	4,78+0,11	Не определяли	4,3+0,42

Содержание хлорофилла а на ВПЭ в МЭС-1 на 33 сутки было максимально и составило 40,08+0,37, что соответствует средним значениям данного показателя для фитоперифитона малых рек Кольского полуострова, сформированного видами с нитчатой структурой таллома (Ulothrix zonata, Bulbochaete sp., Oedogonium sp., Spirogyra sp., Zygnema sp., Mougeotia sp.), которые изменялись от 28 до 88 мг/м² (Кумулайнен и др., 2009). В МЭС-2 по сравнению с МЭС-1 меньшая концентрация хлорофилла а на 33 сутки может быть объяснена наличием в экосистеме рыб вида - предпочитающие в естественных условиях питаться бентосом (Dussault, Kramer, 1981), а в аквариуме (МЭСе) водорослями в составе перифитона. Эта же причина может объяснять уменьшение концентрации пигментов от 23 к 33 суткам.

2. Биомасса иммобилизованных водорослей

Зарегистрированная концентрация хлорофилла а в составе иммобилизованных клеток позволяет рассчитать сырую биомассу клеток водорослей. Для этого необходимо использовать величину отношения β=Схл/В. Многочисленные исследования демонстрируют изменчивость этого показателя. В работе (Апонасенко, 2007) указан интервал изменения величины β от 0,1 до 9,7%. Средние значения β для реки Енисей составляли 1,33%, для Красноярского водохранилища – 0,54 %. Отношение хлорофилл/биомасса в перифитоне составляло от 0,18 до 0,49% (Кумулайнен и др., 2009). В качестве переводного коэффициента используются данные работы В.В. Бульона (1983). По его оценке, сделанной на основе большого количества измерений, среднее значение β равно 0,2%, или хлорофилл а составляет 1/500 часть от сырой биомассы клеток водорослей.

Ожидаемая суммарная сырая биомасса клеток водорослей составила в МЭС-1 и в МЭС-2, соответственно 20,0 и 11,4 г/м².

При необходимости от значений сырой биомассы можно перейти к сухой биомассе и рассчитать массовые доли углерода, азота, фосфора, а также тяжёлых металлов. Также на основе расчёта сухой биомассы можно определить способность к изъятию тяжёлых металлов из среды. Для этого потребуется провести дополнительные исследования.

3. Структурно-функциональные характеристики

Уровень флуоресценции водорослей связан с количеством пигментов в составе ФС-2. Показателем количества хлорофилла выступает Fm максимальный выход флуоресценции. Кроме этого флуоресценция хлорофилла даёт возможность определить таксономическую структуру исследуемого фитоперифитона и фотосинтетическую активность трёх основных отделов: синезелёных, зелёных и диатомовых водорослей.

Результаты оценки таксономической структуры в МЭС-1 и МЭС-2 в разные сроки приведены в таблице 5

Таблица 5 – Максимальный уровень флуоресценции иммобилизованных клеток водорослей

Отделы водорослей	Fm, отн. ед.
	МЭС - 1		МЭС - 2
	23 суток	33 суток	23 суток	33 суток
Синезелёные	405,3+69	472,3+30,6	316,6+178	169+44,4
Зелёные	0	0	331+331	855+282
Диатомовые	977,3+88,7	1023,3+5,6	3497+529,5	2527,6+621,5
Сумма	1382,6	1495,6	4144,6	3552

Функциональную активность иммобилизованных водорослей отражает скорость нециклического транспорта электронов (ETR) при фотосинтезе. Флуоресцентный анализ с использованием Imaging PAM позволяет определить ETR в мкмоль электроновм^-2сек^-1. Полученные в эксперименте значения ETR приведены в таблице ххх.

Таблица 6 – Максимальная скорость фотосинтетического транспорта электронов иммобилизованных клеток водорослей

Отделы водорослей	ETR, мкмоль электроновм‑2сек‑1 над чертой; г О2 м-2час-1 под чертой
	МЭС - 1		МЭС - 2
	23 суток	33 суток	23 суток	33 суток
Синезелёные	50,5±2,13 1,45	48,9±9,26 1,40	0	0
Зелёные			11,4±3,8 0,33	32,7±3,9 0,94
Диатомовые	17,1±1,09 0,49	19,3±0,78 0,56	21,2±3,78 0,61	20,9±3,13 0,60

Величина ETR может быть переведена в показатель валовой первичной продукции водорослей, которая в гидробиологических исследованиях выражается г О₂ м^-2час^-1 (Шира, 2006, перифитон Енисей). Переводной коэффициент от мкмоль электроновм^‑2сек^‑1 в г О₂ м^-2час^-1 определяли на основе следующих величин: 1 час = 3600 секунд, 1мкмоль = 10^-6 моль, M.m. О₂ = 32 г/моль, квантовый расход выделения 1 моля О₂ = 4 молям фотонов. Таким образом, 1 мкмоль электроновм^‑2сек^‑1 = 2,8810^-2 г О₂м^‑2час^‑1. Расчетные значения валовой первичной продукции водорослей приведены в таблице хх.

Полученные величины валовой первичной продукции иммобилизованных клеток уступают первичной продукции фитоперифитона р. Енисей (Ануфриева Т.Н. и др., 2003), но существенно превосходят продукцию фитоперифитона оз. Шира (Горбанева Т.Б. и др. 2006).

Иммобилизация хлореллы из накопительной культуры осуществляли в среде Тамия во вращающемся культиваторе. Результат иммобилизации показан на рисунке 4.

Рисунок 4 – Хлорелла, иммобилизованная на вспененном полиэтилене. Экспозиция 4 суток.

Заполнение поверхности кубиков клетками хлореллы было не полным, в отличие от клеток водорослей из МЭС-1 и МЭС-2 (рис. 3). Адгезия клеток хлореллы на ВПЭ была слабой. При слабом встряхивании часть клеток переходила в суспензию.

Максимальное количество хлорофилла а у иммобилизованных клеток хлореллы составляло 69,5±11,4 мг/м². В условиях иммобилизации хлорелла проявляла низкую фотосинтетическую активность – максимальный квантовый выход ФС2 составлял 0,262±0,032, максимальная скорость транспорта электронов – 0,69±0,14 мкмоль электроновм^-2сек^-1. По этим показателям полученная иммобилизованная культура хлореллы значительно уступает иммобилизованных клеткам водорослей из МЭСов (табл. 5,6).