Морской гидрофизический институт РАН, РФ, г. Севастополь, ул. Капитанская, 2
E—mail: sa.sholar@mail.ru
DOI: 10.33075/2220-5861-2018-4-17-26
УДК 681.3.06; 535.8; 557.583; 578.4(262.5)
Реферат:
Оптические методы широко используются в системах мониторинга различных акваторий в связи с присущей им оперативностью получения информации о состоянии водной среды. Данные, получаемые в ходе оптических исследований, используются гидрологами, гидробиологами и другими специалистами, чьи интересы связаны с оптикой моря. Использование оптических экспрессных методов позволяет получать информацию о требуемых характеристиках воды, гидробионтов, растворимого органического вещества и пр. in situ в реальном масштабе времени, без отбора проб и их подготовки.
Цель настоящей работы — проведение литературного поиска по проблеме использования контактных оптических методов при изучении одноклеточных гидробионтов, а также их паразитов – водных вирусов — с установлением возможности влияния вирусного лизиса на некоторые физические параметры среды их обитания.
В работе были рассмотрены основные оптические методы мониторинга состояния водной среды. При этом в ходе литературного обзора было выявлено, что контактные оптические методы активно используются для изучения распределения биомассы фитопланктона, фотосинтетической активности радиации и при анализе состава воды загрязнениями в виде растворенного органического и взвешенного вещества.
Однако для исследования влияния вирусного лизиса на оптические свойства воды, как среды обитания водных вирусов (нано размерных гидробионтов), контактные оптические методы, по данным литературы, практически не применяются. В ходе литературного поиска были найдены теоретические подтверждения возможности использования контактных оптических методов для изучения вирусов гидросферы и их роли в функционировании биологических и экологических систем водоемов. А первые эксперименты по изучению влияния вирусного лизиса на прозрачность морской воды, выполненные в 2018 г., моделирующие цветение фитопланктона и пик численности альговирусов, установили роль вирусного лизиса в повышении прозрачности среды их обитания – морской воды.
На основании выполненного литературного обзора и с учетом первых практических результатов, в получении которых участвовал один из авторов, выдвинуто предположение, что использование контактных оптических методов в (морской) вирусологии — позволит получить новые факты о роли вирусов в функционировании биосистем водоемов и об их влиянии на некоторые физические параметры среды их обитания.
Ключевые слова: контактные оптические методы, спектральный измеритель показателя ослабления направленного света, оптика моря, вирусы моря, фотосинтетическая активность, флуоресценция, показатель ослабления света (ПОС).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Монин А.С. Оптика океана: Прикладная оптика океана. М.: Наука, 1983. Т. 2. 326 с.
- Ли М.Е., Шибанов Е.Б., Мартынов О.В. Измерения спектральных свойств вертикального распределения горизонтальной облученности // Современные проблемы оптики естественных вод. М., 2015. С. 271–277.
- Винберг Г.Г. Продуктивность и охрана морских и пресных водоёмов. М.: Наука, 1989. 135 с.
- Сиренко Л.А., Сакевич А.И., Осипович Л.Ф. Методы физиолого-биохимического исследования водорослей в гидробиологической практике. Киев: Наукова думка, 1975. 247 с.
- Ли М.Е., Ли Р.И., Мартынов О.В. Определение биооптических свойств вод по измерениям спектральных характеристик флюоресценции и рассеяния света в морской среде // Системы контроля окружающей среды. 2014. Вып. 20. С. 74–83.
- Вавилова В.В., Чернявский Е.Б. О пятнах фитопланктона в море // Промысловая океанология. 1977. № 3. С. 1–18.
- Lorenzen C.J. A method for the continuous measurement of the in vivo Chlorophyll concentration // Deep-Sea Research. 1966. Vol. 13. Р. 223–227.
- Cullen J.J. The deep Chlorophyll maximum: Comparing vertical profiles of Chlorophyll // Can. J. Fish. Aquat. Res. 1982. Vol. 39. Р. 791–803.
- Dickey T. The emergence of concurrent high-resolution physical and bio-optical measurements in the upper ocean // Rev. Geophys. 1991. Vol. 29. P. 383–413.
- Behrenfeld M.J., Westberry T.K., Boss E.S. et al. Satellite-detected fluorescence reveals global physiology of ocean phytoplankton // Biogeosciences. 2009. Vol. 6. Р. 779–794.
- Gower J.F.R., Brown L., Borstad G.A. Observation of chlorophyll fluorescence in west coast waters of Canada using the MODIS satellite sensor // Can. J. Remote Sens. 2004. Vol. 30. Р. 17–25.
- Twardowski M.S., Boss E., Macdonald J.B., Pegau W.S., Barnard A.H., Zaneveld J.R.V. A model for estimating bulk refractive index from the optical backscattering ratio and the implications for understanding particle composition in case I and case II waters // J. Geophys. Res. 2001. Vol. 106. P. 14 129–14 142.
- Ли М.Е., Мартынов О.В., Латушкин А.А. Прибор для определений содержания взвеси и растворенного органического вещества в морской воде по измерениям показателя ослабления света от ближней уф до красной области спектра // Интегрированная система мониторинга Черного и Азовского морей: Междунар. науч. конф. (г. Севастополь, МГИ НАНУ, 24–27 сентября 2013 г.). 2013. С. 31–35.
- Jerlov N.G. Optical Measurements in the Eastern North Atlantic // Med. Oceanogr. Inst. 1961. Vol. 30. P. 1–40.
- Ochakovsky Yu.E. On the dependence of the total attenuation coefficient upon suspensions in the sea // US Dept. Commerce, Joint Publ. Res. Serv. Rep. 1966. Vol. 36. № 816. P. 16–
- Jaksonvil J.M. Transmissometer Manual. Oregon: Sea Tech. Inc. Corvallis. 1989. 22 p.
- Kroebel W. The use of optical attenuance meters for biological measurements // Oceans ’77 Conference Record. 1977. P. 534.
- Kenneth J. Voss. A spectral model of the beam attenuation coefficient in the ocean and coastal areas // Limnol. Oceanogr. 1992. 37 № 3. P. 501–509.
- Левашов Д.Е., Левашова С.С. Первая масштабная биооптическая съемка в юго-восточной части Тихого океана // Вопросы рыболовства. 2010. Т. 11. № 4 (44). С. 653–663.
- Маньковская Е.В., Маньковский В.И. Информационная технология расчета спектрального вклада компонентов морской среды в показатель ослабления света для вод Черного моря // Системы контроля окружающей среды. 2007. С. 79–82.
- Barth H., Reuter R., Schröder M. Measurement and simulation of substance specific contributions of phytoplankton, gelbstoff, and mineral particles to the underwater light field in coastal waters // EARSeL eProc. 2000. Vol. 1. P. 165–
- Патент 5424840 USA, МПК G01N 21/85; In situ chlorophyl absorption meter / Moore, J.R.V. Zaneveld (USA); заявитель The State of Oregon Acting by and through the State Board of Higher Education on Behalf of Oregon State University (USA). № 285486; заявл. 03.08.1994; опубл. 13.06.1995.
- Korchemkina E.N., Latushkin A.A., Lee M.E. Determination of particles concentration in Black Sea waters from spectral beam attenuation coefficient // Proceedings Vol. 10466, 23rd International Symposium on Atmospheric and Ocean Optics: Atmospheric Physics, 30 November 2017 г., Irkutsk, 2007. P. 23–
- Yentsch C.S. Measurement of visible light absorption by particulate matter in the ocean // Limnol. Oceanogr. 1962. Vol. 7. 207–217.
- Suttle C.A. Marine viruses – major players in the global ecosystem // Nature Reviews Microbiology. 2007. № 5. P. 801–812.
- Степанова О.А. Экология аллохтонных и автохтонных вирусов Черного моря. Севастополь: Мир «ЭКСПРЕСС ПЕЧАТЬ», 2004. 308 с.
- Степанова О.А., Гайский П.В, Шоларь С.А. Влияние вирусного лизиса на некоторые физические параметры морской воды в условиях эксперимента // Системы контроля окружающей среды. 2018. Вып. 13 (33). С. 19–28.
- Stepanova O.A., Osipov V.A., Matorin D.M. Use of a method of fluorescence at study of process of interaction between algae virus and sensitive algae culture // Abstracts V Intern. conf. “Bioresourses and Viruses” September 10–13 2007, Kyiv, Ukraine, Kyiv: Phithosociocenter. 94.
- Stepanova O.A. Search, isolation and study of Black sea algal viruses 2002–2013. New facts and hypotheses. [Saarbrücken]: Lambert Academic Publishing, 2014. 56 p.
- Шпольский Э.В. Применение рассеяния света для определения молекулярного веса // Успехи физических наук. 1947. Т. 31. № 3. С. 417–420.
- Oster G. Molecular weights and other properties of viruses as determined by light absorption // Science. 1946. Vol. 103. № 2671. P. 306.
- Кубряков А.А., Станичный С.В., Кубрякова Е.А. Изменчивость биооптических характеристик Черного моря по измерениям буев Био-Арго и спутниковым данным // Комплексные исследования Мирового океана: II Всероссийская науч. конф. молодых ученых (г. Москва, Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, 10–14 апреля 2017 г.). 2017. С. 130–131.
- Wommack K.E., Colwell R.R. Virioplankton: Viruses in aquatic ecosys tems // Microbiol. and Molec. Biol. Re views. 2000. Vol. 64. № 1. P. 69–114.
- Ormerod M.G., Tribukait B., Giaretti W. Consensus report of the task force on standardisation of DNA flow cytometry in clinical pathology // Analytical Cellular Pathology. 1998. Vol. № 2. P. 103–110.
- Кудрявцев И.В., Хайдуков С.В., Зурочка А.В., Черешнев В.А. Проточная цитометрия в экспериментальной биологии. Екатеринбург: РИО УрО РАН, 2012. 192 с.