Продуктивность культуры Arthrospira platensis (Nordst.) Geitler (Cyanoprokaryota) при различной обеспеченности минеральным фосфором

Приведены результаты изучения кинетики роста и потребления азота и фосфора прокариотической микроводорослью Arthrospira platensis, а также количественной оценки потребления культурой минеральных форм азота и фосфора в зависимости от начальной концентрации биогенных элементов в среде....

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2011
Автори:	Горбунова, С.Ю., Боровков, А.Б., Тренкеншу, Р.П.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України 2011
Назва видання:	Альгология
Теми:	Прикладная альгология
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/64179
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Продуктивность культуры Arthrospira platensis (Nordst.) Geitler (Cyanoprokaryota) при различной обеспеченности минеральным фосфором / С.Ю. Горбунова, А.Б. Боровков, Р.П. Тренкеншу // Альгология. — 2011. — Т. 21, № 3. — С. 374-384. — Бібліогр.: 9 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-64179
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-641792014-06-13T03:01:38Z Продуктивность культуры Arthrospira platensis (Nordst.) Geitler (Cyanoprokaryota) при различной обеспеченности минеральным фосфором Горбунова, С.Ю. Боровков, А.Б. Тренкеншу, Р.П. Прикладная альгология Приведены результаты изучения кинетики роста и потребления азота и фосфора прокариотической микроводорослью Arthrospira platensis, а также количественной оценки потребления культурой минеральных форм азота и фосфора в зависимости от начальной концентрации биогенных элементов в среде. Kinetic growth and use of nitrogen and phosphorus by prokaryotic microalgae Arthrospira platensis culture were investigated. A consumption of mineral forms of nitrogen and phos phorus depending on concentration of biogenes in the culturte was estimated. 2011 Article Продуктивность культуры Arthrospira platensis (Nordst.) Geitler (Cyanoprokaryota) при различной обеспеченности минеральным фосфором / С.Ю. Горбунова, А.Б. Боровков, Р.П. Тренкеншу // Альгология. — 2011. — Т. 21, № 3. — С. 374-384. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 0868-8540 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/64179 582.232 ru Альгология Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Прикладная альгология Прикладная альгология
spellingShingle	Прикладная альгология Прикладная альгология Горбунова, С.Ю. Боровков, А.Б. Тренкеншу, Р.П. Продуктивность культуры Arthrospira platensis (Nordst.) Geitler (Cyanoprokaryota) при различной обеспеченности минеральным фосфором Альгология
description	Приведены результаты изучения кинетики роста и потребления азота и фосфора прокариотической микроводорослью Arthrospira platensis, а также количественной оценки потребления культурой минеральных форм азота и фосфора в зависимости от начальной концентрации биогенных элементов в среде.
format	Article
author	Горбунова, С.Ю. Боровков, А.Б. Тренкеншу, Р.П.
author_facet	Горбунова, С.Ю. Боровков, А.Б. Тренкеншу, Р.П.
author_sort	Горбунова, С.Ю.
title	Продуктивность культуры Arthrospira platensis (Nordst.) Geitler (Cyanoprokaryota) при различной обеспеченности минеральным фосфором
title_short	Продуктивность культуры Arthrospira platensis (Nordst.) Geitler (Cyanoprokaryota) при различной обеспеченности минеральным фосфором
title_full	Продуктивность культуры Arthrospira platensis (Nordst.) Geitler (Cyanoprokaryota) при различной обеспеченности минеральным фосфором
title_fullStr	Продуктивность культуры Arthrospira platensis (Nordst.) Geitler (Cyanoprokaryota) при различной обеспеченности минеральным фосфором
title_full_unstemmed	Продуктивность культуры Arthrospira platensis (Nordst.) Geitler (Cyanoprokaryota) при различной обеспеченности минеральным фосфором
title_sort	продуктивность культуры arthrospira platensis (nordst.) geitler (cyanoprokaryota) при различной обеспеченности минеральным фосфором
publisher	Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України
publishDate	2011
topic_facet	Прикладная альгология
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/64179
citation_txt	Продуктивность культуры Arthrospira platensis (Nordst.) Geitler (Cyanoprokaryota) при различной обеспеченности минеральным фосфором / С.Ю. Горбунова, А.Б. Боровков, Р.П. Тренкеншу // Альгология. — 2011. — Т. 21, № 3. — С. 374-384. — Бібліогр.: 9 назв. — рос.
series	Альгология
work_keys_str_mv	AT gorbunovasû produktivnostʹkulʹturyarthrospiraplatensisnordstgeitlercyanoprokaryotaprirazličnojobespečennostimineralʹnymfosforom AT borovkovab produktivnostʹkulʹturyarthrospiraplatensisnordstgeitlercyanoprokaryotaprirazličnojobespečennostimineralʹnymfosforom AT trenkenšurp produktivnostʹkulʹturyarthrospiraplatensisnordstgeitlercyanoprokaryotaprirazličnojobespečennostimineralʹnymfosforom
first_indexed	2025-07-05T14:52:56Z
last_indexed	2025-07-05T14:52:56Z
_version_	1836819076436983808
fulltext	Прикладная альгология 374 ISSN 0868-8540 Algologia. 2011. V. 21. N 3 УДК 582.232 С.Ю. ГОРБУНОВА, А.Б. БОРОВКОВ, Р.П. ТРЕНКЕНШУ Ин-т биологии южных морей им. А.О. Ковалевского НАН Украины, пр. Нахимова, 2, 99011 Севастополь, Украина, e-mail: svetlana_8423@mail.ru, spirit2000@ua.fm, trenkens@yandex.ru ПРОДУКТИВНОСТЬ КУЛЬТУРЫ ARTHROSPIRA PLATENSIS (NORDST.) GEITLER (CYANOPROKARYOTA) ПРИ РАЗЛИЧНОЙ ОБЕСПЕЧЕННОСТИ МИНЕРАЛЬНЫМ ФОСФОРОМ Приведены результаты изучения кинетики роста и потребления азота и фосфора прокариотической микроводорослью Arthrospira platensis, а также количественной оценки потребления культурой минеральных форм азота и фосфора в зависимости от начальной концентрации биогенных элементов в среде. К л ю ч е в ы е с л о в а : Arthrospira platensis, биогенные элементы, продуктивность. Введение Гидробиологические исследования показали существенную роль микро- водорослей в формировании качества воды, пригодной для потребления (Pilon-Smits, 2005). Микроводоросли обогащают водную среду кислоро- дом, способствуя ускорению окислительных процессов и минерализа- ции органических примесей в сточных водах. Они способны потреблять не только минеральные вещества, но и простые органические соедине- ния, присутствующие в стоках. Особенно активно микроводоросли по- глощают ионы азота, фосфора и других биогенных элементов (Левич и др., 1986; Артюхова, 1988). На потребление клетками элементов минерального питания могут влиять: доступность этих элементов в среде, освещенность, температура и кислотность среды, физиологическое состояние водорослей, плот- ность культуры, наличие внутриклеточных запасов питательных ве- ществ, присутствие бактерий, конкурирующих видов водорослей. Активный рост культур микроводорослей и поглощение ими био- генных элементов в лабораторных условиях обеспечивается специально подобранным или рассчитанным сбалансированным составом исполь- зуемых питательных сред. Сбалансированное минеральное питание микроводорослей сложнее обеспечить при использовании в качестве питательных сред растворов сложного и неопределённого состава, мор- ской, минеральных и сточных вод, содержащих определённое количест- во макро- и микроэлементов. Благодаря способности микроводорослей к значительному накопле- нию в клетках ряда элементов (необходимых и сопутствующих) их ис- пользуют в системах биологической очистки промышленных стоков для ассимиляции и извлечения элементов из растворов (Упитис, 1983). Пер- © С.Ю. Горбунова, А.Б. Боровков, Р.П. Тренкеншу, 2011 mailto:svetlana_8423@mail.ru mailto:spirit2000@ua.fm mailto:trenkens@yandex.ru Продуктивность культуры Arthrospira platensis ISSN 0868-8540 Альгология. 2011. Т. 21. № 3 375 спективы практического применения микроводорослей, в частности Arthrospira platensis — источника целого ряда биологически ценных ве- ществ требуют решения ряда проблем при их массовом культивирова- нии (Упитис, 1983). Последнее может осуществляться накопительным или непрерывным методом. В научно-исследовательских и производственных целях обычно применяют периодическую культуру водорослей в связи с простотой и небольшой трудоемкостью её организации. При накопительном режиме культивирования рост водных фототрофов происходит до некоторого максимального значения, которое может быть ограничено рядом факто- ров: истощением питательного субстрата, интенсивностью света, подав- лением продуктами обмена веществ, другими физико-химическими ус- ловиями среды. Поэтому этот метод нерационально применять в прак- тике очистки сточных вод (Колесников, 2005). Менее распространенный непрерывный метод культивирования об- ладает рядом ценных особенностей: возможностью стабилизировать все характеристики культуры, высокой воспроизводимостью результатов с любой заданной точностью, простым математическим аппаратом расче- та протекающих процессов по сравнению с таковым периодической культуры. Непрерывный метод позволяет поддерживать монокультуру альгологически чистой в нестерильных условиях производства. Он наи- более эффективен в условиях управляемой культуры микроводорослей, поскольку в этом случае среда постоянно пополняется питательными элементами и освобождается от продуктов метаболизма клеток. Варьи- руя объём слива/долива среды (обмен) и интервал времени между про- цедурой обмена, можно управлять скоростью протока среды и поддер- живать плотность и продукцию культуры микроводорослей на заданном уровне (Тренкеншу, 2005б). В данной работе нам предстояло определить зависимость продук- тивности непрерывной культуры A. platensis от уровня обеспеченности минеральным питанием. Материалы и методы Объектом исследования служила прокариотическая микроводоросль Arthrospira platensis (штамм IBSS-31) из коллекции культур ИнБЮМ НАНУ. Эксперимент проводили в два этапа в шести вариантах (далее вари- анты А, В, С, D, E, F) с различной концентрацией фосфора в форме фосфатов (Р-РО4) в питательной среде: 100, 60, 30, 25, 15, 10 мг Р·л-1. Arthrospira platensis выращивали на модифицированной питательной сре- де Заррука (Contribution …, 1966) методом накопительных и квазинепре- рывных культур. Модификация заключалась в изменении навески K2HPO4·3H2O для шести вариантов питательных сред: А — 0,735 г·л-1, B — 0,441, C — 0,2205, D — 0,1837, E — 0,1102 и F — 0,0735 г·л-1. Для выращивания A. platensis использовали культиваторы плоскопа- раллельного типа из стекла объёмом 2 л, 43 × 22 × 3 см, в условиях С.Ю. Горбунова, А.Б. Боровков, Р.П. Тренкеншу 376 ISSN 0868-8540 Algologia. 2011. V. 21. N 3 круглосуточного освещения. В качестве источника света использовали систему ламп ЛД-40. Освещённость на поверхности культур составляла в среднем 40 Вт·м-2 (≈ 46 ммоль фотонов·с-1·м-2). Температуру суспензии поддерживали в диапазоне 27—32 оС. Объём среды в каждом культива- торе составлял 2 л. Испарение воды с поверхности компенсировали до- бавлением дистиллированной воды. Суспензию микроводорослей не- прерывно барботировали с помощью аквариумного компрессора «Maxima» производительностью 4,8 л·мин-1. Отбор проб для определения плотности культуры и содержания биогенов проводили ежедневно. Прирост биомассы измеряли по изме- нению оптической плотности суспензии на СФ-2000 на длине волны 750 нм. Переход от единиц оптической плотности (D750) к величине аб- солютно сухой массы (АСМ) осуществляли посредством эмпирического коэффициента k = 0,624 ± 0,049 г·л-1 ед. опт. пл.-1, ACМ = k х D750. Продуктивность и потребности в биогенах непрерывной и накопитель- ной культур рассчитывали по С.Ю. Горбуновой (2010). Концентрацию нитратов в растворе определяли потенциометрическим методом на ио- номере И-160М с помощью ионоселективного электрода ЭЛИС- 121NO3, концентрацию фосфора — методом Морфи-Райли (Методы …, 1988), pH среды измеряли с помощью pH-метра 150 M. Результаты На начальном этапе эксперимента микроводоросли выращивали нако- пительным методом. В каждый культиватор вносили инокулят и пита- тельную среду в такой пропорции, чтобы начальная плотность культуры во всех культиваторах была одинаковой (D750 = 0,045). Во всех вариантах опыта рост культуры A. platensis на накопительном этапе имел типичную S-образную форму (рис. 1). Начальная плотность составляла около 0,023 г АСМ·л-1. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Время, с 9 ут. 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 А С М , г/ л 100 мг Р·л-1 60 мг Р·л-1 30 мг Р·л-1 25 мг Р·л-1 15 мг Р·л-1 10 мг Р·л-1 Рис. 1. Динамика плотности накопительной культуры Arthrospira platensis при различ- ных концентрациях фосфора в культуральной среде (Горбунова, 2010) Продуктивность культуры Arthrospira platensis ISSN 0868-8540 Альгология. 2011. Т. 21. № 3 377 С 1-х по 3-и сутки эксперимента культура находилась на экспонен- циальной фазе роста. На 3-и сутки культура перешла от экспоненци- альной к линейной фазе роста, которая продолжалась по 5-6-е сутки. Аппроксимация этих фаз простыми уравнениями (Тренкеншу, 2005a, б), позволила определить величины максимальной продуктивности культу- ры (Pm) и удельной скорости роста (μ) для каждого из вариантов экспе- римента (табл. 1) (Горбунова, 2010). Далее следовала фаза замедления роста, а затем — фаза отмирания. По мере роста культуры наблюдали уменьшение концентрации минеральных форм азота и фосфора в среде. Начальная концентрация P-PO4 в питательных средах шести культива- торов составляла 10 — 100 мг·л-1. В течение экспоненциальной фазы роста во всех вариантах происходило её незначительное уменьшение, а с началом линейной фазы концентрация P-PO4 линейно снижалась и на 7-е сутки в вариантах E и F достигла нулевого значения (рис. 2). Таким образом, в данных культиваторах началось лимитирование роста культу- ры A. platensis фосфором. В варианте А концентрация снизилась на 40 % (до 60,5 мг·л-1), в варианте В — на 50 % (до 30,5 мг·л-1), в варианте С — на 70 % (до 9,5 мг·л-1), в варианте D — на 80 % (до 5 мг·л-1). 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Время, сут. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 К о н ц ен тр а ц и я Р -Р О 4, м г· л -1 100 мг Р·л-1 60 мг Р·л-1 30 мг Р·л-1 25 мг Р·л-1 15 мг Р·л-1 10 мг Р·л-1 Рис. 2. Динамика концентрации P-PO4 в культуральной среде шести культиваторов (Горбунова, 2010) Начальная концентрация азота N (в пересчёте на N-NO3) в среде составляла 425 мг·л-1. В течение экспоненциальной фазы роста наблю- далось её незначительное уменьшение. С началом линейной фазы роста в вариантах А, В, С, D концентрация азота интенсивно снижалась с третьих по шестые сутки, а в вариантах E, F — c третьих по пятые сутки (рис. 3). В среднем концентрация нитратного азота была снижена на 71,3 % (до 303 мг·л-1). Используя полученные значения кинетических ростовых характери- стик культуры A. platensis и подход Р.П. Тренкеншу (2005a), рассчитыва- ли величины потребностей артроспиры в N-NO3 и P-PO4. С.Ю. Горбунова, А.Б. Боровков, Р.П. Тренкеншу 378 ISSN 0868-8540 Algologia. 2011. V. 21. N 3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Время, сут. 200 225 250 275 300 325 350 375 400 425 450 К о н ц е н тр ац и я N -N O 3, м г· л -1 100 мг Р·л-1 60 мг Р·л-1 30 мг Р·л-1 25 мг Р·л-1 15 мг Р·л-1 10 мг Р·л-1 Рис. 3. Динамика концентрации N-NO3 при различной концентрации P-PO4 в куль- туральнойсреде (Горбунова, 2010) Зависимость продуктивности накопительной культуры A. platensis от начальной концентрации фосфора в питательной среде представлена на рис. 4. Таблица 1 Кинетические параметры роста накопительной культуры Arthrospira platensis (Горбунова, 2010) Культиватор μ, сут-1 Pm, г АСМ· л-1·сут-1 B0, г АСМ·л-1 Bm, г АСМ·л-1 Y (Р), мг Р· г-1 АСМ Y (N), мг N· г-1 АСМ A 0,76 0,58 0,20 2,8 13,8 61,1 B 1,01 0,54 0,41 2,6 12 60,9 C 0,82 0,42 0,27 2 10,5 59 D 1,01 0,41 0,41 1,8 10,5 59 E 1,02 0,38 0,43 1,4 10,3 58 F 0,97 0,32 0,14 1,4 10,1 57,1 Обозначения : μ − удельная скорость роста; В0 − начальная плотность культуры; Bm − максимальная плотность культуры; Y (Р) — потребность культуры в Р-РО4; Y (N) − по- требность культуры в N-NО3. Обсуждение В литературе представлено большое количество кинетических моделей, описывающих зависимость роста водорослей (скорости реакций) от обеспеченности субстратом. Изменение скорости роста фитопланктона в условиях дефицита биогенных веществ можно описать уравнением Михаэлиса-Ментен: Продуктивность культуры Arthrospira platensis ISSN 0868-8540 Альгология. 2011. Т. 21. № 3 379 · , + m m P S P K S  где Р − продуктивность культуры, г АСМ·л-1·сут-1; Рm − максимальная продуктивность культуры, г АСМ·л-1·сут-1; S — начальная концентрация субстрата, мг·л-1; Кm — константа полунасыщения. Аппроксимацией экспериментальных данных накопительного ре- жима культивирования определяли коэффициенты уравнения: Pm = 0,63 г АСМ·л-1·сут-1; Km = 11. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10 Концентрация Р-РО4, мг·л-1 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 П р о д ку ти в н о с ть н ак о п и те л ь н о й к у л ь ту р ы , г А С М ·л -1 ·с ут ки -1 Рис. 4. Зависимость продуктивности накопительной культуры Arthrospira platensis от начальной концентрации P-PO4 в питательной среде Эти коэффициенты свидетельствуют о том, что максимальный пре- дел продуктивности культуры A. platensis на среде Заррука в данных ус- ловиях составляет 0,63 г АСМ·л-1·сут-1. При концентрации фосфора в среде 11 мг·л-1 культура A. platensis достигнет половинного значения от максимальной продуктивности. Таким образом, минеральный фосфор ассимилируется из питатель- ной среды в соответствии с потребностями накопительной культуры A. platensis вне зависимости от его начальной концентрации. Только при сверхвысоких концентрациях (100 мг·л-1), не встречающихся в природ- ных водоёмах или сточных водах, степень накопления фосфора превы- шает потребность в нём на 21 %. Константа Михаэлиса по P-PO4 для артроспиры составляет 11 мг·л-1. Полученные результаты позволяют оценить возможности использования A. platensis в системах доочистки сточных вод от минеральных азота и фосфора. На практике система до- очистки может осуществляться как в системах, использующих накопи- тельные способы культивировании, так и в непрерывном режиме. Если использовать накопительный режим, то время очистки до уровня ПДК будет зависеть от концентраций загрязняющего вещества на входе в очистные сооружения и по накопительной кривой можно примерно оценить это время. Так, по фосфору доочистка сточных вод до нуля со- С.Ю. Горбунова, А.Б. Боровков, Р.П. Тренкеншу 380 ISSN 0868-8540 Algologia. 2011. V. 21. N 3 ставит приблизительно 5 сут, при концентрации его в сточных водах на входе в очистные сооружения — до 20 мг·л-1 (см. рис. 2). При необходи- мости снижения более высоких концентраций фосфора следует извлечь выросшую биомассу артроспиры и повторить накопительный процесс, т.е. фактически задать квазинепрерывный режим выращивания. Для того, чтобы оценить соответствие характеристик накопительной и непрерывной культуры A. platensis, провели эксперимент по выращиванию микроводоросли в непрерывном режиме. Для культиваторов установили удельную скорость протока в соответствии с расчётными ростовыми харак- теристиками накопительных кривых (в рамках линейной фазы роста). Удельная скорость протока составила 0,2 сут-1. Так как динамика плотности непрерывной культуры A. platensis для вариантов A и B, B и D, E и F практически совпадает, в качестве приме- ра на рис. 5 приведены данные для трех вариантов (A — 100, С — 30 и F — 10 мг Р·л-1). 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Время, сут 1 2 3 0.5 1.5 2.5 А С М , г• л -1 100 мг Р•л-1 25 мг Р•л-1 10 мг Р•л-1 Рис. 5. Динамика биомассы непрерывной культуры Arthrospira platensis при различных концентрациях фосфора в культуральной среде Таблица 2 Кинетические параметры роста непрерывной культуры Arthrospira platensis Культиватор Pm, г АСМ·л-1·сут-1 Y (Р), мг P·г-1 АСМ Y (N), мг N·г -1 АСМ A 0,54 13 61 B 0,52 11 60 C 0,41 10 59 D 0,4 11 59 E 0,29 10 55 F 0,22 9 56 С началом непрерывного процесса для вариантов A и С на 8-9-е сут отмечено снижение плотности непрерывной культуры по сравнению с Продуктивность культуры Arthrospira platensis ISSN 0868-8540 Альгология. 2011. Т. 21. № 3 381 её уровнем при накопительном режиме, что объясняется адаптацион- ными процессами в культуре к новым условиям. Затем плотность куль- туры возрастает. В это же время при концентрации фосфора 10 мг Р·л-1 (вариант F) наблюдалось увеличение плотности непрерывной культуры A. platensis с последующей её стабилизацией на 17-18-е сут на уровне 1,02—1,04 г·л-1. Это объясняется тем, что к концу накопительного этапа в варианте F (на 7—9-е сут) в культиваторе лимитируется рост A. platensis фосфором (см. рис. 2), который полностью ассимилировался из пита- тельной среды. Начало обмена питательной среды на 9-е сут и подача новых, недостающих источников питания стало основой для активного синтеза биомассы культуры микроводорослей. Динамика P-PO4 и N-NO3 в культуральной среде при непрерывном режиме культивирования представлена на рис. 6. 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Время, сут. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 К о н ц ен тр ац и я Р -Р О 4, м г· л -1 100 мг Р·л-1 10 мг Р·л-1 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Время, сут. 200 225 250 275 300 325 350 375 400 425 450 К о н ц ен тр ац и я N -N О 3, м г· л -1 100 мг Р·л-1 10 мг Р·л-1 Рис. 6. Динамика концентрации P-PO4 и N-NO3 при различной концентрации P-PO4 в питательной среде В качестве примера приведены графики по двум крайним случаям (варианты A — 100 мг Р·л-1 и F — 10 мг Р·л-1). Потребности A. platensis в P-PO4 и N-NO3, рассчитанные по этим эмпирическим данным, свиде- тельствуют о совпадении результатов, полученных для накопительного и непрерывного режимов культивирования. Из табл. 1 и 2 видно, что дан- ные, полученные при обоих способах культивирования артроспиры, практически совпадают. В работе Р.П. Тренкеншу (2005б) теоретически доказано, что про- дуктивность непрерывной культуры микроводорослей, которая органи- зована в рамках плотностей линейной фазы накопительной культуры, будет соответствовать максимальной продуктивности этого вида водо- рослей в тех же условиях. Максимальная продуктивность культуры оп- ределяется аппроксимацией экспериментальных данных линейной фазы роста водорослей линейным уравнением (Тренкеншу, 2005a). Зависи- мость продуктивности непрерывной культуры A. platensis от начальной концентрации фосфора в питательной среде представлена на рис. 7. С.Ю. Горбунова, А.Б. Боровков, Р.П. Тренкеншу 382 ISSN 0868-8540 Algologia. 2011. V. 21. N 3 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Концентрация Р-РО4, мг•л-1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 П р о д ку ти в н о ст ь н е п р ер ы в н о й к ул ь ту р ы , г А С М ·л -1 ·с у т- 1 Рис. 7. Зависимость продуктивности непрерывной культуры Arthrospira platensis от начальной концентрации P-PO4 в питательной среде Аппроксимацией экспериментальных данных непрерывного режима культивирования определяли коэффициенты уравнения Михаэлиса- Ментен: Pm = 0,65 г АСМ·л-1·сут-1; Km = 18. Данные коэффициенты свидетельствуют о практическом совпаде- нии значений продуктивности артроспиры для накопительного и непре- рывного режимов культивирования, что подтверждают теоретические разработки, изложенные в работе Р.П. Тренкеншу (2005б). Таким обра- зом, полученные экспериментальные данные позволяют задавать чёткие условия для расчёта роста непрерывной культуры микроводорослей, в т.ч. при организации системы очистки сточных вод, а также определять концентрацию загрязняющих веществ на входе в очистные сооружения для снижения уровня загрязнения до ПДК (рис. 8). 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Время, сут. 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 К о н ц ен тр ац и я Р -Р О 4, м г· л -1 Уровень ПДК по фосфору Рис. 8. Динамика концентрации Р-РО4 в культуральной среде при выращивании Arthrospira platensis При организации систем доочистки сточных вод с применением культуры A. platensis полученные зависимости по продуктивности и по- Продуктивность культуры Arthrospira platensis ISSN 0868-8540 Альгология. 2011. Т. 21. № 3 383 одорослей и, соответственно, степень и время доочистки сточных вод. пительного способа культивирования, так и в непрерывном реж е в очистные сооружения для снижения уро одорослей и, соответственно, степень и время доочистки сточных вод. Арт микроводорослей // Вестн. Моск. ун-та. Биология. — Горб Экол. моря. — 2010. — Спец. вып. 80: Биотехнология во- Коле очных вод в комбинированных сооружениях. − Ростов-н/Д: Юг, 2005. — Леви ания // Мет ледований основных биогенных элементов. — М.: Изд-во Трен орослей. 1. Периодическая куль- требностям позволяют прогнозировать количество выращиваемой био- массы микров Выводы Экспериментально установлена гиперболическая зависимость продук- тивности культуры Arthrospira platensis от обеспеченности минеральным фосфором. Максимальный предел продуктивности культуры A. platen- sis на среде Заррука составляет 0,63 г АСМ·л-1·сут-1. Минеральный фос- фор ассимилируется из питательной среды в соответствии с потребно- стями накопительной культуры A. platensis вне зависимости от началь- ной концентрации фосфора. И только при сверхвысоких концентрациях (100 мг·л-1), не встречающихся в природных водоёмах или сточных во- дах, накопление биогенов превышает потребности культуры на 21 %. Полученные результаты можно использовать для расчёта систем очист- ки сточных вод. Система доочистки может осуществляться как в систе- мах нако име. Полученные экспериментальные данные позволяют задавать чёткие условия для расчёта системы очистки и определять концентрации за- грязняющих веществ на вход вня загрязнения до ПДК. При организации систем доочистки сточных вод с применением непрерывной культуры A. platensis полученные зависимости по про- дуктивности и потребностям позволят прогнозировать количество вы- ращиваемой биомассы микров юхова В.И. Кинетика роста, потребления и потребности в азоте и фосфоре четырёх видов зелёных 1988. — 1. — С. 32—39. унова С.Ю., Боровков А.Б. Ростовые и ассимиляционные характеристики культу- ры Spirulina platensis (Nordst.) Geitler при различных концентрациях фосфора в питательной среде // дорослей. — С. 34—40. сников В.П., Вильсон Е.В. Современное развитие технологических процессов очи- стки ст 212 с. ч А.П., Ревкова Н.В., Булгаков Н.Г. Процесс «потребление-рост» в культурах мик- роводорослей и потребности клеток в компонентах минерального пит Экологический прогноз. — М.: Изд-во Моск. ун-та, 1986. — С. 132—140. оды гидрохимических исс ВНИРО, 1988. — 25 с. кеншу Р.П. Простейшие модели роста микровод тура // Экол. моря. — 2005a. — 67. — С. 89-97. С.Ю. Горбунова, А.Б. Боровков, Р.П. Тренкеншу 384 ISSN 0868-8540 Algologia. 2011. V. 21. N 3 Трен орослей. 2. Квазинепрерывная Упит минерального питания микро- Cont e Spirulina platensis (Setch. et Gardner) Geitler: Abstr. Ph.D (Biol.). — Paris, 1966. Рекомендовала к печати Е.И. Шнюкова outhern Seas, TA) AT DIFFERENT MATERIAL WELL-BEING BY en and phos- e was estimated. K e y w o r d s : Arthrospira platensis, biogenes, productivity. кеншу Р.П. Простейшие модели роста микровод культура // Там же. — 2005б. — 67. — С. 98—110. ис В.В. Макро- и микроэлементы в оптимизации водорослей. — Рига: Зинатне, 1983. — 320 с. ribution а l'étude d'une cyanophycée. Influence de divers facteurs physiques et chimiques sur la crossance et la photosynthése d Получена 10.02.10 S.Yu. Gorbunova, A.B. Borovkov, R.P. Trenkenshu А.O. Kovalevsky Institute of Biology of the S National Academy of Sciences of Ukraine, 2, Nakhimov Prosp., 99011 Sevastopol, Ukraine e-mail: svetlana_8423@mail.ru, spirit2000@ua.fm, trenkens@yandex.ru PRODUCTIVITY OF CULTURE OF ARTHROSPIRA PLATENSIS (NORDST.) GEITLER (CYANOPROKARYO MINERAL PHOSPHORUS Kinetic growth and use of nitrogen and phosphorus by prokaryotic microalgae Arthrospira platensis culture were investigated. A consumption of mineral forms of nitrog phorus depending on concentration of biogenes in the cultur

Продуктивность культуры Arthrospira platensis (Nordst.) Geitler (Cyanoprokaryota) при различной обеспеченности минеральным фосфором

Репозитарії

Схожі ресурси