Динамика потери биомассы в культуре Arthrospira platensis (Nordst.) Geitler (Cyanoprokaryota) в темновых условиях
Получены новые данные о динамике потери биомассы в культуре Arthrospira platensis в условиях темноты. Показано, что скорость потери биомассы не является постоянной, а снижается экспоненциально с течением времени. Предложено уравнение, описывающее динамику плотности культуры в темновых условиях....
Збережено в:
| Дата: | 2014 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України
2014
|
| Назва видання: | Альгология |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/81417 |
| 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: | Динамика потери биомассы в культуре Arthrospira platensis (Nordst.) Geitler (Cyanoprokaryota) в темновых условиях / А.Л. Авсиян // Альгология. — 2014. — Т. 24, № 3. — С. 417-420. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-81417 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-814172015-05-16T03:02:02Z Динамика потери биомассы в культуре Arthrospira platensis (Nordst.) Geitler (Cyanoprokaryota) в темновых условиях Авсиян, А.Л. Прикладная альгология Получены новые данные о динамике потери биомассы в культуре Arthrospira platensis в условиях темноты. Показано, что скорость потери биомассы не является постоянной, а снижается экспоненциально с течением времени. Предложено уравнение, описывающее динамику плотности культуры в темновых условиях. New data about dynamics of biomass loss in Arthrospira platensis (Cyanoprokaryota) culture in dark were obtained. It was shown that biomass loss rate in the dark was not constant and decreased exponentially with time. The equation describing culture density dynamics in the dark conditions was proposed. 2014 Article Динамика потери биомассы в культуре Arthrospira platensis (Nordst.) Geitler (Cyanoprokaryota) в темновых условиях / А.Л. Авсиян // Альгология. — 2014. — Т. 24, № 3. — С. 417-420. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 0868-8540 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/81417 582.232:581.121 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 Авсиян, А.Л. Динамика потери биомассы в культуре Arthrospira platensis (Nordst.) Geitler (Cyanoprokaryota) в темновых условиях Альгология |
| description |
Получены новые данные о динамике потери биомассы в культуре Arthrospira platensis в условиях темноты. Показано, что скорость потери биомассы не является постоянной, а снижается экспоненциально с течением времени. Предложено уравнение, описывающее динамику плотности культуры в темновых условиях. |
| format |
Article |
| author |
Авсиян, А.Л. |
| author_facet |
Авсиян, А.Л. |
| author_sort |
Авсиян, А.Л. |
| title |
Динамика потери биомассы в культуре Arthrospira platensis (Nordst.) Geitler (Cyanoprokaryota) в темновых условиях |
| title_short |
Динамика потери биомассы в культуре Arthrospira platensis (Nordst.) Geitler (Cyanoprokaryota) в темновых условиях |
| title_full |
Динамика потери биомассы в культуре Arthrospira platensis (Nordst.) Geitler (Cyanoprokaryota) в темновых условиях |
| title_fullStr |
Динамика потери биомассы в культуре Arthrospira platensis (Nordst.) Geitler (Cyanoprokaryota) в темновых условиях |
| title_full_unstemmed |
Динамика потери биомассы в культуре Arthrospira platensis (Nordst.) Geitler (Cyanoprokaryota) в темновых условиях |
| title_sort |
динамика потери биомассы в культуре arthrospira platensis (nordst.) geitler (cyanoprokaryota) в темновых условиях |
| publisher |
Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України |
| publishDate |
2014 |
| topic_facet |
Прикладная альгология |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/81417 |
| citation_txt |
Динамика потери биомассы в культуре Arthrospira platensis (Nordst.) Geitler (Cyanoprokaryota) в темновых условиях / А.Л. Авсиян // Альгология. — 2014. — Т. 24, № 3. — С. 417-420. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| series |
Альгология |
| work_keys_str_mv |
AT avsiânal dinamikapoteribiomassyvkulʹturearthrospiraplatensisnordstgeitlercyanoprokaryotavtemnovyhusloviâh |
| first_indexed |
2025-07-06T06:16:10Z |
| last_indexed |
2025-07-06T06:16:10Z |
| _version_ |
1836877167037775872 |
| fulltext |
Динамика потери биомассы
ISSN 0868-8540. Альгология. 2014, 24(3) 417
УДК 582.232:581.121
А.Л. АВСИЯН
Институт биологии южных морей им. А.О. Ковалевского НАН Украины,
пр-т. Нахимова, 2, 99011 Севастополь, Украина
e-mail: anna.l.avsiyan@gmail.com
ДИНАМИКА ПОТЕРИ БИОМАССЫ В КУЛЬТУРЕ
ARTHROSPIRA PLATENSIS (NORDST.) GEІTLER (CYANOPROKARYOTA) В
ТЕМНОВЫХ УСЛОВИЯХ
Получены новые данные о динамике потери биомассы в культуре Arthrospira platensis в
условиях темноты. Показано, что скорость потери биомассы не является постоянной, а
снижается экспоненциально с течением времени. Предложено уравнение, описывающее
динамику плотности культуры в темновых условиях.
К л ю ч е в ы е с л о в а : Arthrospira platensis, темновые условия, потеря биомассы, темновое
дыхание.
Введение
При культивировании микроводорослей в условиях естественного освещения
было отмечено, что в течение ночи их биомасса снижается. Для описания этой
потери применяют понятие ночная потеря биомассы (НПБ), которое суммарно
объединяет снижение биомассы в результате темнового дыхания, выделения
экзометаболитов, отмирания клеток. НПБ выражают либо как долю биомассы на
окончание темнового периода, либо как долю продукции за предыдущий световой
период (Torzillo et al., 1991; Hu et al., 1996).
Arthrospіra platensis — один из наиболее широко используемых в биотехноло-
гии видов микроводорослей. В большинстве случаев её культивирование
осуществляется в открытых бассейнах при естественном светотемновом режиме,
что приводит к неизбежным потерям биомассы в течение ночи. Показано, что
НПБ в культуре A. platensis составляет почти 11 % биомассы при плотности
культуры 0,8 г · л-1 (Hu et al., 1996). При оценке НПБ A. platensis в течение
летнего сезона (Torzillo et al., 1991) эта величина составляла от 3,6 до 10,3 %
биомассы в зависимости от световых и температурных условий.
НПБ в культурах микроводорослей и Cyanoprokaryota может составлять до
10—50 % дневной продукции (Eppley, Charp, 1975; Grobbelaar, Soeder, 1985).
Однако имеющиеся сведения ограничиваются определением биомассы лишь в
начале и в конце темнового периода (Torzillo et al., 1991; Hu et al., 1996).
Исследование почасовой динамики потери биомассы в культурах микро-
водорослей и цианобактерий в темноте представляет интерес для возможности
ее математического моделирования и прогностического описания.
Цель данной работы — исследование динамики потери биомассы в культуре
A. platensis в условиях темноты.
Материалы и методы
Объектом исследования была культура цианобактерии Arthrospіra (Spirulina)
platensis (штамм IBBS—31) из коллекции культур ИнБЮМ НАНУ. Эксперимент
© А.Л. Авсиян, 2014
А.Л. Авсиян
418 ISSN 0868-8540. Algologia. 2014, 24(3)
проводили на питательной среде Заррука (Zarrouk, 1966) в культиваторах плоско-
параллельного типа объёмом 3 л с длиной светового пути 5 см. Температура
культуральной среды составляла 33–35 оС во время светового периода и 30—32 оС
во время темнового периода, освещенность поверхности культиваторов — 10 кЛк,
свето-темновой режим — 16 ч света : 8 ч темноты. Перемешивали путём
непрерывного барботирования воздухом как на свету, так и в темноте со
скоростью 0,5 л · мин-1· л-1 культуры. Постоянная плотность культуры под-
держивалась на уровне 1,5–1,6 ед. опт. пл. посредством ежедневного разбавления
питательной средой. В течение темнового периода каждый час отбирали пробы в
3-кратной повторности, оптическую плотность культуры измеряли на длине
волны 750 нм, а также каждые два часа отбирали пробы для определения сухой
биомассы путем фильтрования (Методы …, 1975). Суспензию объёмом 5 мл
осаждали на фильтрах из фильтровальной бумаги, которые затем доводили до
постоянного веса при температуре 105 °С.
Общую потерю биомассы в темноте по отношению к начальной биомассе
(NBL) рассчитывали следующим образом:
'
'
100%L D
L
B B
NBL
B
,
где
'
LB – биомасса в конце предыдущего светового периода, г · л-1; DB – биомасса
в конце темнового периода, г · л-1 (Hu, 1996).
Результаты и обсуждение
Во время эксперимента получены данные о подробной динамике биомассы в
культуре A. platensis. В течение темнового периода (8 ч) наблюдалось значительное
снижение плотности культуры (рис. 1). Здесь и далее на рисунках приведены
средние значения величин и доверительные интервалы.
Рис. 1. Динамика снижения биомассы в
культуре Arthrospira platensis в течение
темнового периода
Общая потеря биомассы в условиях темноты составила 0,085 г · л-1 (8,08 %
биомассы), зарегистрированной в начале темнового периода. Величина потери в
данном эксперименте была несколько выше, чем в литературном источнике
(Torzillo et al., 1991), где при сходной температуре и продолжительности темно-
вого периода при естественном освещении потери в культуре S. platensis
составляли 6 % начальной биомассы. Динамика потери биомассы была экспонен-
0 2 4 6 8
Время от начала темнового периода, ч
0.96
1
1.04
Б
и
ом
ас
са
, г
А
С
В
.
л
-1
B = 1.045 - 0.085 (1 - e-Lt)
L = 0.972, ч-1
R2 = 0.9973
Динамика потери биомассы
ISSN 0868-8540. Альгология. 2014, 24(3) 419
циальной, наиболее существенные потери происходили в первые 2 ч темноты,
затем скорость потери биомассы существенно снижалась и к концу темнового
периода стремилась к нулевым или крайне малым значениям. Величина потери за
первые 2 ч темноты составила 87 % потери за весь темновой период.
Оптическая плотность культуры A. platensis значительно снижалась в темноте,
как и биомасса, и динамика ее снижения также имела экспоненциальный
характер (рис. 2). Общее снижение оптической плотности составило 0,135 ед. опт.
пл., или 8,4 % начальной. Поскольку изменение плотности культуры A. platensis в
темноте происходит экспоненциально, его динамику можно описать следующим
эмпирическим уравнением:
0 (1 )L tB B L e ,
где B0 — плотность культуры в начале темнового периода, г · л-1; t — время от
начала темнового периода, ч; L — общая потеря биомассы в темноте, г · л-1; μL —
удельная скорость расхода резервных соединений, ч-1.
Рис. 2. Динамика снижения оптической
плотности культуры Arthrospira platensis в
течение темнового периода
Предложенное выражение позволяет с высокой точностью описать экспери-
ментальные данные по динамике потери биомассы в темноте: R2 = 0,997 для
аппроксимации динамики биомассы, R2 = 0,954 для аппроксимации динамики
оптической плотности культуры. На основании приведенного уравнения
построены графики (см. рис. 1, 2). Экспоненциальное уменьшение скорости
потери биомассы в культуре микроводорослей в темноте согласуется с лите-
ратурными данными (Grobbelaar, Soeder, 1985; Markager, Sand-Jensen, 1989), в
которых показан сходный характер динамики изменения интенсивности темно-
вого дыхания в течение ночи.
Поскольку снижение биомассы происходит в первые часы темноты, а затем
стремится к нулю, становится очевидным, почему не увеличивалась потеря
биомассы в культуре S. platensis в ночное время при увеличении длительности
темнового периода от 8,6 до 11,5 ч в работе Torzillo et al. (1991).
Такой вид зависимости скорости потери биомассы от времени в темноте поз-
воляет сделать предположение о том, что в течение первых часов наиболее
интенсивно расходуются накопленные на протяжении светового периода ассими-
ляты, являющиеся субстратом для темнового дыхания. Это приводит к снижению
их концентрации в клетке, что в свою очередь может лимитировать интенсив-
ность темнового дыхания, а значит и скорость потери биомассы. Согласно лите-
А.Л. Авсиян
420 ISSN 0868-8540. Algologia. 2014, 24(3)
ратурным данным (Torzillo et al., 1991), основную роль в потере биомассы в
темновой период играет окисление углеводов.
Поскольку в данном эксперименте в течение темнового периода осуществ-
лялось барботирование культуры воздухом, лимитирования интенсивности
дыхания клеток концентрацией кислорода в среде не происходило. Нельзя исклю-
чать того, что при отсутствии перемешивания изменение концентрации кисло-
рода также будет влиять на динамику изменения биомассы.
Заключение
Впервые получены данные о почасовой динамике уменьшения биомассы микро-
водорослей в темноте на примере культуры A. platensis. Общая потеря биомассы и
снижение оптической плотности культуры за 8 ч темнового периода составила
8,0–8,5 % начальных значений. Показано, что скорость потери биомассы в
темноте не постоянна, а снижается экспоненциально с течением времени, что
согласуется с литературными данными о динамике интенсивности темнового
дыхания. Предложено уравнение, позволяющее с высокой точностью описать
динамику биомассы в культуре A. platensis в течение темнового периода.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Методы физиолого-биохимического исследования водорослей в гидробиологической
практике / Под ред. А.В. Топачевского — Киев: Наук. думка, 1975. — 247 с.
Eppley R.W., Sharp J.I. Photosynthetic measurements in the central North Pacific: The dark loss of
carbon in 24-h incubations // Limnol. Oceanogr. — 1975. — 20(6). — P. 981—987.
Grobbelaar J.U., Soeder C.J. Respiration losses in planktonic green algae cultivated in raceway ponds
// J. Plankton Res. — 1985. — 7(4). — P. 497–506.
Hu Q., Guterman H., Richmond A. Physiological characteristics of Spirulina platensis (Cyanobacteria)
cultured at ultrahigh cell densities // J. Phycol. — 1996. – 32. – P. 1066–1073.
Markager S., Sand-Jensen K. Patterns of night-time respiration in a dense phytoplankton community
under a natural light regime // J. Ecol. – 1989. — 77. — P. 49—61.
Torzillo G., Sacchi A., Materassi R. et al. Effect of temperature on yield and night biomass loss in
Spirulina platensis grown outdoors in tubular photobioreactors // J. Appl. Phycol. — 1991. — 3. –
P. 103—109.
Zarrouk C. Contribution а l’étude d’une cyanophycée. Influence de divers facteurs physiques et
chimiques sur la croissance et la photosyntèse de Spirulina maxima (Stech. et Gardner) Geitler:
Abstr. Ph.D. (Biol.) Thesis. — Paris, 1966. — 138 p.
Подписала в печать О.Н. Виноградова
A.L. Avsiyan
A.O. Kovalevsky Institute of Biology of Southern Seas, NAS of Ukraine,
2, Nakhimov Av., 99011 Sevastopol, Ukraine
e-mail: anna.l.avsiyan@gmail.com
DYNAMICS OF LOSS OF BIOMASS IN CULTURE OF ARTHROSPIRA PLATENSIS
(NORDST.) GEІTLER (CYANOPROKARYOTA) IN DARKNESS
New data about dynamics of biomass loss in Arthrospira platensis (Cyanoprokaryota) culture in
dark were obtained. It was shown that biomass loss rate in the dark was not constant and
decreased exponentially with time. The equation describing culture density dynamics in the dark
conditions was proposed.
K e y w o r d s : Arthrospira platensis, dark, biomass loss, dark respiration.
|