XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Микроводоросли – группа фототрофных одноклеточных эукариотических организмов, представителями которой является множество видом, а ареалами обитания являются: реки, моря, озёра, почва.

Огромный успех в гидроэкологических ислледованиях, достигнутый в двадцатом веке, связан, в основном, с ипользованием организмов, выделенных в культуру и исследованием оных. Основным достоинством данных модельных объектов является возможность получения воспроизводимых результатов, с помощью которых можно установить закономерности влияния экологических факторов среды на выращиваемые объекты, а также дать количественную оценку это взаимодействия. Только благодаря этим данным можно изучить метаболические процессы, происходящие на различных уровнях организации живых объектов.

Разнообразие культивируемых водных растительных организмов достаточно широко. Это связано с требованиями самого исследования, например, аквакультуры, а также с базовыми проблемами науки. Часто объекты выбирают под конкретные цели исследования. Именно с помощью таких организмов решение поставленных научных задач наиболее комфортно для исследователей.

Самым успешным объектом, используемым в области гидроэкологических исследований, можно назвать микроводоросли. Именно с помощью них получены первые экспериментальные данные, связанные с изучением первичных процессов фотосинтеза. Микроскопические водоросли незаменимы при оценке первичной продукции водоемов и является одним из ведущих и перспективных модельных объектов в исследованиях водных экосистем [1].

На сегодняшний день разработана техника культивирования и различные питательные среды, которые удовлетворяют всем физиологическим потребностям (pH, концентрация микро- и макроэлементов, температура, количество света, условия газообмена), необходимым для периодического или непрерывного роста микроводорослей. С помощью простых математических формул и достаточно хорошего теоретического обоснования можно без особых проблем выявить закономерность зависимости роста культуры от различных факторов внешней среды [1]. Благодаря всем вышеперечисленным плюсам культуру микроскопических водорослей можно рассматривать как модельный объект для выявления общих закономерностей роста организмов в популяции. Полученные закономерности несут большое значение для общей экологии гидросферы, а не только для гидробионтов.

Микроводоросли наиболее широко применяются в кинетических исследованиях, суть которых состоит в поиске зависимости скорости роста организма или целой популяции от потока питательных веществ из водной среды. Одноклеточные организмы играют огромную роль в энергетических обменах и массообменах в питательных цепях, что связано с решениями различных задач трофодинамики. Также при изучении кинетики роста микроводорослей можно детально изучить переходные процессы между динамически равновесными состояниями в открытых системах и количественно оценить адаптационные явления [1]. В данном случае малые размеры и высокая скорость размножения модельного объекта является огромным плюсом для таких исследований.

Удельная скорость роста (увеличение концентрации биомассы X за промежуток времени dt) как морских, так и пресноводных микроскопических водорослей составляет 0.3 – 0.4 ч^-1, а небольшие размеры самих клеток позволяют работать с популяциями, плотность которых намного выше млн./мл [2]. Благодаря этому необходимые эксперименты с ними можно провести в течение нескольких дней, что недостижимо при работе с крупными организмами, время генерации которых составляет целые годы.

Еще одной особенностью, которая выделяет одноклеточные водоросли среди других модельных объектов, является четкое разделение потоков энергетического и минерального питания, а также механизмов их трансформации.

Микроскопические водоросли являются довольно востребованным биотехнологическим объектом, с помощью которого можно получать различные фармакологически активные препараты, антиоксиданты, противовоспалительные средства, диетические продукты. Также их используют в клеточной инженерии, технологиях по оздоровлению окружающей среды и других отраслях [3].

Одноклеточные водоросли являются промышленным сырьем для получения альгиновых кислот и альгинатов, агар-агара, агароида, каррагенина, сорбита, маннита, этилового и метилового спиртов, ацетона, органических кислот, эфиров, нитроцеллюлозы, меченых аминокислот, стеролов, инсектицидов, репеллентов, дейтированных соединений [4].

Микроводоросли широко используются в сельском хозяйстве в качестве кормовых добавок в животно- и птицеводстве, оказывают положительное влияние на иммунитет животных, их вес и плодовитость. Также применение микроскопических водорослей в пищевой промышленности позволит решить ряд продовольственных проблем и поможет снизить высокую нагрузку на водные и наземные экосистемы, которые подвергаются сильному антропогенному влиянию, так как на сегодняшний день они являются основным источником пищи для человека [5].

Микроводоросли успешно используются для повышения плодородия почв, так как пополняют запасы органических веществ в них и повышают урожайность сельскохозяйственных культур.

Почвенные водоросли используются как тест-объекты для определения потребности почвы в удобрениях, испытании пестицидов, а точнее для оценки их остаточной токсичности в почве.

Очистка сточных вод с помощью микроводорослей обходится примерно в 100 раз дешевле, чем с помощью физико-химических методов, а также наиболее эффективна. В связи с этим они применяются для очистки сточных вод во многих странах мира [5].

Благодаря всем вышеперечисленным качествам, микроводоросли являются широко востребованным модельным объектом во многих отраслях биологических наук. С помощью них можно решить ряд глобальных экологических проблем, получать различные БАВ, использовать их в качестве продовольственного сырья, а также для обогащения почв и очистки сточных вод, исследовать экологическую динамику водных биотопов и многое другое.

Список использованной литературы:

Тренкеншу, Р. П. Культура микроводорослей как модельный объект в гидроэкологии // Морской экологический журнал. - 2009. - №4. - С. 41-52.

Белянин В. Н. Светозависимый рост низших фототрофов. – Новосибирск: Наука, 1984. – 96 с.

Макро- и микроэлементы в оптимизации минерального питания микроводорослей / В. В. Упитис. – Рига: Зинатне, 1983. – 240 с.

Пульц О. Ценные вещества из водорослей / О. Пульц // Альгология. – 2000. – Т. 10, № 3. – С. 344-348.

Макарова Е. И., Отурина И. П., Сидякин А. И. Прикладные аспекты применения микроводорослей – обитателей водных экосистем // Экосистемы, их оптимизация и охрана. . - 2009. - №20. - С. 120–133.