«i i ÁÈÁËÈÎÒÅÊÀ ÁÈÎÒÅÕÍÎËÎÃÀ Ð. Ï. Òðåíêåíøó, Ð. Ã. Ãåâîðãèç, À. Á. Áîðîâêîâ ÎÑÍÎÂÛ ÏÐÎÌÛØËÅÍÍÎÃÎ ÊÓËÜÒÈÂÈÐÎÂÀÍÈß ÄÓÍÀËÈÅËËÛ ÑÎËÎÍÎÂÎÄÍÎÉ (DUNALIELLA SALINA TEOD.) Ñåâàñòîïîëü, 2005 i i i i ...»
i i
i i
ÁÈÁËÈÎÒÅÊÀ ÁÈÎÒÅÕÍÎËÎÃÀ
Ð. Ï. Òðåíêåíøó, Ð. Ã. Ãåâîðãèç,
À. Á. Áîðîâêîâ
ÎÑÍÎÂÛ ÏÐÎÌÛØËÅÍÍÎÃÎ
ÊÓËÜÒÈÂÈÐÎÂÀÍÈß
ÄÓÍÀËÈÅËËÛ ÑÎËÎÍÎÂÎÄÍÎÉ
(DUNALIELLA SALINA TEOD.) Ñåâàñòîïîëü, 2005 i i i i i i i i ÓÄÊ 639. Òðåíêåíøó Ð. Ï., Ãåâîðãèç Ð. Ã., Áîðîâêîâ À. Á.
Îñíîâû ïðîìûøëåííîãî êóëüòèâèðîâàíèÿ Äóíàëèåëëû ñîëîíîâîäíîé (Dunaliella salina Teod.) — Ñåâàñòîïîëü:
ÝÊÎÑÈ–Ãèäðîôèçèêà, 2005. — 103 ñ.
 ìîíîãðàôèè ïðåäñòàâëåíû ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèé ïðîäóêöèîííûõ õàðàêòåðèñòèê Dunaliella salina Teod., ïðîâåä¸ííûõ â ïðîèçâîäñòâåííûõ óñëîâèÿõ. Óäåëåíî âíèìàíèå âîïðîñàì îïòèìèçàöèè ïðîöåññà êóëüòèâèðîâàíèÿ, áèîëîãèè è áèîõèìèè çåë¸íîé ìèêðîâîäîðîñëè D. salina.
Ìîíîãðàôèÿ ïðåäñòàâëÿåò èíòåðåñ äëÿ ñïåöèàëèñòîâ-áèîòåõíîëîãîâ. Òàêæå áóäåò ïîëåçíà àñïèðàíòàì ñîîòâåòñòâóþùèõ ñïåöèàëüíîñòåé è ñòóäåíòîâ âûñøèõ ó÷åáíûõ çàâåäåíèé.
© Àâòîðñêèé òåêñò — Òðåíêåíøó Ð. Ï., Ãåâîðãèç Ð. Ã., Áîðîâêîâ À. Á., © Îôîðìëåíèå è ìàêåò — Ãåâîðãèç Ð. Ã., i i i i i i i i Ââåäåíèå Ãàëîáíûå ìîðñêèå ìèêðîâîäîðîñëè — ïðîäóöåíòû öåëîãî ðÿäà áèîëîãè÷åñêè àêòèâíûõ ñîåäèíåíèé, êîòîðûå íàõîäÿò ñâî¸ ïðèìåíåíèå â ðàçëè÷íûõ ñôåðàõ ÷åëîâå÷åñêîé äåÿòåëüíîñòè: ìåäèöèíå, ïèùåâîé ïðîìûøëåííîñòè, ñåëüñêîì õîçÿéñòâå è ïð. Îäíèì èç íàèáîëåå öåííûõ áèîëîãè÷åñêè àêòèâíûõ ñîåäèíåíèé ÿâëÿåòñÿ -êàðîòèí, îòíîñèòåëüíîå ñîäåðæàíèå êîòîðîãî íàèáîëåå âûñîêî â çåë¸íîé ãàëîáíîé ìèêðîâîäîðîñëè Dunaliella salina Teod. Ãàëîáíûå ìèêðîâîäîðîñëè òàêæå âûñòóïàþò â ðîëè ñòàðòîâûõ êîðìîâ ïðè ðàçâåäåíèè ìîëëþñêîâ è ìîëîäè ðûá è ÿâëÿþòñÿ íåçàìåíèìûì êîìïîíåíòîì ïðè ñîñòàâëåíèè ðàçëè÷íîãî ðîäà ñóõèõ êîðìîâ è ïèùåâûõ äîáàâîê, èìåþùèõ øèðîêèé ñïåêòð ïðèìåíèìîñòè â ïòèöåâîäñòâå è æèâîòíîâîäñòâå. Òåíäåíöèÿ ïîñòîÿííî âîçðàñòàþùåãî îáú¸ìà ïîòðåáëåíèÿ öåííûõ âåùåñòâ ïðèðîäíîãî ïðîèñõîæäåíèÿ ñïîñîáñòâóåò ðàçðàáîòêå âûñîêîïðîäóêòèâíûõ òåõíîëîãèé êóëüòèâèðîâàíèÿ ìèêðîâîäîðîñëåé â èñêóññòâåííûõ óñëîâèÿõ. Òûñÿ÷è ïóáëèêàöèé, êàê â îòå÷åñòâåííîé ëèòåðàòóðå, òàê è â çàðóáåæíîé, óêàçûâàþò íà îãðîìíûé îïûò è ãëóáèíó çíàíèé ó÷¸íûõ, çàíèìàþùèõñÿ äàííîé ïðîáëåìàòèêîé. Íåñìîòðÿ íà çíà÷èòåëüíûå óñïåõè i i i i i i â ðàçðàáîòêå òåõíîëîãèé âûðàùèâàíèÿ è èñïîëüçîâàíèÿ áèîìàññû ìèêðîâîäîðîñëåé â ëàáîðàòîðèè, ðàçðàáîòêè òåõíîëîãèé äëÿ ïðîìûøëåííûõ ìàñøòàáîâ ïðåäñòàâëåíû äîñòàòî÷íî ñêðîìíî. Îò÷àñòè ýòî ñâÿçàíî ñ òåì, ÷òî ðåçóëüòàòû ëþáûõ èññëåäîâàíèé íà ïðîèçâîäñòâå, ðàçðàáîòêà òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðè¸ìîâ è ïð., êàê ïðàâèëî, ÿâëÿþòñÿ ñîáñòâåííîñòüþ âëàäåëüöà ïðîèçâîäñòâà è íå ïðåäñòàâëåíû â îòêðûòîé ïå÷àòè.
Íåìàëîâàæíîé íàó÷íîé ïðîáëåìîé ÿâëÿþòñÿ âîïðîñû ìàòåìàòè÷åñêîãî ìîäåëèðîâàíèÿ êàê âñåãî òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà, òàê è îòäåëüíûõ åãî ýòàïîâ. Ê ïðèìåðó, ðàçðàáîòêà ñëîæíûõ ïàðàìåòðè÷åñêèõ ìîäåëåé ñ áîëüøèì êîëè÷åñòâîì ïåðåìåííûõ ñòàíîâèòñÿ ìàëî ïðèãîäíîé â óñëîâèÿõ ñåëüñêîõîçÿéñòâåííîãî ïðîèçâîäñòâà, ïîñêîëüêó ïðè îðãàíèçàöèè ïðîèçâîäñòâà óïðàâëåíèå âñåìè ïàðàìåòðàìè ñòàíîâèòñÿ íåâîçìîæíûì. Ïîýòîìó â äàííîì ñëó÷àå ïðåäïî÷òèòåëüíî èñïîëüçîâàíèå ïðîñòåéøèõ ìîäåëåé, êîòîðûå åñòåñòâåííûì îáðàçîì ó÷èòûâàþò è áèîëîãè÷åñêóþ ñîñòàâëÿþùóþ. Èíûìè ñëîâàìè, íåîáõîäèìî ðåøèòü íåïðîñòóþ çàäà÷ó îïèñàíèÿ ïðîñòåéøèìè ìîäåëÿìè òàêîãî ñëîæíîãî ïðîöåññà êàê ðîñò ìèêðîâîäîðîñëåé.
Ïåðåõîä îò ëàáîðàòîðíîé òåõíîëîãèè ê ïîëóïðîìûøëåííîé è ïðîìûøëåííîé íåèçáåæíî ñîïðîâîæäàåòñÿ òàê íàçûâàåìûì «ýôôåêòîì ìàñøòàáèðîâàíèÿ», âñëåäñòâèå ÷åãî íà ïðîèçâîäñòâå ïðèõîäèòñÿ ðåøàòü ñîâñåì èíûå çàäà÷è, íåæåëè â ëàáîðàòîðèè. Ïîðîé ñóòü äåëà ÿñíà, îäíàêî ðåàëèçàöèÿ íà óðîâíå ïðîèçâîäñòâà òðåáóåò äîïîëíèòåëüíûõ ðåøåíèé ñëîæíûõ òåõíè÷åñêèõ çàäà÷. Ñâåðõ òîãî, ðåøåíèå ïðîáëåìû â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè ìîæåò óñëîæíèòü ýêîíîìè÷åñêàÿ ñòîðîíà äåëà.
×òîáû ñíèçèòü ñåáåñòîèìîñòü ïðîäóêòà, ðàçðàáîòêà òåõíîëîãèè èçíà÷àëüíî äîëæíà áûòü íàïðàâëåíà ïî ïóòè èñïîëüçîâàíèÿ äåø¸âûõ ìàòåðèàëîâ è èñòî÷íèêîâ ýíåðãèè, íàïðèìåð, ñîëíå÷íîãî ñâåòà. Êðîìå òîãî, ïî âîçìîæíîñòè, íåîáõîäèìî èçáåãàòü èñïîëüçîâàíèÿ äîðîãîñòîÿùåãî ñïåöèàëüíîãî îáîðóäîâàíèÿ.
Ñóùåñòâåííîé ÷àñòüþ ðàáîòû ïî îðãàíèçàöèè ïðîèçâîäñòâà è âûïóñêà ïðîäóêöèè ÿâëÿåòñÿ ñîçäàíèå âñåé ñîïðîâîäèòåëüíîé äîêóìåíòàöèè, óòâåðæä¸ííîé ñîîòâåòñòâóþùèìè èíñòàíöèÿìè. Äëÿ ïðîèçâîäñòâà ýòîò ýòàï, â íåêîòîðîì ñìûñëå, ñàìûé ãëàâíûé, ïîñêîëüêó â óñëîâèÿõ ðûíêà ëþáîé ïðîèçâîäèòåëü íóæäàåòñÿ â ðàçðåøèòåëüíîé äîêóìåíòàöèè äëÿ ðåàëèçàöèè ñâîåãî ïðîäóêòà. Íåòðàäèöèîííîñòü îáúåêòà, îòñóòñòâèå ñåðòèôèöèðóþùåé äîêóìåíòàöèè ïî äàííîìó îáúåêòó, åñòåñòâåííî, óñëîæíÿåò ñèòóàöèþ. Íàïðèìåð, íà Óêðàèíå äî ñèõ ïîð íåò îáùåïðèíÿòîãî äîêóìåíòà (ïàñïîðòà), ïîäîáíîãî [6] íà âèäû ìèêðîâîäîðîñëåé, â òîì ÷èñëå è íà D. salina.
Òàêèì îáðàçîì, ðàçðàáîòêà è âíåäðåíèå òåõíîëîãèé âûðàùèâàíèÿ ìèêðîâîäîðîñëåé â ïðîìûøëåííîñòü òðåáóåò ðåøåíèÿ öåëîãî êîìïëåêñà íàó÷íî-îðãàíèçàöèîííûõ çàäà÷. Äëÿ ýòîãî íåîáõîäèìî ïðèâëå÷åíèå ñïåöèàëèñòîâ ðàçëè÷íûõ ïðîôèëåé: ìàòåìàòèêîâ, áèîëîãîâ, êàê îáúåêò áèîòåõíîëîãèè 1.1. Çåë¸íàÿ ìèêðîâîäîðîñëü Èñòîðèÿ îáíàðóæåíèÿ è êðàòêàÿ õàðàêòåðèñòèêà.
«Êðàñíîå öâåòåíèå» ãèïåðãàëèííûõ âîäî¸ìîâ îáíàðóæèëè î÷åíü äàâíî (1836 ã.), îäíàêî î ïðè÷èíàõ åãî âîçíèêíîâåíèÿ ó÷åíûå ñïîðèëè ïî÷òè 100 ëåò. È ëèøü Äþíàëü [14] ïåðâûé ñâÿçàë ýòî ÿâëåíèå ñ ðàçâèòèåì ìèêðîñêîïè÷åñêèõ âîäîðîñëåé, êîòîðûå âïîñëåäñòâèè ñòàëè îáúåêòîì èçó÷åíèÿ øèðîêîãî êðóãà ñïåöèàëèñòîâ.
Íàèáîëüøóþ èçâåñòíîñòü ñðåäè áîòàíèêîâ è ñïåöèàëèñòîâ-ïðàêòèêîâ ïîëó÷èë ðîä Dunaliella ñåìåéñòâà Dunaliellaceae, âïåðâûå îïèñàííûé â 1905 ã. Ðîä âîäîðîñëè áûë íàçâàí â ÷åñòü Äþíàëÿ, êîòîðûé âïåðâûå äàë ïðàâèëüíîå îáúÿñíåíèå «êðàñíîãî öâåòåíèÿ» ìîðñêîé âîäû. Èñòîðèÿ èçó÷åíèÿ âîäîðîñëè ïîäðîáíî èçëîæåíà â [14].
Ðîä âêëþ÷àåò 29 ñîëîíîâîäíûõ, ìîðñêèõ, ïðåñíîâîäíûõ è ïî÷âåííûõ âèäîâ; 6 èç íèõ íàéäåíû íà òåððèòîðèè Óêðàèíû èñêëþ÷èòåëüíî â ñîë¸íûõ âîäî¸ìàõ.
Õîðîøî èçâåñòíà D. salina — äóíàëèåëëà ñîëîíîâîäíàÿ, ðàçâèâàþùàÿñÿ â ãèïåðãàëèííûõ âîäî¸ìàõ ñòåïíîãî Êðûìà.  ìàññîâîì êîëè÷åñòâå îíà âûçûâàåò «êðàñíîå öâåòåíèå», îñîáåííî ÿðêîå â ïåðèîä ëåòíåãî èñïàðåíèÿ âîäû èç ìåëêîâîäíûõ ëàãóí, êîãäà íà ïîâåðõíîñòè òàêèõ ëàãóí îáðàçóþòñÿ êðèñòàëëû ñîëè.
Êðàòêàÿ õàðàêòåðèñòèêà. Êëåòêè âîäîðîñëè ðàçíîîáðàçíîé ôîðìû — îâàëüíûå, ýëëèïñîèäíûå, ÿéöåâèäíûå, ãðóøåâèäíûå, èíîãäà øàðîâèäíûå, öèëèíäðè÷åñêèå èëè âåðåòåíîâèäíûå; ðàäèàëüíî- èëè áèëàòåðàëüíî ñèììåòðè÷íûå, ðåäêî äîðñîâåíòðàëüíûå èëè ñëåãêà àññèìåòðè÷íûå [14]. Ðàçìåðû êëåòîê ðàçíîîáðàçíû: èõ äëèíà ìîæåò êîëåáàòüñÿ îò 2,8 äî 40 ìê, øèðèíà îò 1,5 äî 20 ìê, îáú¸ì îò 8 äî 4500 ìê3. Íàèáîëåå ïîäðîáíûå èëëþñòðàöèè ïî èçìåí÷èâîñòè äóíàëèåëë èìåþòñÿ â ðàáîòå [14], ãäå ïðåäñòàâëåíû ìàòåðèàëû ïî ãîìîëîãè÷åñêèì ðÿäàì ìîäèôèêàöèîííîé èçìåí÷èâîñòè âèäîâ äóíàëèåëë. Ýòî âàæíî ó÷èòûâàòü äëÿ êîíòðîëÿ ÷èñòîòû êóëüòóðû, ïîñêîëüêó ïðè âûðàùèâàíèè êëåòêè Dunaliella salina, îêðóæ¸ííûå ëèøü ïëàçìîëåììîé, ñêëîííû ê ìåòàáîëèè, ïðîÿâëåíèå êîòîðîé íàèáîëåå ñèëüíî âûðàæåíî ïðè òåõíîëîãè÷åñêîì ïðîöåññå, êîãäà âîäîðîñëè ïîäâåðãàþòñÿ ðàçëè÷íûì âîçäåéñòâèÿì (íàïðèìåð, ïåðåìåøèâàíèþ, ñåïàðèðîâàíèþ, îñàæäåíèþ, ôèëüòðàöèè è ïð.).
ôèêàöèè îðãàíèçìà èìååò õëîðîïëàñò, êîòîðûé ïî öâåòó ÷àùå âñåãî çåë¸íûé, èíîãäà æ¸ëòûé, áóðûé äî êðàñíîãî.
 ýêñïåðèìåíòå ñïîñîáíîñòü èçìåíÿòü öâåò ïðîÿâëÿåòñÿ êàê ðåàêöèÿ íà íåáëàãîïðèÿòíûå óñëîâèÿ. Ïî ôîðìå õëîðîïëàñò îáû÷íî ÷àøåâèäíîãî òèïà ñ ïèðåíîèäîì è ãëàçêîì, ðåæå — áåç íèõ. Ïóëüñèðóþùèå âàêóîëè (îäíà èëè äâå) âñòðå÷àþòñÿ òîëüêî ó ïðåñíîâîäíûõ âèäîâ.
Ïî îáå ñòîðîíû îò ïàïèëëû, íà âûïóêëîì àïèêàëüíîì êîíöå êëåòêè ïðèêðåïëåíû äâà æãóòèêà. Îáû÷íî æãóòèêè îäèíàêîâîé äëèíû, ðàâíîé èëè ïðåâûøàþùåé äëèíó êëåòêè. Ó ìîëîäûõ, òîëüêî ÷òî ðàçäåëèâøèõñÿ êëåòîê îäèí èç æãóòèêîâ ìîæåò áûòü êîðî÷å äðóãîãî.
Êëåòêè D. salina èçîêîíòíû è õàðàêòåðèçóþòñÿ âåñëîïîäîáíûì äâèæåíèåì æãóòèêîâ. Êàê è âñÿ êëåòêà, æãóòèêè ïîêðûòû ïðîòîïëàçìàòè÷åñêîé ìåìáðàíîé. Èõ òîíêàÿ ñòðóêòóðà õàðàêòåðèçóåòñÿ îáû÷íîé êîíñòðóêöèåé: 9 ôèáðèëë ðàñïîëàãàþòñÿ ïî ïåðèìåòðó è 2 — ïî Äëÿ D. salina õàðàêòåðíû âåãåòàòèâíûé, áåñïîëûé è ïîëîâîé òèïû ðàçìíîæåíèÿ. Ïåðâûé ÿâëÿåòñÿ ïðåîáëàäàþùèì, ïðîèñõîäèò ïðåèìóùåñòâåííî â òåìíîòå ïóò¸ì ïîïåðå÷íîãî äåëåíèÿ êëåòîê. Ïîñëåäîâàòåëüíîñòü äåëåíèÿ îðãàíåëë ñòðîãî íå äåòåðìèíèðîâàíà è ëåãêî íàðóøàåòñÿ, îñîáåííî â ñòàðûõ êóëüòóðàõ. Ïðè ýòîì îáðàçóþòñÿ óðîäëèâûå ôîðìû [14].
 íåáëàãîïðèÿòíûõ óñëîâèÿõ D. salina ñïîñîáíà îáðàçîâûâàòü öèñòû áåñïîëîãî ïðîèñõîæäåíèÿ. Öèñòû èìåþò øàðîâèäíóþ ôîðìó, òîëñòóþ äâîéíóþ îáîëî÷êó è ãðàíóëèðîâàííîå ñîäåðæèìîå, îñâîáîæäåíèå êîòîðîãî ïðè ïðîðàñòàíèè ïðîèñõîäèò ÷åðåç ùåëü â îáîëî÷êå. Ïåðåä ïðîðàñòàíèåì öèñòû å¸ ñîäåðæèìîå êðàñíîãî öâåòà çåëåíååò è äåëèòñÿ ñ îáðàçîâàíèåì 2–4 êëåòîê.
Ïîëîâîé ïðîöåññ ó D. salina — ãîëîãàìíîãî òèïà.
Êîïóëÿöèÿ ìîæåò ïðîèñõîäèòü êàê íà ñâåòó, òàê è â òåìíîòå.  ðåçóëüòàòå ñëèÿíèÿ äâóõ êëåòîê îáðàçóåòñÿ íåïîäâèæíàÿ çèãîòà, ïîêðûòàÿ îáîëî÷êîé (èíîãäà ñëîèñòîé). Ïåðåä ïðîðàñòàíèåì ïðîèñõîäèò ðåäóêöèîííîå äåëåíèå ñ îáðàçîâàíèåì 2–32-õ êëåòîê. Êîëè÷åñòâî êëåòîê îáóñëîâëåíî ðàçìåðàìè çèãîòû è óñëîâèÿìè, â êîòîðûõ îíà ðàçâèâàåòñÿ.
Ãåîãðàôè÷åñêîå ðàñïðîñòðàíåíèå. D. salina îòìå÷åíà â Åâðîïå (Ñðåäèçåìíîìîðüå, ïîáåðåæüå ׸ðíîãî, Àçîâñêîãî è Êàñïèéñêîãî ìîðåé), Àçèè (ñòåïíàÿ çîíà Çàïàäíîé Ñèáèðè, Êàçàõñòàí, Ñðåäíÿÿ Àçèÿ, Èíäèÿ, ßâà), Ñåâåðíîé Àìåðèêå (øòàòû Êàëèôîðíèÿ, Íåâàäà, Þòà), Þæíîé Àìåðèêå (×èëè), ñåâåðíîé Àôðèêå (Àëæèð, ïóñòûíÿ Ñàõàðà) è Þæíîé Àâñòðàëèè.
 íàèáîëåå ñåâåðíûõ, ìåíåå õàðàêòåðíûõ äëÿ äàííîãî âèäà ìåñòîíàõîæäåíèÿõ (îêðåñòíîñòè Èíîâðîöëàâà (Ïîëüøà), îç. Êàðà÷èíñêîå (Íîâîñèáèðñêàÿ îáë.), îáíàðóæåíû ìîðôîëîãè÷åñêè îòêëîíÿþùèåñÿ îò òèïà ïîïóëÿöèè. Íà òåððèòîðèè âñåãî Çåìíîãî øàðà ýòîò âèä ïðåäñòàâëåí â àðèäíûõ çîíàõ (ïóñòûíè, ñòåïü, ðåæå — ëåñîñòåïü), ò. å. â óñëîâèÿõ, ñïîñîáñòâóþùèõ îáðàçîâàíèþ âîäî¸ìîâ ñ âûñîêîé ñòåïåíüþ ìèíåðàëèçàöèè âîäû.
Ãèïåðãàëèííûå âîäî¸ìû, íàñåë¸ííûå D. salina, ðàçìåùåíû íå òîëüêî âî âíóòðèêîíòèíåíòàëüíûõ, àðèäíûõ èëè ñóáàðèäíûõ îáëàñòÿõ, íî ÷àùå âñåãî — íà ïîáåðåæüÿõ ìîðåé è îêåàíîâ. Òàêèì îáðàçîì, D. salina, îòìå÷åííàÿ íà ïÿòè êîíòèíåíòàõ, èìååò ìóëüòèðåãèîíàëüíûé òèï àðåàëà.
Ýêîëîãè÷åñêàÿ òîëåðàíòíîñòü. Îáùåé îñîáåííîñòüþ âñåõ ñîë¸íûõ âîäî¸ìîâ ÿâëÿåòñÿ íåñòàáèëüíûé ñîëåâîé ðåæèì, íà îñíîâàíèè ÷åãî èõ îòíîñÿò ê ïîéêèëîãàëèííûì âîäî¸ìàì, â îòëè÷èå îò ìîðñêèõ è ïðåñíûõ — ãîìîéîãàëèííûõ. Íåñòàáèëüíûé ñîëåâîé ðåæèì ñîë¸íûõ âîäî¸ìîâ ÿâëÿåòñÿ îñíîâíûì êîíòðîëèðóþùèì ôàêòîðîì ðàçâèòèÿ â íèõ àëüãîôëîðû. Ïîýòîìó âîäîðîñëè ïðåäñòàâëåíû çäåñü íåìíîãî÷èñëåííûìè âèäàìè, ñïîñîáíûìè âûäåðæèâàòü ðåçêèå ïåðåïàäû è øèðîêèå ãðàíèöû ñîë¸íîñòè.
Èññëåäîâàíèå ýêîëîãî-ôèçèîëîãè÷åñêèõ, áèîõèìè÷åñêèõ è öèòîëîãè÷åñêèõ îñîáåííîñòåé ãèïåðãàëîáíûõ âèäîâ Dunaliella ïîçâîëèëè âûÿâèòü ìåõàíèçìû ñîëåóñòîé÷èâîñòè. Ôåíîìåíàëüíàÿ ñòîéêîñòü D. salina ê ðåçêèì îñìîòè÷åñêèì ñäâèãàì íå ÿâëÿåòñÿ ðåçóëüòàòîì èçîëÿöèè êëåòîê îò âíåøíåé ñðåäû è ïîääåðæàíèÿ â íèõ ãîìåîñòàòè÷åñêèõ óñëîâèé. Íàîáîðîò, ýòà óñòîé÷èâîñòü ÿâëÿåòñÿ ðåçóëüòàòîì ëåãêîé ïðîíèöàåìîñòè ðÿäà ïëàçìàòè÷åñêèõ ìåìáðàí äëÿ âîäû è íåêîòîðûõ èîíîâ, âñëåäñòâèå ÷åãî ïðîèñõîäèò áûñòðîå óðàâíîâåøèâàíèå âíåøíåãî è âíóòðåííåãî îñìîòè÷åñêîãî äàâëåíèÿ. Ýòè ïðîöåññû, â ñâîþ î÷åðåäü, ñîïðîâîæäàþòñÿ ðåçêèìè ïåðåïàäàìè êîíöåíòðàöèè êëåòî÷íîãî ñîêà, ðèêëåòî÷íûõ ñòðóêòóð, ôîòîñèíòåòè÷åñêîãî àïïàðàòà è áåëêîâ ïëàçìû ê ýòèì óñëîâèÿì. Äàííûå ìíîãèõ àâòîðîâ ñâèäåòåëüñòâóþò î òîì, ÷òî ñ óâåëè÷åíèåì ñîë¸íîñòè îêðóæàþùåé ñðåäû â êëåòêàõ Dunaliella ïðîèñõîäèò ïåðåñòðîéêà ïèãìåíòíîãî àïïàðàòà, äûõàòåëüíîãî è ôîòîñèíòåòè÷åñêîãî ìåòàáîëèçìà, íóêëåèíîâîãî îáìåíà, ñìåíà àêòèâíîñòè òåðìèíàëüíûõ îêñèäàç, îáåñïå÷èâàþùèå âûæèâàíèå ýòèõ âîäîðîñëåé â ýêñòðåìàëüíûõ Ñîãëàñíî ýêñïåðèìåíòàëüíûì äàííûì, àìïëèòóäà ñîë¸íîñòè, êîòîðóþ âûäåðæèâàåò D. salina, íàõîäèòñÿ â ïðåäåëàõ 30–300 ã/ë [14, 17], ïî ìíåíèþ äðóãèõ àâòîðîâ — 2,5–500 ã/ë [41].
Òàêèì îáðàçîì, ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå ïîäòâåðæäàþò íàáëþäåíèÿ â åñòåñòâåííûõ óñëîâèÿõ, ñâèäåòåëüñòâóÿ îá ýâðèãàëîáíîì õàðàêòåðå ýòèõ âèäîâ è îïðîâåðãàÿ âçãëÿä íà íèõ êàê íà ñòåíîãàëîáíûå, îáëèãàòíî ãèïåðãàëîáíûå îðãàíèçìû.
Ðåçêîå èçìåíåíèå îñìîòè÷åñêîãî äàâëåíèÿ ïðè âíåçàïíîì ðàçáàâëåíèè êîíöåíòðèðîâàííîé ñðåäû ïðèâîäèò ê ðàçðóøåíèþ è ãèáåëè êëåòîê Dunaliella. Îäíàêî À. Ï. Àðòàðè (öèò. ïî [14]) óñòàíîâèë, ÷òî D. salina ìîæåò âûäåðæèâàòü âíåçàïíîå èçìåíåíèå êîíöåíòðàöèè ïèòàòåëüíîãî ðàñòâîðà íà 6, 12, 15 è äàæå 18% â ñòîðîíó óìåíüøåíèÿ è íà 6–12% â ñòîðîíó óâåëè÷åíèÿ. Áëàãîäàðÿ ñâîåé âûäàþùåéñÿ ñîëåóñòîé÷èâîñòè ãèïåðãàëîáíûå âèäû Dunaliella ÿâëÿþòñÿ èñêëþ÷èòåëüíî óäîáíûìè ìîäåëüíûìè îáúåêòàìè äëÿ èçó÷åíèÿ ìåõàíèçìà ãàëîôèëèè.
Ìàññîâîå ðàçâèòèå Dunaliella â åñòåñòâåííûõ áàññåéíàõ ÷àùå âñåãî ëèìèòèðóåòñÿ íåäîñòàòêîì áèîãåííûõ ýëåìåíòîâ: àçîòà è ôîñôîðà [14,42]. Ýòè ýëåìåíòû âëèÿþò íà õàðàêòåð ìåòàáîëèçìà, ñîñòàâ ïèãìåíòîâ, àêòèâíîñòü ôîòîñèíòåòè÷åñêèõ ïðîöåññîâ, ðîñò è ðàçâèòèå Dunaliella [14, 23].
Êàê èçâåñòíî, çåë¸íûå âîäîðîñëè ñïîñîáíû óñâàèâàòü àçîò îðãàíè÷åñêèõ è íåîðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé.
Îñíîâíûìè èñòî÷íèêàìè ìèíåðàëüíîãî àçîòà ÿâëÿþòñÿ íèòðàòû, íèòðèòû è ñîëè àììîíèÿ. Ñïîñîáíîñòü âîäîðîñëåé ê óòèëèçàöèè ðàçëè÷íûõ ôîðì àçîòà â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè çàâèñèò îò àêòèâíîé ðåàêöèè îêðóæàþùåé ñðåäû.
Ïî äàííûì À. Ï. Àðòàðè è Å. Ñ. Ìèëüêî íàèáîëåå áëàãîïðèÿòíûì èñòî÷íèêîì àçîòà äëÿ ðîñòà D. salina ÿâëÿåòñÿ àçîòíîêèñëûé íàòðèé. Îïòèìàëüíàÿ äëÿ ðîñòà ýòèõ âîäîðîñëåé êîíöåíòðàöèÿ NaNO3 0,5–1 ã/ë, îäíàêî ñêîðîñòü èõ ðàçìíîæåíèÿ ïî÷òè íå çàâèñèò îò êîíöåíòðàöèè NaNO3 â ïðåäåëàõ 0,25–20 ã/ë [17]. Âèäû Dunaliella õîðîøî âûäåðæèâàþò íàñûùåííûå ðàñòâîðû íèòðàòîâ. Øèðîêèé ðîñòîâîé îïòèìóì êîíöåíòðàöèè ðàçëè÷íûõ èíãðåäèåíòîâ ïèòàòåëüíîãî ðàñòâîðà, îñîáåííî ñòîéêîñòü ê âûñîêèì äîçàì àçîòà, ÿâëÿåòñÿ áîëüøèì ïðåèìóùåñòâîì Dunaliella êàê îáúåêòîâ ìàññîâîãî êóëüòèâèðîâàíèÿ.
Èñòî÷íèêîì ôîñôîðà äëÿ âèäîâ Dunaliella, êàê è äëÿ áîëüøèíñòâà äðóãèõ çåë¸íûõ âîäîðîñëåé, ñëóæàò ôîñôàòû. Èç íèõ íàèáîëåå áëàãîïðèÿòíûì äëÿ ðîñòà îêàçàëñÿ êàëèé ôîñôîðíîêèñëûé äâóçàìåù¸ííûé, òàê êàê áîëüøèíñòâî âèäîâ Dunaliella ïðåäïî÷èòàåò ùåëî÷íóþ ðåàêöèþ ñðåäû [17, 43]. Ðîñòîâîé îïòèìóì êîíöåíòðàöèè ôîñôàòîâ äëÿ D. salina íàõîäèòñÿ â ïðåäåëàõ, èçâåñòíûõ äëÿ äðóãèõ âîäîðîñëåé (0,02–0,25 ã/ë K2 HÐO4 ) [17, 44]. Ðîñò âèäîâ Dunaliella íàáëþäàëñÿ â øèðîêèõ êîíöåíòðàöèîííûõ ïðåäåëàõ 0,004–5 ã/ë K2 HPO4, õîòÿ äîçà 5 ã/ë óãíåòàëà ðîñò âîäîðîñëåé Ñåðà ïðèíàäëåæèò ê ýëåìåíòàì, âõîäÿùèì â ñîñòàâ âñåõ æèâûõ îðãàíèçìîâ. Ìèíèìàëüíûå äîçû ñóëüôàòà ìàãíèÿ, íåîáõîäèìûå äëÿ íîðìàëüíîãî ðàçâèòèÿ âèäîâ Dunaliella, íàõîäÿòñÿ â ïðåäåëàõ äî 2 ã/ë [12, 35, 43].
 åñòåñòâåííûõ ýâãàëèííûõ è ãèïåðãàëèííûõ âîäî¸ìàõ ñåðíîêèñëûé èîí èìååòñÿ â äîñòàòî÷íîì êîëè÷åñòâå, îáåñïå÷èâàþùåì íîðìàëüíûé ðîñò è ðàçìíîæåíèå êëåòîê Dunaliella. Êîíöåíòðàöèÿ êàëèÿ è ìàãíèÿ â âîäå ýâãàëèííûõ è ãèïåðãàëèííûõ âîäî¸ìîâ íàìíîãî ïðåâûøàåò ìèíèìàëüíûå ïîòðåáíîñòè âîäîðîñëåé [41]. Ëèòåðàòóðíûå äàííûå îòíîñèòåëüíî ïîòðåáíîñòè âîäîðîñëåé â êàëüöèè äîâîëüíî ïðîòèâîðå÷èâû. Õëîðèñòûé êàëüöèé â êîíöåíòðàöèè 0,02–2 ã/ë ñòèìóëèðóåò ðîñò êóëüòóðû D. salina íà ïèòàòåëüíîé ñðåäå Àðòàðè, óñêîðÿÿ òåìï äåëåíèÿ êëåòîê [14]. Îäíàêî áîëüøèíñòâî èññëåäîâàòåëåé ñ÷èòàåò, ÷òî ñëåäîâûõ êîíöåíòðàöèé êàëüöèÿ âïîëíå äîñòàòî÷íî.
Ïîòðåáíîñòü â Na+ ó âèäîâ Dunaliella îêàçàëàñü ñïåöèôè÷åñêîé, òàê êàê äðóãèå îäíîâàëåíòíûå èîíû íå åòñÿ îáùèì ôåíîìåíîì äëÿ îáèòàòåëåé ýâ- è ãèïåðãàëèííûõ âîä. Ó âèäîâ Dunaliella ìèíèìàëüíàÿ ïîòðåáíîñòü â íàòðèè çíà÷èòåëüíî âûøå, ÷åì â äðóãèõ ýëåìåíòàõ ìîðñêîé âîäû [44].
Õëîð ÿâëÿåòñÿ îñíîâíûì ãàëîãåíîì â ñîñòàâå áîëüøèíñòâà, åñëè íå âñåõ, âîäîðîñëåé. Ãàëîáèîíòíûé âèä D. salina íå ìîæåò ðàñòè áåç Cl [12]. À. Ï. Àðòàðè òàêæå çàìåòèë, ÷òî «â êðåïêèõ ðàñòâîðàõ MgSO4 · 7H2 O ðîñò D. salina ëó÷øå â òîì ñëó÷àå, êîãäà çàùèòíóþ ðîëü âûïîëíÿåò NaCl, à íå Na2 SO4 · 10H2 Î, ò. å. òîãäà, êîãäà àíèîíû ðàçíûå» [14]. Îïòèìóì ñîîòíîøåíèÿ Cl/SO4 äëÿ ðîñòà D. salina ñîñòàâëÿåò 3,2, à îïòèìóì äëÿ íàêîïëåíèÿ êàðîòèíà — 8,6 [12].
Ìèêðîýëåìåíòû ÿâëÿþòñÿ îäíèì èç ðåøàþùèõ ôàêòîðîâ ðàñïðîñòðàíåíèÿ âîäîðîñëåé â ïðèðîäå. Ñ÷èòàþò, ÷òî èçãîòîâëåíèå êàðò ðàñïðåäåëåíèÿ ðîñòîâûõ âåùåñòâ è ìèêðîýëåìåíòîâ â âîäî¸ìàõ ñ ó÷¸òîì èõ ñåçîííîé ïåðèîäè÷íîñòè ïîçâîëèò óñòàíîâèòü çàêîíîìåðíîñòè â ðàñïðîñòðàíåíèè è ñðîêàõ âîçíèêíîâåíèÿ «öâåòåíèÿ»
âîäû [44]. Ñóùåñòâóåò ìíîãî÷èñëåííàÿ ëèòåðàòóðà, â êîòîðîé ïðîáëåìà ìèêðîýëåìåíòîâ â æèçíè âîäîðîñëåé îñâåùàåòñÿ ñ ðàçíûõ òî÷åê çðåíèÿ. Îäíàêî äàííûå, êàñàþùèåñÿ íåïîñðåäñòâåííî ïðåäñòàâèòåëåé ðîäà Dunaliella, î÷åíü ñêóäíû.
Ñïåêòðàëüíûé àíàëèç ñîëåé Ñàêñêîãî è ÑàñûêÑèâàøñêîãî ñîëåïðîìûñëîâ â Êðûìó [14] ïîêàçàë, ÷òî ìàðãàíåö è ìåäü â ýòèõ îáðàçöàõ ïðåäñòàâëåíû â ñëåäîâûõ êîëè÷åñòâàõ, à öèíê, áîð, êîáàëüò è ìîëèáäåí ñêèõ âîäî¸ìîâ ðàñòâîðîì ìèêðîýëåìåíòîâ ïî Ãþòíåðó â îïûòàõ óâåëè÷èâàëî óðîæàé äâóõíåäåëüíîé êóëüòóðû D. salina â äâà ðàçà. Èñêóññòâåííûå ïèòàòåëüíûå ñðåäû, ðåêîìåíäîâàííûå äëÿ âûðàùèâàíèÿ Dunaliella, ñîäåðæàò áîëåå èëè ìåíåå ðàçíîîáðàçíûé íàáîð ìèêðîýëåìåíòîâ [5, 35, 42, 43], îäíàêî ýòè ðåêîìåíäàöèè â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ íå áàçèðóþòñÿ íà òî÷íîì ýêñïåðèìåíòå.
Ñîãëàñíî Â. Â. Óïèòèñó [34] ñóùåñòâóþò ìèêðîýëåìåíòû ñ øèðîêîé (Mn, Mo, Co, Cr, Fe, B) è óçêîé (Cu, Zn, Ni, Ti, V, W) àìïëèòóäîé îïòèìóìà êîíöåíòðàöèè â ñðåäå. Êðîìå òåîðåòè÷åñêèõ âûêëàäîê â ðàáîòå [34] ïðèâîäÿòñÿ è êîíêðåòíûå ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå. Ýêñïåðèìåíòû Ð. Ï. Òðåíêåíøó è Â. Í. Áåëÿíèíà [29] ïîêàçûâàþò, ÷òî ïðè îòñóòñòâèè ëèìèòèðîâàíèÿ ïî ìàêðîýëåìåíòàì ðàçâèòèå êóëüòóðû îïðåäåëÿåòñÿ ñîîòíîøåíèåì ìèêðîýëåìåíòîâ.
Æèçíåäåÿòåëüíîñòü êàæäîãî îðãàíèçìà âîçìîæíà â îïðåäåë¸ííûõ ïðåäåëàõ êîíöåíòðàöèè H+ è OH -èîíîâ. Êðîìå íåïîñðåäñòâåííîãî âëèÿíèÿ íà æèçíåñïîñîáíîñòü, ñêîðîñòü âåãåòàòèâíîãî äåëåíèÿ èëè ñïîðîîáðàçîâàíèå âîäîðîñëåé ðÍ èãðàåò îïîñðåäîâàííóþ ðåãóëÿòîðíóþ ðîëü â èõ ïèòàíèè, îïðåäåëÿÿ êîëè÷åñòâî äîñòóïíîãî æåëåçà â ñðåäå, ñîîòíîøåíèå ðàçëè÷íûõ ôîðì àçîòíîãî è óãëåðîäíîãî, àâòîòðîôíîãî è ãåòåðîòðîôíîãî ïèòàíèÿ.
Ìèíåðàëèçîâàííûå ýâ- è ãèïåðãàëèííûå âîäû áëàãîäàðÿ íàëè÷èþ êàðáîíàòíî-áèêàðáîíàòíîé ñèñòåìû õàðàêòåðèçóþòñÿ óñòîé÷èâûìè áóôåðíûìè ñâîéñòâàìè è íåéòðàëüíî-ùåëî÷íîé àêòèâíîé ðåàêöèåé. Ïðè ýòîì ñóòî÷íûå è ñåçîííûå êîëåáàíèÿ pH î÷åíü íåçíà÷èòåëüíû.
Ïîýòîìó áîëüøèíñòâî ïðåäñòàâèòåëåé ðîäà Dunaliella, îáèòàÿ â ãèïåð- è ýâãàëèííûõ âîäî¸ìàõ, ÿâëÿþòñÿ ñòåíîèîííûìè îðãàíèçìàìè, ïðåäïî÷èòàþùèìè íåéòðàëüíî-ùåëî÷íóþ ðåàêöèþ ñðåäû è íå âûäåðæèâàþùèìè ðåçêèõ èçìåíåíèé.
Òèïè÷íûé ãèïåðãàëîá D. salina â åñòåñòâåííûõ óñëîâèÿõ âñòðå÷àåòñÿ â äèàïàçîíå ðÍ 6,5–9,5 [12]. Ñîãëàñíî [17], ðîñò D. salina íå çàâèñèò îò ðÍ ðàâíîãî 7–9. Ïî äàííûì [16] ýòîò âèä ñîõðàíÿåò æèçíåäåÿòåëüíîñòü ïðè ðÍ 6–10,5, ïî äàííûì Ìèëüêî — ïðè ðÍ 5,5–10. Îäíàêî èññëåäîâàíèÿ [35] ñâèäåòåëüñòâóþò, ÷òî ïðè ðÍ 10,8 D. salina åù¸ ïðîäîëæàåò ôîòîñèíòåçèðîâàòü. Ðîñòîâîé îïòèìóì ðÍ äëÿ ýòîãî âèäà 8–9 [16].
Ìèíåðàëèçîâàííûå âîäî¸ìû õàðàêòåðèçóþòñÿ ñâîåîáðàçíûì òåìïåðàòóðíûì ðåæèìîì. Ëåòîì òåìïåðàòóðà ðàïû äîñòèãàåò 80, çèìîé, áëàãîäàðÿ âûñîêîé êîíöåíòðàöèè ñîëåé, ñíèæàþùèõ òî÷êó å¸ çàìåðçàíèÿ, îõëàæäàåòñÿ äî 30–32 íèæå íóëÿ.
Àìïëèòóäà ñåçîííûõ òåìïåðàòóðíûõ êîëåáàíèé ñîë¸íûõ âîäî¸ìîâ ìîæåò äîñòèãàòü 110 è áîëåå. Àìïëèòóäà ñóòî÷íûõ òåìïåðàòóð òàêæå äîñòàòî÷íî âåëèêà.
Ïîýòîìó âèäû Dunaliella, îáèòàþùèå â ýòèõ âîäî¸ìàõ, õàðàêòåðèçóþòñÿ èñêëþ÷èòåëüíîé òåðìîòîëåðàíòíîñòüþ è ìîãóò ñëóæèòü ïðåêðàñíûìè ìîäåëüíûìè îáúåêòàìè äëÿ èññëåäîâàíèÿ ìåõàíèçìîâ ìîðîçîóñòîé÷èâîñòè, æàðîóñòîé÷èâîñòè è ñòîéêîñòè ê ðåçêèì òåìïåðàòóðíûì Òàêèì îáðàçîì, ãèïåðãàëîáíûå âèäû Dunaliella õàðàêòåðèçóþòñÿ áîëåå âûñîêîé æàðîóñòîé÷èâîñòüþ ïî ñðàâíåíèþ ñ áîëüøèíñòâîì äðóãèõ çåë¸íûõ âîäîðîñëåé, ïðèáëèæàÿñü â ýòîì îòíîøåíèè ê íåêîòîðûì òåðìîôèëüíûì îðãàíèçìàì. Êàê èçâåñòíî, âûñîêèé òåìïåðàòóðíûé ìàêñèìóì ÿâëÿåòñÿ öåííûì ñâîéñòâîì âîäîðîñëåé — îáúåêòîâ ìàññîâîãî êóëüòèâèðîâàíèÿ, â ÷àñòíîñòè ïîòîìó, ÷òî òåðìîôèëüíûå îðãàíèçìû îáëàäàþò áîëåå âûñîêîé ïîòåíöèàëüíîé ïðîäóêòèâíîñòüþ ïî ñðàâíåíèþ ñ ìåçîôèëüíûìè [3].
Õàðàêòåðèçóÿñü çíà÷èòåëüíîé òåíåâûíîñëèâîñòüþ, âèäû Dunaliella âìåñòå ñ òåì ÿâëÿþòñÿ ãåëèîôèëüíûìè îðãàíèçìàìè [12]. Òàê, â óñëîâèÿõ Ñàêñêîãî è Ñàñûê-Ñèâàøñêîãî âîäî¸ìîâ ïðè 65 êëê êðàñíûå êëåòêè D. salina ñêàïëèâàþòñÿ â ïîâåðõíîñòíîì ñëîå ðàïû, îáðàçóÿ ïë¸íêó [12]. Àíàëîãè÷íàÿ êàðòèíà íàáëþäàëàñü è ïðè áîëåå âûñîêîé îñâåù¸ííîñòè ïîðÿäêà 100 êëê è Òàêèì îáðàçîì, Dunaliella salina âûäåðæèâàåò øèðîêóþ àìïëèòóäó ýêñòðåìàëüíûõ çíà÷åíèé ðàçëè÷íûõ ôàêòîðîâ âíåøíåé ñðåäû (îáùåé ñîë¸íîñòè, ñîäåðæàíèÿ è ñîîòíîøåíèÿ îòäåëüíûõ îñìîòè÷åñêè äåéñòâóþùèõ è áèîãåííûõ ýëåìåíòîâ, òåìïåðàòóðû, îñâåù¸ííîñòè). Ñëåäóåò ïîä÷åðêíóòü, ÷òî îïòèìàëüíûå äëÿ ýòèõ âîäîðîñëåé çíà÷åíèÿ íåêîòîðûõ ïàðàìåòðîâ (íàïðèìåð, îñâåù¸ííîñòè, òåìïåðàòóðû) áëèçêè ê òåì, êîòîðûå èçâåñòíû äëÿ äðóãèõ Chlorophyta, îäíàêî ïî ñâîåé óñòîé÷èâîñòè ê èõ êðàéíèì, ýêñòðåìàëüíûì çíà÷åíèÿì âèäû ñòàâèòåëè ýòîãî ðîäà õàðàêòåðèçóþòñÿ èñêëþ÷èòåëüíîé óñòîé÷èâîñòüþ ê ðåçêèì è ãëóáîêèì èçìåíåíèÿì àáñîëþòíûõ çíà÷åíèé ôàêòîðîâ.
Ïðåäåëû óñòîé÷èâîñòè, îáíàðóæåííûå â ýêñïåðèìåíòàëüíûõ óñëîâèÿõ, êàê ïðàâèëî, õîðîøî ñîãëàñóþòñÿ ñ ýêîëîãè÷åñêîé òîëåðàíòíîñòüþ D. salina, íàáëþäàåìîé â ïðèðîäå. Îäíàêî â îòäåëüíûõ ñëó÷àÿõ ýêñïåðèìåíòàëüíûå ãðàíèöû óñòîé÷èâîñòè ê êðàéíèì çíà÷åíèÿì íåêîòîðûõ ôàêòîðîâ ñðåäû îêàçàëèñü áîëåå øèðîêèìè ïî ñðàâíåíèþ ñ íàáëþäàåìûìè â åñòåñòâåííûõ óñëîâèÿõ.
Ïèãìåíòíûé ñîñòàâ. Ñîãëàñíî [15], àíàëèç ïèãìåíòíîãî ñîñòàâà Dunaliella íà ïðèìåðå 12 øòàììîâ ïîêàçàë, ÷òî íà äîëþ õëîðîôèëëà a ïðèõîäèòñÿ 50–59%, à íà äîëþ õëîðîôèëëà b — 19–25% ñóììû ïðèñóòñòâóþùèõ â êëåòêå ïèãìåíòîâ. Åù¸ ìåíüøå äîëÿ êàðîòèíîèäîâ.
Íà èõ äîëþ ïðèõîäèòñÿ 8–16% âñåõ ïèãìåíòîâ.
Ñîîòíîøåíèÿ ñîäåðæàíèÿ ðàçëè÷íûõ ïèãìåíòîâ ó äóíàëèåëëû íàõîäÿòñÿ â ñëåäóþùèõ ïðåäåëàõ:
 öåëîì ýòè ïîêàçàòåëè ñîîòâåòñòâóþò ïèãìåíòíûì ñîîòíîøåíèÿì äðóãèõ çåë¸íûõ âîäîðîñëåé, õîòÿ ñòåïåíü Âëèÿíèå ôàêòîðîâ íà îáðàçîâàíèå -êàðîòèíà èçó÷åííîñòè ïèãìåíòíîãî ñîñòàâà ïðåäñòàâèòåëåé ðàçíûõ îòäåëîâ îòëè÷àåòñÿ. Ó íàèáîëåå ðàñïðîñòðàí¸ííûõ âîäîðîñëåé èäåíòèôèöèðîâàíû âñå èçîìåðû êàðîòèíà (,,, ), à òàêæå ïðåäñòàâëåí áîëåå øèðîêèé íàáîð êñàíòîôèëëîâ (çåàêñàíòèí, íåîêñàíòèí, âèîëàêñàíòèí, ìèêðîíîí, ñèôîíîêñàíòèí, ñèôîíåèí, àñòàêñàíòèí, ëèêîïèí). Ïðè ýòîì ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî îòäåëüíûå ïîêàçàòåëè ñîîòíîøåíèÿ ïèãìåíòîâ îòëè÷àþòñÿ äàæå äëÿ ðàçëè÷íûõ øòàììîâ. Ïðè ýòîì àáñîëþòíîå ñîäåðæàíèå ïèãìåíòîâ è èõ ñóììû êîððåëèðóåò ñî ñðåäíèìè îáúåìàìè êëåòîê, à ñòåïåíü âàðèàáåëüíîñòè — ñ ýêîëîãè÷åñêèìè îñîáåííîñòÿìè âèäîâ.
Ïî ñðàâíåíèþ ñ äðóãèìè ìîðñêèìè âîäîðîñëÿìè, äóíàëèåëëû õàðàêòåðèçóþòñÿ áîëåå íèçêèìè ñîîòíîøåíèÿìè õëîðîôèëëû/êàðîòèíîèäû è êñàíòîôèëëû/êàðîòèíîèäû. Ê ñêàçàííîìó ñëåäóåò äîáàâèòü, ÷òî â îòëè÷èå îò ïèãìåíòíûõ õàðàêòåðèñòèê, äðóãèå áèîõèìè÷åñêèå ïîêàçàòåëè äóíàëèåëë â áëàãîïðèÿòíûõ óñëîâèÿõ íàõîæäåíèÿ âèäà ìåæäó ñîáîé íå îòëè÷àþòñÿ. Ýòî ñâèäåòåëüñòâóåò îá îïðåäåëåííîé ïëàñòè÷íîñòè ïèãìåíòíîãî êîìïëåêñà âîäîðîñëè â çàâèñèìîñòè îò óñëîâèé å¸ Âëèÿíèå ðàçëè÷íûõ ôàêòîðîâ íà îáðàçîâàíèå êàðîòèíà. Èìåþùèåñÿ ìàòåðèàëû ñâèäåòåëüñòâóþò [19–21] î òîì, ÷òî âåëè÷èíà ñîäåðæàíèÿ êàðîòèíà â òåõíîëîãè÷åñêîì ïðîöåññå èçìåíÿåòñÿ â çàâèñèìîñòè îò ñïîñîáà å¸ ðàñ÷¸òà. Ñîäåðæàíèå -êàðîòèíà âûðàæàþò â ìã/ìë ñóñïåíçèè, â ìã/êëåòêó, â ïðîöåíòàõ íà ñóõîå âåùåñòâî.
Âî âñåõ ñëó÷àÿõ ïîëó÷àþòñÿ ðàçíîïëàíîâûå äàííûå (ñì.
Òàáëèöà 1.1: Êîëè÷åñòâåííûå ïîêàçàòåëè ñîäåðæàíèÿ -êàðîòèíà â ïåðåñ÷¸òå íà ðàçëè÷íûå åäèíèöû [19].
Êîíöåíòðàöèÿ ñîëè Êîíöåíòðàöèÿ -êàðîòèíà Êàê âèäíî èç ïðåäñòàâëåííûõ äàííûõ â çàâèñèìîñòè îò îñîáåííîñòåé ðàñ÷¸òà êîíöåíòðàöèÿ -êàðîòèíà ðàçëè÷àåòñÿ â 1,5–3 ðàçà. Ýòî â çíà÷èòåëüíîé ìåðå çàòðóäíÿåò òî÷íóþ îöåíêó ïðîäóêòèâíîñòè è ïîëó÷åíèå ïðîãíîçèðóåìûõ öèôð âûõîäà -êàðîòèíà, Ïîýòîìó ïðè ïðîìûøëåííîì êóëüòèâèðîâàíèè îäíîêëåòî÷íûõ âîäîðîñëåé ñ öåëüþ îñóùåñòâëåíèÿ áèîëîãè÷åñêîãî ñèíòåçà öåííûõ õèìè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé íà èõ îñíîâå âàæíåéøóþ ðîëü èãðàåò ïàðàìåòðè÷åñêîå óïðàâëåíèå ïðîöåññàìè æèçíåäåÿòåëüíîñòè ïðîäóöåíòîâ.
Âëèÿíèå ôàêòîðîâ íà îáðàçîâàíèå -êàðîòèíà çèðóåòñÿ íå òîëüêî íà ñîçäàíèè îïòèìàëüíûõ óñëîâèé êóëüòèâèðîâàíèÿ, íî è íà ðàçëè÷íûõ ñïîñîáàõ ðàçîáùåíèÿ (â îñíîâíîì, õèìè÷åñêîãî) êëåòî÷íûõ ôóíêöèé äåëåíèÿ è ôîòîñèíòåçà. Òàêèì ðàçîáùåíèåì âûçûâàåòñÿ ÿâëåíèå áèîõèìè÷åñêîé àäàïòàöèè ôîòîñèíòåçèðóþùèõ êëåòîê ê îñóùåñòâëåíèþ îïðåäåëåííîãî ïóòè áèîñèíòåçà çàäàííîãî ïðîäóêòà.
Ôèçèîëîãè÷åñêîé îñíîâîé ýòîãî ìåòîäà ÿâëÿåòñÿ ðàçëè÷íàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü (óñòîé÷èâîñòü) ê ýêñòðåìàëüíûì âîçäåéñòâèÿì ôóíêöèè õëîðîïëàñòà è ïðîöåññîâ, ñâÿçàííûõ ñ ïðîõîæäåíèåì ìèòîòè÷åñêîãî öèêëà, ðàçâèòèåì è äåëåíèåì êëåòîê [11,24,27]. Áëàãîäàðÿ ýòîìó ïðè îïðåäåë¸ííûõ ñî÷åòàíèÿõ íàïðÿæ¸ííîñòè ôèçèêî-õèìè÷åñêèõ ôàêòîðîâ âíåøíåé ñðåäû (òåìïåðàòóðà, ñâåò, ìèíåðàëüíîå ïèòàíèå è äð.) èìååò ìåñòî áëîêèðîâàíèå äåëåíèÿ êëåòîê ïðè ñîõðàíåíèè ôîòîñèíòåçà.
Ýòî ïðèâîäèò ê ïåðåêëþ÷åíèþ àëüòåðíàòèâíûõ ïóòåé ïðåîáðàçîâàíèÿ ïðîäóêòîâ âîññòàíîâëåíèÿ óãëåðîäà â ñòîðîíó íàêîïëåíèÿ çàïàñíûõ âåùåñòâ (òðèãëèöåðèäîâ, ïîëèñàõàðèäîâ), ïðèðîäà êîòîðûõ îáóñëîâëåíà ãåíåòè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè øòàììà [9, 11, 24].
Ïîêàçàíî òàêæå, ÷òî ïåðåîðèåíòàöèÿ áèîñèíòåçà ôîòîòðîôíûõ êëåòîê âîäîðîñëåé ñîïðîâîæäàåòñÿ ñëîæíîé öåïüþ âíóòðèêëåòî÷íûõ ñîáûòèé è ðåãóëÿòîðíûõ àêòîâ [27], ñâÿçàííûõ ñ àêòèâàöèåé ïðîòåîëèòè÷åñêèõ ôåðìåíòîâ [24] íà íà÷àëüíûõ ýòàïàõ ïåðåñòðîéêè áèîñèíòåçà, ñ èíäóêöèåé è ñèíòåçîì de novo áåëêîâ, íåîáõîäèìûõ äëÿ êîíäåíñàöèè ïðîäóêòîâ ôîòîñèíòåçà â çàïàñíûå âåùåñòâà.
 ñâÿçè ñ ýòèì îñîáûé èíòåðåñ ïðåäñòàâëÿþò ïîëó÷åííûå ëàáîðàòîðíûå äàííûå ïî ïàðàìåòðè÷åñêîìó óïðàâëåíèþ áèîñèíòåçîì -êàðîòèíà â êëåòêàõ D. salina â óñëîâèÿõ èíòåíñèâíîé êóëüòóðû [1]. Àâòîðàìè èññëåäîâàíà çàâèñèìîñòü íàêîïëåíèÿ -êàðîòèíà â êëåòêàõ è åãî âàëîâîãî âûõîäà îò êîíöåíòðàöèè õëîðèñòîãî íàòðèÿ, èíòåíñèâíîñòè ñâåòà, òåìïåðàòóðû, ïðè èñêëþ÷åíèè èç ñðåäû àçîòà èëè ìàãíèÿ. Ïîêàçàíà âûñîêàÿ ýôôåêòèâíîñòü ñî÷åòàíèÿ ôàêòîðîâ «ñóáîïòèìàëüíàÿ òåìïåðàòóðà + âûñîêàÿ èíòåíñèâíîñòü ñâåòà»
â îòíîøåíèè ñêîðîñòè íàêîïëåíèÿ â êëåòêàõ è âàëîâîãî âûõîäà -êàðîòèíà, ÷òî ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàíî äëÿ ïàðàìåòðè÷åñêîãî óïðàâëåíèÿ áèîñèíòåçîì ýòîãî ñîåäèíåíèÿ â óñëîâèÿõ èíòåíñèâíîé êóëüòóðû äóíàëèåëëû.
Èññëåäîâàíèå áèîëîãèè D. salina è ýêîëîãè÷åñêèõ ôàêòîðîâ, âûçûâàþùèõ å¸ ïåðåõîä ê àêòèâíîìó íàêîïëåíèþ -êàðîòèíà â åñòåñòâåííûõ óñëîâèÿõ, ïîêàçàëî, ÷òî áèîñèíòåç ýòîãî ñîåäèíåíèÿ ÿâëÿåòñÿ ïðèñïîñîáèòåëüíîé ðåàêöèåé îðãàíèçìîâ â îòâåò íà ýêñòðåìàëüíûå óñëîâèÿ ñðåäû. Ê íèì îòíîñÿò èçìåíåíèÿ ñîë¸íîñòè, ìèíåðàëüíîãî ñîñòàâà ñðåäû, òåìïåðàòóðû è îñâåùåííîñòè, à òàêæå ñî÷åòàíèÿ êîìïëåêñà óêàçàííûõ ïàðàìåòðîâ.
Îäíèì èç ôàêòîðîâ, âëèÿþùèõ íà íàêîïëåíèå -êàðîòèíà â êëåòêàõ äóíàëèåëëû â åñòåñòâåííûõ óñëîâèÿõ, ÿâëÿåòñÿ èçìåíåíèå êîíöåíòðàöèè õëîðèñòîãî íàòðèÿ â âîäî¸ìàõ, â îñîáåííîñòè ïðè èñïàðåíèè âîäû â ëåòíåîñåííèé ïåðèîä. Îïòèìàëüíîé êîíöåíòðàöèåé õëîðèñòîãî íàòðèÿ â ñðåäå äëÿ ðîñòà è ðàçâèòèÿ äóíàëèåëëû â Âëèÿíèå àçîòíîãî ãîëîäàíèÿ íà íàêîïëåíèå -êàðîòèíà êóëüòóðå ÿâëÿåòñÿ 2 M [1, 14]. Óâåëè÷åíèå êîíöåíòðàöèè õëîðèñòîãî íàòðèÿ ïðèâîäèò ê èçìåíåíèþ ïèãìåíòîîáðàçîâàíèÿ è ïîâûøåíèþ ñîäåðæàíèÿ -êàðîòèíà â èíòåíñèâíîé êóëüòóðå. Òèïè÷íàÿ ðåàêöèÿ íà èçìåíåíèå ñîë¸íîñòè ïðîÿâëÿåòñÿ è ïðè óìåíüøåíèè êîíöåíòðàöèè õëîðèñòîãî íàòðèÿ. Ïðè ýòîì îáðàùàåò íà ñåáÿ âíèìàíèå îáðàòíàÿ êîððåëÿöèÿ ìåæäó íàêîïëåíèåì -êàðîòèíà â êëåòêàõ è ñêîðîñòüþ ðîñòà êóëüòóðû. Ýòî óêàçûâàåò íà òî, ÷òî âëèÿíèå õëîðèñòîãî íàòðèÿ íà áèîñèíòåç -êàðîòèíà íå ÿâëÿåòñÿ ñïåöèôè÷åñêèì, è, î÷åâèäíî, ñâÿçàííî ñ íàðóøåíèåì ðàçâèòèÿ è ðàçìíîæåíèÿ êëåòîê îïîñðåäîâàíî.
Êàê ñâèäåòåëüñòâóþò äàííûå [19], ïîâûøåíèå ñîäåðæàíèÿ õëîðèñòîãî íàòðèÿ â ïèòàòåëüíîé ñðåäå îò äî 5 M çàìåäëÿåò äåëåíèå êëåòîê è èçìåíÿåò ñîîòíîøåíèå ïèãìåíòîâ. Ïðè ýòîì êîëè÷åñòâî õëîðîôèëëà óìåíüøàåòñÿ, êàðîòèíîâ — óâåëè÷èâàåòñÿ, èíòåíñèâíîñòü ôîòîñèíòåçà ïàäàåò, èíòåíñèâíîñòü äûõàíèÿ ïðè ïîâûøåíèè ñîäåðæàíèÿ ñîëè îò 2 äî 4 M íå èçìåíÿåòñÿ, à îò 4 äî 5 M ïàäàåò.
Âëèÿíèå àçîòíîãî ãîëîäàíèÿ íà íàêîïëåíèå -êàðîòèíà. Èñêëþ÷åíèå àçîòà èç ïèòàòåëüíîé ñðåäû èçìåíÿåò íàïðàâëåííîñòü áèîñèíòåçà âîäîðîñëåé (íàïðèìåð, ó õëîðåëëû), âûçûâàÿ óñèëåííûé ñèíòåç çàïàñíûõ âåùåñòâ óãëåâîäíîé èëè ëèïèäíîé ïðèðîäû. Íåäîñòàòîê àçîòà ïðèâîäèò òàêæå ê óâåëè÷åíèþ ñîäåðæàíèÿ -êàðîòèíà â êëåòêàõ D. salina â óñëîâèÿõ ýêñòåíñèâíîé êóëüòóðû áîëåå ÷åì â 2 ðàçà [18].
Èñêëþ÷åíèå àçîòà èç ñðåäû â óñëîâèÿõ èíòåíñèâíîé êóëüòóðû òàêæå ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ ñîäåðæàíèÿ -êàðîòèíà â êëåòêàõ äóíàëèåëëû ïî÷òè â 3 ðàçà ïî ñðàâíåíèþ ñ êîíòðîëüíûì âàðèàíòîì. Ïðè ýòîì óâåëè÷åíèå îñâåù¸ííîñòè âûçûâàåò äîïîëíèòåëüíîå ïîâûøåíèå ñîäåðæàíèÿ -êàðîòèíà. Îäíàêî ñóììàðíîå êîëè÷åñòâî -êàðîòèíà â åäèíèöå îáú¸ìà ñóñïåíçèè (âàëîâûé âûõîä ïðîäóêòà) îêàçûâàåòñÿ îäèíàêîâûì êàê â êîíòðîëüíîì, òàê è â îïûòíîì âàðèàíòàõ, ÷òî îáóñëîâëåíî áîëüøîé ñêîðîñòüþ ðîñòà â óñëîâèÿõ èíòåíñèâíîé êóëüòóðû (óâåëè÷åíèå ÷èñëåííîñòè êëåòîê) D. salina íà ñòàíäàðòíîé ïèòàòåëüíîé ñðåäå. Ïðè ýòîì â îäíîì ñëó÷àå ñóììàðíûé âûõîä -êàðîòèíà îáóñëîâëåí ïîâûøåíèåì (äî 10%) îòíîñèòåëüíîãî ñîäåðæàíèÿ (íà êëåòêó), âî âòîðîì — äîñòàòî÷íî áîëüøîé ñêîðîñòüþ óâåëè÷åíèÿ ÷èñëåííîñòè êëåòîê, íî áåç çàìåòíîãî ïîâûøåíèÿ ñîäåðæàíèÿ -êàðîòèíà (äî 2%).
Òàêèì îáðàçîì, èçìåíåíèå ñîñòàâà ïèòàòåëüíîé ñðåäû è óñëîâèé ìèíåðàëüíîãî ïèòàíèÿ (ïîâûøåíèå êîíöåíòðàöèè õëîðèñòîãî íàòðèÿ, èñêëþ÷åíèå àçîòà è ìàãíèÿ èç ñðåäû) ïðèâîäèò ê ñóùåñòâåííîìó ïîâûøåíèþ ñîäåðæàíèÿ -êàðîòèíà â êëåòêàõ äóíàëèåëëû ñîëîíîâîäíîé. Îäíàêî òàêîé ñïîñîá óïðàâëåíèÿ áèîñèíòåçîì -êàðîòèíà, î÷åâèäíî, ïðèåìëåìûé äëÿ ýêñòåíñèâíîé êóëüòóðû D. salina, îêàçûâàåòñÿ íåäîñòàòî÷íî ýôôåêòèâíûì èç-çà ìàëîé ñêîðîñòè ïðîöåññà äëÿ ïàðàìåòðè÷åñêîãî óïðàâëåíèÿ áèîñèíòåçîì -êàðîòèíà ó ýòèõ îðãàíèçìîâ â óñëîâèÿõ èíòåíñèâíîé êóëüòóðû. Íî ïðè îðãàíèçàöèè äâóõôàçíîãî ïðîöåññà êóëüòèâèðîâàíèÿ äói i Çàâèñèìîñòü áèîñèíòåçà -êàðîòèíà îò èíòåíñèâíîñòè ñâåòà è òåìïåðàòóðû íàëèåëëû, êîãäà íà ïåðâîì ýòàïå îñóùåñòâëÿþò íàðàùèâàíèå «çåë¸íîé» ìàññû âîäîðîñëè, à íà âòîðîì — èíäóöèðîâàíèå ñèíòåçà è íàêîïëåíèÿ -êàðîòèíà, ìåðîïðèÿòèÿ ïî èçìåíåíèþ óñëîâèé ìèíåðàëüíîãî ïèòàíèÿ îñòàþòñÿ àêòóàëüíûìè.
Çàâèñèìîñòü áèîñèíòåçà -êàðîòèíà îò èíòåíñèâíîñòè ñâåòà è òåìïåðàòóðû. Ñâåò ÿâëÿåòñÿ âåäóùèì ýêîëîãè÷åñêèì ôàêòîðîì â îòíîøåíèè íàêîïëåíèÿ -êàðîòèíà â êëåòêàõ äóíàëèåëëû [14, 18]. Ïîâûøåíèå îáëó÷¸ííîñòè â îáëàñòè èíòåíñèâíîñòåé ñâåòà, ïðåâûøàþùèõ íàñûùåíèå ñâåòîâûõ êðèâûõ ðîñòà êóëüòóðû D. salina (2 êÂò/ì2 è áîëåå), âûçûâàåò ñóùåñòâåííîå óâåëè÷åíèå ñîäåðæàíèÿ -êàðîòèíà. Ïðè ýòîì ìàêñèìàëüíûå âåëè÷èíû ñóòî÷íîãî ïðèðîñòà -êàðîòèíà â êëåòêàõ íàáëþäàþòñÿ ïðè ñóáîïòèìàëüíûõ òåìïåðàòóðàõ è ñîñòàâëÿþò ïðè 22 è îáëó÷¸ííîñòè 0,37 êÂò/ì áîëåå 220 ìêã/109 êëåòîê â ñóòêè ïðè ïëîòíîñòè êóëüòóðû 15 ìëí/ìë è òîëùèíå ñëîÿ ñóñïåíçèè 3 ñì. Óìåíüøåíèå òîëùèíû ñëîÿ ñóñïåíçèè äî 1 ñì ñïîñîáñòâóåò äàëüíåéøåìó óâåëè÷åíèþ ñêîðîñòè ñèíòåçà -êàðîòèíà, ïðèðîñò êîòîðîãî âîçðàñòàåò äî 1 370 ìêã/109 êëåòîê â ñóòêè äàæå ïðè ïëîòíîñòè êóëüòóðû 55 ìëí. êëåòîê/ìë.
Ïðè ýòîì âàëîâûé âûõîä -êàðîòèíà ñ åäèíèöû îáúìà ñóñïåíçèè â ñóòêè ïðåâûøàåò ïî÷òè â 3 ðàçà åãî âûõîä ïðè îïòèìàëüíûõ äëÿ ðîñòà êóëüòóðû óñëîâèÿõ è ñîñòàâëÿåò îêîëî 90 ìã/ë êóëüòóðû â ñóòêè.
òà. Èññëåäîâàíèå âëèÿíèÿ ÓÔ èçëó÷åíèÿ íà ïàðàìåòðû ôîòîäâèæåíèÿ äâóõ âèäîâ äóíàëèåëë (D. salina, D. viridis) ïîêàçàëî, ÷òî â îòëè÷èå îò ôîòîòîïîòàêñèñà è îòíîñèòåëüíîé ïîäâèæíîñòè êëåòîê ñêîðîñòü ïîñòóïàòåëüíîãî äâèæåíèÿ êëåòîê îáîèõ âèäîâ íå çàâèñèò îò èíòåíñèâíîñòè, äëèíû âîëíû ÓÔ èçëó÷åíèÿ è ïðîäîëæèòåëüíîñòè îáëó÷åíèÿ [22]. Ýòîò ôàêò ñâèäåòåëüñòâóåò î ðàçëè÷èÿõ â ìåõàíèçìàõ, óïðàâëÿþùèõ ïàðàìåòðàìè äâèæåíèÿ (ñ îäíîé ñòîðîíû, ñêîðîñòüþ ïîñòóïàòåëüíîãî äâèæåíèÿ, ñ äðóãîé — ôîòîòîïîòàêñèñà è îòíîñèòåëüíîé ïîäâèæíîñòüþ êëåòîê) íà êëåòî÷íîì óðîâíå. Âïåðâûå îáíàðóæåíî ïðåîáðàçîâàíèå ïîëîæèòåëüíîãî ôîòîòîïîòàêñèñà îáîèõ âèäîâ âîäîðîñëåé â îòðèöàòåëüíûé ïîä âîçäåéñòâèåì óëüòðàôèîëåòîâîãî îáëó÷åíèÿ ñ ïîñëåäóþùèì èíãèáèðîâàíèåì ôîòîòîïîòàêñèñà ïðè óâåëè÷åíèè ïðîäîëæèòåëüíîñòè îáëó÷åíèÿ.
Íàèáîëåå ñèëüíîå èíãèáèðóþùåå äåéñòâèå íà ôîòîòîïîòàêñèñ îêàçûâàåò óëüòðàôèîëåòîâîå èçëó÷åíèå â îáëàñòè 248–334 íì, ãäå, âîçìîæíî, íàõîäÿòñÿ ìàêñèìóìû ñïåêòðîâ ïîãëîùåíèÿ áåëêîâ, ñâÿçàííûõ ñ äâèãàòåëüíûì àïïàðàòîì è ñ ôîòîðåöåïòîðíîé ñèñòåìîé âîäîðîñëåé. Âàæíî îòìåòèòü, ÷òî âëèÿíèå ÓÔ èçëó÷åíèÿ íà ôîòîäâèæåíèå èññëåäîâàííûõ âèäîâ Dunaliella èìåëî îáðàòèìûé õàðàêòåð: ôîòîîðèåíòàöèÿ êëåòîê âîññòàíàâëèâàëàñü äî êîíòðîëüíûõ çíà÷åíèé íà âñåõ èññëåäóåìûõ äëèíàõ âîëí (êðîìå 248 íì) ÷åðåç 2 ÷ ïîñëå ïðåêðàùåíèÿ îáëó÷åíèÿ èíòåíñèâíîñòüþ 2 Âò/ì2.
Ïî äàííûì [22], çàâèñèìîñòü ôîòîòîïîòàêñèñà è Çàâèñèìîñòü áèîñèíòåçà -êàðîòèíà îò èíòåíñèâíîñòè ñâåòà è òåìïåðàòóðû íû âîëíû ÓÔ èçëó÷åíèÿ è ïðîäîëæèòåëüíîñòè îáëó÷åíèÿ ñâèäåòåëüñòâóåò î âîçìîæíîñòè èñïîëüçîâàíèÿ ýòèõ âîäîðîñëåé â êà÷åñòâå áèîòåñòîâ óðîâíÿ è õàðàêòåðà ïðèðîäíîãî óëüòðàôèîëåòîâîãî èçëó÷åíèÿ. Îòìå÷åííûé ìîìåíò, íà íàø âçãëÿä, ñëåäóåò èìåòü â âèäó ïðè óñòàíîâêå ôîòîáèîðåàêòîðîâ íà ñîëíå÷íîì ñâåòó â óñëîâèÿõ ñòåïíîãî Êðûìà, ÷òîáû â ïåðèîäû äîìèíèðîâàíèÿ ñîîòâåòñòâóþùåãî ÓÔ îáëó÷åíèÿ çàùèùàòü êëåòêè (ýêðàíèðîâàíèåì ñâåòà) îò èíãèáèðóþùåãî èçëó÷åíèÿ.
 ïîëüçó ñêàçàííîãî ñâèäåòåëüñòâóþò è äàííûå À. È. Áîæêîâà, Â. Ï. Êîìàðèñòîé [4], ïîêàçàâøèõ, ÷òî ïðè ñòàíäàðòíûõ óñëîâèÿõ êóëüòèâèðîâàíèÿ (îñâåù¸ííîñòü 6,5 êëê, òåìïåðàòóðà 25–27 ) â ïðîöåññå êóëüòèâèðîâàíèÿ 2 âèäîâ äóíàëèåëë ñ 4-õ ïî 24-å ñóòêè ðîñòà (ïðè èñõîäíîé êîíöåíòðàöèè êëåòîê 1,3 ìëí/ìë) â êëåòêàõ D. salina ñîäåðæàëîñü â 1,5–2 ðàçà áîëüøå -êàðîòèíà è íåéòðàëüíûõ ëèïèäîâ (íåýòåðèôèöèðîâàííûå æèðíûå êèñëîòû, òðèàöèëãëèöåðèäû, ñòåðîèäû), ÷åì â êëåòêàõ D. viridis. Ïî ìíåíèþ àâòîðîâ, â ïðîöåññå êóëüòèâèðîâàíèÿ âîäîðîñëåé â íàêîïèòåëüíîì ðåæèìå ñîäåðæàíèå êàðîòèíîèäîâ ìîæåò èçìåíÿòüñÿ ðèòìè÷åñêè èëè æå îñòàâàòüñÿ íà ïîñòîÿííîì óðîâíå, à õàðàêòåð ýòèõ èçìåíåíèé îïðåäåëÿåòñÿ èñõîäíûì óðîâíåì ñîäåðæàíèÿ êàðîòèíîèäîâ â êëåòêàõ. Ïðè ýòîì êîìïëåêñíîå èçìåíåíèå óñëîâèé êóëüòèâèðîâàíèÿ (óâåëè÷åíèå òåìïåðàòóðû äî 38–40, îñâåù¸ííîñòè äî 8 êëê, èñõîäíîé êîíöåíòðàöèè êëåòîê äî 5–10 ìëí/ìë) ñîïðîâîæäàåòñÿ óâåëè÷åíèåì ñîäåðæàíèÿ -êàðîòèíà â êëåòêàõ âîäîðîñëåé â 2–3 ðàçà. Îäíàêî ðàçëè÷èÿ ìåæäó èññëåäîâàííûìè âèäàìè ïî ýòèì ïîêàçàòåëÿì íå áûëè îáíàðóæåíû, â îòëè÷èå îò ñòàíäàðòíûõ óñëîâèé êóëüòèâèðîâàíèÿ. Ñëåäîâàòåëüíî, êîìïëåêñíîå âëèÿíèå òàêèõ ôàêòîðîâ, êàê èñõîäíàÿ êîíöåíòðàöèÿ êëåòîê, òåìïåðàòóðà è îñâåù¸ííîñòü, èíäóöèðóþò ëèïî- è êàðîòèíîãåíåç. Ïðè ýòîì ñîäåðæàíèå ëèïèäîâ è êàðîòèíîèäîâ ó îáîèõ âèäîâ âîäîðîñëåé óâåëè÷èâàåòñÿ â 2–4 ðàçà. Ýòî äà¸ò îñíîâàíèå àâòîðàì ãîâîðèòü î òîì, ÷òî D. viridis ïðè îïðåäåë¸ííûõ óñëîâèÿõ êóëüòèâèðîâàíèÿ òàêæå ìîæåò áûòü ïåðñïåêòèâíûì ïðîäóöåíòîì êàðîòèíîèäîâ è Òàêèì îáðàçîì, èíäóöèðóþùåå äåéñòâèå ñóáîïòèìàëüíûõ òåìïåðàòóð íà ôîíå âûñîêèõ îñâåù¸ííîñòåé ÿâëÿåòñÿ ôàêòîðîì, êîòîðûé ìîæåò áûòü ýôôåêòèâíî èñïîëüçîâàí äëÿ ïàðàìåòðè÷åñêîãî óïðàâëåíèÿ áèîñèíòåçîì -êàðîòèíà â óñëîâèÿõ èíòåíñèâíîé êóëüòóðû äóíàëèåëëû ñ ïðèìåíåíèåì òåõíèêè ïðîòî÷íîãî äâóõôàçíîãî êóëüòèâèðîâàíèÿ [11] ýòèõ âîäîðîñëåé.
Âîäîðîñëü Dunaliella salina — óíèêàëüíûé îðãàíèçì, ñïîñîáíûé âûäåðæàòü øèðîêóþ àìïëèòóäó ýêñòðåìàëüíûõ çíà÷åíèé ðàçëè÷íûõ àáèîòè÷åñêèõ ôàêòîðîâ (îáùåé ñîë¸íîñòè, ñîäåðæàíèÿ è ñîîòíîøåíèÿ îòäåëüíûõ îñìîòè÷åñêè äåéñòâóþùèõ è áèîãåííûõ ýëåìåíòîâ, òåìïåðàòóðû, îñâåù¸ííîñòè).  ñâÿçè ñ âûøåïåðå÷èñëåííûì äàííûé âèä ìèêðîâîäîðîñëåé ÿâëÿåòñÿ ïðåêðàñíûì ìîäåëüíûì îáúåêòîì äëÿ èññëåäîâàíèÿ ìåõàíèçìîâ óñòîé÷èâîñòè ê äåéñòâèþ ðàçëè÷íîãî çèðîâàòü è çàïàñàòü áîëüøîå êîëè÷åñòâî -êàðîòèíà — ïèãìåíòà ãðóïïû êàðîòèíîèäîâ, êîòîðûé, êàê èçâåñòíî, ÿâëÿåòñÿ èñòî÷íèêîì îáðàçîâàíèÿ âèòàìèíà À.  ïðîìûøëåííûõ óñëîâèÿõ ïðè óïðàâëÿåìîì áèîñèíòåçå -êàðîòèíà D. salina ïðè èñïîëüçîâàíèè ïðèíöèïà ðàçîáùåíèÿ êëåòî÷íûõ ôóíêöèé äåëåíèÿ è ôîòîñèíòåçà ìîæíî ïîëó÷èòü áîëüøèå îáú¸ìû ïðîäóêòà â ðàìêàõ íåáîëüøèõ èíòåðâàëîâ âðåìåíè.
1.2. Îñîáåííîñòè èíòåíñèâíîãî êóëüòèâèðîâàíèÿ Dunaliella Ïèòàòåëüíûå ñðåäû. Dunaliella salina õîðîøî ðàçâèâàåòñÿ íà 3-õ ïèòàòåëüíûõ ñðåäàõ: îñíîâíàÿ ïèòàòåëüíàÿ ñìåñü (ÎÏÑ) [14], ñðåäà Àðòàðè è å¸ ìîäèôèêàöèè [1, 14]. Äëÿ ïðèãîòîâëåíèÿ ýòèõ ñðåä èñïîëüçóþò ïðåñíóþ âîäó. Ïðè èñïîëüçîâàíèè ìîðñêîé âîäû îñíîâíóþ ðîëü èãðàþò: ñîë¸íîñòü, íàëè÷èå íåîáõîäèìûõ ìèíåðàëüíûõ ýëåìåíòîâ è îòñóòñòâèå òîêñè÷åñêèõ êîìïîíåíòîâ. Íàèáîëåå ïðîñòà ïî ñîñòàâó ñðåäà ÎÏÑ:
Îíà ïîääåðæèâàåò ðîñò ãèïåðãàëîáíûõ âèäîâ Dunaliella â òå÷åíèå íåñêîëüêèõ ìåñÿöåâ è âêëþ÷àåò âñåãî 4 âûøåïåðå÷èñëåííûõ êîìïîíåíòà. Óäåëüíûé âåñ ñðåäû — 1,1;
pH 6–7 (ðåãóëèðóþò åãî ñ ïîìîùüþ êîíöåíòðèðîâàííîé ù¸ëî÷è).  ñîñòàâ ýòîé ñðåäû âõîäÿò âñå íåîáõîäèìûå äëÿ ðîñòà âîäîðîñëè áèîãåííûå ýëåìåíòû. Óãëåðîä ïîãëîùàåòñÿ èç âîçäóõà â âèäå ÑO2, íî ìîæåò ïîäàâàòüñÿ è äîïîëíèòåëüíî ïðè èíòåíñèôèêàöèè ðîñòà êóëüòóðû.
Ìèêðîýëåìåíòû ïîñòóïàþò â âèäå ïðèìåñåé, èìåþùèõñÿ äàæå â õèìè÷åñêè ÷èñòûõ ñîëÿõ, à òàêæå ñ âîäîïðîâîäíîé âîäîé. Õëîðèñòûé íàòðèé è ñåðíîêèñëûé ìàãíèé íåñóò â ñðåäå äâîéíóþ íàãðóçêó, ÿâëÿÿñü îäíîâðåìåííî èñòî÷íèêàìè áèîãåííûõ ýëåìåíòîâ è îñìîòè÷åñêè äåéñòâóþùèìè àãåíòàìè. Íàëè÷èå ïîñëåäíèõ èãðàåò ÷ðåçâû÷àéíî âàæíóþ ðîëü â ïðîöåññàõ ðîñòà, ðàçâèòèÿ ãèïåðãàëîáíîé âîäîðîñëè è ñèíòåçå åþ -êàðîòèíà.  ñâÿçè ñ ýòèì îñìîòè÷íîñòü ïèòàòåëüíûõ ñðåä â ïðîöåññå êóëüòèâèðîâàíèÿ äîëæíà òùàòåëüíî êîíòðîëèðîâàòüñÿ è ïîääåðæèâàòüñÿ íà îïòèìàëüíîì óðîâíå.
Ïèòàòåëüíóþ ñðåäó òîãî æå ñîñòàâà, ÷òî è ÎÏÑ, íî ìåíåå êîíöåíòðèðîâàííóþ, Í. Ï. Ìàñþê èñïîëüçîâàëà äëÿ âûðàùèâàíèÿ äðóãèõ ìîðñêèõ âèäîâ Dunaliella:
Ñðåäó ãîòîâÿò íà îñíîâå ÎÏÑ ðàçâåäåíèåì âîäîé äî óäåëüíîãî âåñà 1,02. Ýòè ñðåäû êàê æèäêèå, òàê è àãàðèçîâàííûå (0,6% àãàð-àãàðà), èñïîëüçóþò â Èíñòèòóòå áîòàíèêè ÍÀÍ Óêðàèíû [14], âûäåðæèâàÿ âîäîðîñëü íà ðàññåÿííîì ñâåòó ïðè òåìïåðàòóðå 20–25. Ïåðåñåâ îñóùåñòâëÿþò ðàç â 2–3 ìåñÿöà.
Èç äðóãèõ ñðåä èñïîëüçóþò ñðåäó Àðòàðè (íàïðèìåð, â Èíñòèòóòå ôèçèîëîãèè ðàñòåíèé ÐÀÍ). Ñðåäà Ïîñêîëüêó ïðîïèñü ñðåäû Àðòàðè âåñüìà ñòàðà [14], â ëèòåðàòóðå âñòðå÷àåòñÿ ðÿä å¸ ìîäèôèêàöèé, âîçíèêàþùèõ â ïðîöåññå èçó÷åíèÿ áèîëîãèè âîäîðîñëè. Íåêîòîðûå èç íèõ ïðèâåäåíû íèæå.
Ïðîïèñü ñðåäû Àáäóëëàåâà-Ñåìåíåíêî äëÿ óñëîâèé èíòåíñèâíîãî êóëüòèâèðîâàíèÿ ñ âûñîêèì ñîäåðæàíèåì àçîòà [1, 25] èìååò ñëåäóþùèé ñîñòàâ:
Cîëü ðàñòâîðÿåòñÿ îòäåëüíî, çàòåì äîáàâëÿåòñÿ â ñðåäó.
Ïîñëå ïðèãîòîâëåíèÿ è ñòåðèëèçàöèè ñðåäû å¸ ðÍ äîâîäÿò äî 7,5 ñ ïîìîùüþ 0,1 N NaOH.
Äëÿ ïîääåðæàíèÿ øòàììà Dunaliella â êîìíàòíûõ óñëîâèÿõ ðàíåå èñïîëüçîâàëè ñðåäó ñ äîáàâëåíèåì ïî÷âåííîãî ýêñòðàêòà. Ïîñêîëüêó ïðè îáû÷íîì êîìíàòíîì ðåæèìå òðóäíî ñòàáèëèçèðîâàòü ôàêòîðû ïîääåðæàíèÿ êóëüòóðû, çàâèñÿùèå îò ïîãîäíûõ óñëîâèé, òåìïåðàòóðíîãî ðåæèìà ïîìåùåíèÿ, åãî åñòåñòâåííîãî îñâåùåíèÿ, ìîæíî èñïîëüçîâàòü ñðåäó ñëåäóþùåãî ñîñòàâà:
Ïðèãîòîâëåíèå ïî÷âåííîãî ýêñòðàêòà. Êîëáó îáú¸ìîì 0,5 ë íà 1/3 çàïîëíÿþò ïî÷âîé (ïëîäîðîäíîé, ÷èñòîé, íàïðèìåð, ñàäîâîé èëè îãîðîäíîé, áåç ïåñòèöèäîâ, ãåðáèöèäîâ è ïð. òîêñèêàíòîâ) è çàëèâàþò äèñòèëëèðîâàííîé âîäîé òàê, ÷òîáû óðîâåíü ïîñëåäíåé áûë âûøå íà 5 ñì ñëîÿ ïî÷âû. Ïðîãðåâàþò ñìåñü íà âîäÿíîé áàíå äî âñêèïàíèÿ. Ýòó ïðîöåäóðó ïðîäåëûâàþò äâàæäû ñ èíòåðâàëîì â îäíè ñóòêè, ïðè÷¸ì äëèòåëüíîñòü ïðîãðåâà ñîñòàâëÿåò 20 ìèí. Èñïîëüçóþò ýêñòðàêò äëÿ ïðèãîòîâëåíèÿ ñðåäû ïîñëå äåêàíòàöèè. Ïî ñîñòàâó ýòà ñðåäà ñîîòâåòñòâóåò ïðîïèñè ¹14 èç ìàòåðèàëîâ [10].
Äëÿ ïðèãîòîâëåíèÿ óêàçàííîé ñðåäû ïðèìåíÿþò èñêóññòâåííóþ ìîðñêóþ âîäó, êîòîðóþ ãîòîâÿò ñëåäóþùèì îáðàçîì. Â 1000 ìë äèñòèëëèðîâàííîé âîäû ðàñòâîðÿþò ïîñëåäîâàòåëüíî:
Äàëåå ñìåøèâàþò ðàñòâîðû â ñëåäóþùåì ñîîòíîøåíèè: 930 ìë èñêóññòâåííîé ìîðñêîé âîäû + 20 ìë ðàñòâîðà êàëèÿ àçîòíîêèñëîãî + 20 ìë ðàñòâîðà êàëèÿ ôîñôîðíîêèñëîãî äâóõçàìåùåííîãî + 30 ìë ïî÷âåííîãî ýêñòðàêòà. Ïðèãîòîâëåííóþ ñðåäó ñòåðèëèçóþò ïåðåä ïîñåâîì êóëüòóðû è îõëàæäàþò.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ â ïðàêòèêå ëàáîðàòîðíîãî è ïðîìûøëåííîãî êóëüòèâèðîâàíèÿ øèðîêî ïðèìåíÿåòñÿ ïèòàòåëüíàÿ ñðåäà, ñîñòàâëåííàÿ Ben-Amotz (òàáë. 1.4) Ñðåäà ãîòîâèòñÿ íà äèñòèëèðîâàííîé âîäå â óñëîâèÿõ ëàáîðàòîðèè è íà ìîðñêîé â ïðîìûøëåííûõ óñëîâèÿõ. Íà ïðèâåä¸ííûõ âûøå ïðîïèñÿõ ïèòàòåëüíîé ñðåäû Dunaliella ðàçâèâàåòñÿ ïî-ðàçíîìó, òàê êàê ýòî çàâèñèò íå òîëüêî îò ñîñòàâà ñðåäû è øòàììà, íî è óñëîâèé (òåìïåðàòóðà, îñâåù¸ííîñòü, èõ ñî÷åòàíèå).
Êóëüòèâèðîâàíèå. Íà ñåãîäíÿøíèé äåíü ðàçðàáîòàíû è ïðèìåíÿþòñÿ â ïðîìûøëåííûõ óñëîâèÿõ âûðàùèâàíèÿ D. salina ñëåäóþùèå òèïû êóëüòèâàòîðîâ 1. Îòêðûòûå áàññåéíû ñ èñêóññòâåííûì è êîíâåêöèîííûì ïåðåìåøèâàíèåì;
2. Êîëüöåâûå áàññåéíû ñ ëîïàñòíûìè ðîòîðàìè;
3. Ïîëèýòèëåíîâûå ìåøêè ñ áàðáîòàæåì âîçäóõà;
4. Çàêðûòûå ôîòîáèîðåàêòîðû.
Íàðÿäó ñ êóëüòóðàìè Arthrospira (Spirulina) platensis Geitl. è Chlorella vulgaris Beijerinck, êóëüòóðà D. salina ÿâëÿåòñÿ îäíîé èç íàèáîëåå øèðîêî èñïîëüçóåìîé â ìèðîâîé ïðàêòèêå âîäîðîñëåâîé àêâàêóëüòóðû [40]. Îñîáåííîñòü êóëüòèâèðîâàíèÿ òð¸õ äàííûõ âèäîâ çàêëþ÷àåòñÿ â ñïåöèôè÷íîñòè ïèòàòåëüíûõ ñðåä äëÿ íèõ, à èìåííî: âûñîêèå êîíöåíòðàöèè áèîãåíîâ äëÿ Chlorella, áèêàðáîíàòà íàòðèÿ äëÿ Arthrospira è õëîðèäà íàòðèÿ äëÿ Dunaliella. Ïðè òàêèõ óñëîâèÿõ ïðîöåññû æèçíåäåÿòåëüíîñòè ó äðóãèõ âèäîâ ìèêðîâîäîðîñëåé íå ìîãóò ïðîõîäèòü íîðìàëüíî, ÷òî ïðèâîäèò ê èõ ãèáåëè. Äàííûé ôàêò ïîçâîëÿåò èñïîëüçîâàòü îòêðûòûå ñèñòåìû êóëüòèâèðîâàíèÿ äëÿ ýòèõ òð¸õ âèäîâ, ÷òî óïðîùàåò ïðîöåññ ïðîèçâîäñòâà è, ãëàâíîå, óäåøåâëÿåò åãî. Èñïîëüçîâàíèå â ïðîìûøëåííûõ ìàñøòàáàõ äðóãèõ âèäîâ ìèêðîâîäîðîñëåé îãðàíè÷åíî èç-çà íåîáõîäèìîñòè ïðèìåíåíèÿ çàêðûòûõ ñèñòåì êóëüòèâèðîâàíèÿ, ïðåäîòâðàùàþùèõ âíåñåíèå ïîñòîðîííèõ âèäîâ âîäîðîñëåé. Êàê ïðàâèëî, îðãàíèçàöèÿ ïðîèçâîäñòâà ñ òàêèìè ñèñòåìû òðåáóþò çíà÷èòåëüíûõ äåíåæíûõ çàòðàò.
Ïîêàçàòåëü ïðîèçâîäñòâà ìîðñêèõ âîäîðîñëåé â àêâàêóëüòóðå â 2003 ã ñîñòàâèë 10 106 ò ñûðîãî âåñà [36]. Ãëàâíûì ñäåðæèâàþùèì ôàêòîðîì â ïðîöåññå ðàçâèòèÿ àêâàêóëüòóðû ÿâëÿåòñÿ öåíîâîé ïàðàìåòð.
Òàê, ñêàæåì, îò 40 äî 70% çàòðàò àâñòðàëèéñêèõ ðûáîçàâîäîâ ñîñòàâëÿþò ðàñõîäû íà âûðàùèâàíèå ìèêðîâîäîðîñëåé, ÿâëÿþùèõñÿ êîðìîì äëÿ ðûá.
Òåõíîëîãè÷åñêèé ïðîöåññ âûðàùèâàíèÿ D. salina åù¸ î÷åíü äàëåê îò èäåàëüíîãî, äàæå åñëè ñðàâíèâàòü ñ òåõíîëîãèåé âûðàùèâàíèÿ A. platensis. Äëÿ ïîñëåäíåé ðàçðàáîòàíû òåõíîëîãèè, ïîçâîëÿþùèå ïîëó÷àòü â ñóòêè áîëåå 10 ã ñóõîé ìàññû âîäîðîñëåé ñ 1 ì2. Äëÿ D. salina ïðîäóêòèâíîñòü ñîñòàâëÿåò 1–2 ã/(ì2 ñóòêè).
È åñëè àâñòðàëèéöû ìîãóò ïîçâîëèòü ñåáå âûðàùèâàòü D. salina â åñòåñòâåííûõ âîäî¸ìàõ ïëîùàäüþ â ñîòíè ãåêòàð, òî ÑØÀ, Èçðàèëü, Èñïàíèÿ, Óêðàèíà ãèïåðñîë¸íûìè âîäî¸ìàìè òàêèõ ïëîùàäåé íå îáëàäàþò. Êðîìå òîãî, åñëè âåñòè ðå÷ü îá èñêóññòâåííûõ áàññåéíàõ (êóëüòèâàòîðàõ), òî íàéòè äëÿ íèõ òåððèòîðèþ â ñîòíè ãåêòàðîâ ïðîáëåìàòè÷íî. Ïîýòîìó äëÿ ýòèõ ñòðàí áîëåå îñòðî ñòîèò ïðîáëåìà âûáîðà ìåæäó ýêñòåíñèâíîé (íèçêîïðîèçâîäèòåëüíûå ñèñòåìû, çàíèìàþùèå áîëüøèå ïëîùàäè) è èíòåíñèâíîé êóëüòóðàìè (âûñîêîïðîèçâîäèòåëüíûå è êîìïàêòíûå ñèñòåìû).  ñâÿçè ñ ýòèì, â Èçðàèëå è ßïîíèè ðàçâèâàþò òåõíîëîãèþ çàêðûòûõ òðóá÷àòûõ ôîòîáèîðåàêòîðîâ ñ èñêóññòâåííûì îñâåùåíèåì êóëüòóðû [45]. Îíè ïîçâîëÿþò ïîëó÷àòü ãîðàçäî á ëüøóþ ïðîäóêòèâíîñòü, ÷åì â îòêðûòûõ ñèñòåìàõ, íà íåáîëüøèõ òåððèòîðèÿõ. Ê ñîæàëåíèþ, äàííûå ïðåèìóùåñòâà íèâåëèðóþòñÿ âûñîêîé ñòîèìîñòüþ ïîëó÷àåìîé áèîìàññû.  Èñïàíèè ðàçðàáàòûâàþòñÿ çàêðûòûå òðóá÷àòûå ôîòîáèîðåàêòîðû ñ åñòåñòâåííûì ñîëíå÷íûì îñâåùåíèåì ñóñïåíçèè êëåòîê [48]. Äàííàÿ êîíñòðóêöèÿ òðåáóåò áîëüøå èñïîëüçóåìîé ïëîùàäè, íî ñåáåñòîèìîñòü ïðîäóêöèè îæèäàåòñÿ ìåíüøåé, ÷åì â ïðåäûäóùåì ñëó÷àå. Ýòà ñèñòåìà êóëüòèâèðîâàíèÿ ïîêà íàõîäèòñÿ òîëüêî íà ñòàäèè ëàáîðàòîðíûõ èññëåäîâàíèé.
Ïàðàëëåëüíî ðàçðàáàòûâàåòñÿ è óæå âíåäðåíà íà þãå Èñïàíèè â ïîëóïðîìûøëåííîå ïðîèçâîäñòâî ñèñòåìà îòêðûòîãî êóëüòèâèðîâàíèÿ, ñõîæàÿ ñ ñèñòåìîé, ðàçðàáàòûâàåìîé â Óêðàèíå. Ïðîèçâîäñòâî ñîñòîèò èç ñèñòåìû áàññåéíîâ ïî 20 ì2 êàæäûé. Ñêîðîñòü ïåðåìåøèâàíèÿ — 0,55 ì/ñ, ðàáî÷àÿ ãëóáèíà — 10 cì. Ïðè äâóõäíåâíîì öèêëå êâàçèíåïðåðûâíîé êóëüòóðû, ïðîäóêòèâi i íîñòü ñîñòàâëÿåò 1,6 ã/(ì2 ñóòêè) [38].  Óêðàèíå ïðè åæåñóòî÷íîì îáìåíå 10% â êâàçèíåïðåðûâíîé êóëüòóðå ïðîäóêòèâíîñòü ñèñòåìû ñîñòàâëÿåò 2 ã/(ì2 ñóòêè).
Ðàçíèöà â óðîæàå, âîçìîæíî, îïðåäåëÿåòñÿ ðàçëè÷èÿìè â èñïîëüçóåìûõ ïèòàòåëüíûõ ñðåäàõ.
1.3. IBSS-2 — ïåðñïåêòèâíûé øòàìì  ïðåäûäóùèõ ðàçäåëàõ óïîìèíàëîñü î D. salina êàê óíèêàëüíîì îðãàíèçìå, ñïîñîáíîì âûäåðæàòü øèðîêóþ àìïëèòóäó ýêñòðåìàëüíûõ çíà÷åíèé ðàçëè÷íûõ àáèîòè÷åñêèõ ôàêòîðîâ (îáùåé ñîë¸íîñòè, ñîäåðæàíèÿ è ñîîòíîøåíèÿ îòäåëüíûõ îñìîòè÷åñêè äåéñòâóþùèõ è áèîãåííûõ ýëåìåíòîâ, òåìïåðàòóðû, îñâåù¸ííîñòè) [14].
Âñëåäñòâèå ÷åãî äàííûé âèä ìèêðîâîäîðîñëåé ÿâëÿåòñÿ óäîáíûì ìîäåëüíûì îáúåêòîì äëÿ èññëåäîâàíèÿ ìåõàíèçìîâ óñòîé÷èâîñòè ê äåéñòâèþ ðàçëè÷íîãî ðîäà ôàêòîðîâ ñðåäû. Òàêæå èçâåñòíî, ÷òî D. salina â îïðåäåë¸ííûõ óñëîâèÿõ ñïîñîáíà ê ãèïåðñèíòåçó -êàðîòèíà.
Åãî ñîäåðæàíèå ìîæåò äîñòèãàòü 10% îò ñóõîé ìàññû âîäîðîñëåé [49], ÷òî ÿâëÿåòñÿ íàèáîëåå âûñîêèì ïîêàçàòåëåì ïî ñðàâíåíèþ ñ äðóãèìè ïðîäóöåíòàìè -êàðîòèíà (òàêèìè êàê ìîðêîâü Daucus sativus è ãðèá Blakeslea trispora) [2]. Ýòî ïîçâîëÿåò ñ÷èòàòü ìèêðîâîäîðîñëü D. salina íàèáîëåå ïåðñïåêòèâíûì ïðîäóöåíòîì -êàðîòèíà äëÿ áèîòåõíîëîãè÷åñêîé ïðîìûøëåííîñòè.
-êàðîòèí, ïîëó÷àåìûé èç ðàñòèòåëüíûõ êîìïîíåíòîâ íå òîêñè÷åí, îí ïðåâðàùàåòñÿ â àêòèâíûé âèòàìèí A â ïå÷åíè è êèøå÷íîé òðóáêå ÷åëîâåêà. ßâëÿÿñü ìîùíûì àíòèîêñèäàíòîì, îí ñïîñîáåí ïðåâðàùàòü ñâîáîäíûå ðàäèêàëû â îáû÷íûå ìîëåêóëû, ñïîñîáñòâóÿ ñîõðàíåíèþ è âîññòàíîâëåíèþ â îðãàíèçìå âèòàìèíîâ C è E. Òàêèì îáðàçîì, çàìåäëÿÿ îêèñëèòåëüíûå ïðîöåññû, -êàðîòèí çàìåäëÿåò ñòàðåíèå îðãàíèçìà.  êà÷åñòâå áèîëîãè÷åñêè àêòèâíîé äîáàâêè ê ïèùå ðåêîìåíäóåòñÿ êàê îáùåóêðåïëÿþùåå è ïðîôèëàêòè÷åñêîå ñðåäñòâî.
Ðåêîìåíäóåòñÿ ïðè ñëåäóþùèõ ïàòîëîãè÷åñêèõ ñîñòîÿíèÿõ: 1) àâèòàìèíîç è ãèïîâèòàìèíîç; 2) ïèãìåíòíûé ðåòèíèò, êñåðîôòàëüìèÿ, êåðàòîìàëÿöèÿ è äð.; 3) ïîðàæåíèÿ êîæè, ñëèçèñòûõ îáîëî÷åê (îáìîðîæåíèÿ, îæîãè, òðîôè÷åñêèå ÿçâû, îáøèðíûå ðàíû, ýêçåìû, íåéðîäåðìèò è äð.); 4) ïàòîëîãèÿ ëåãêèõ, áðîíõîâ; âîñïàëèòåëüíûå, ýðîçèîííî-ÿçâåííûå ïîðàæåíèÿ æåëóäî÷íî-êèøå÷íîãî òðàêòà, öèððîç ïå÷åíè; 5) ïðîôèëàêòèêà ðàçâèòèÿ îïóõîëåâîãî ïðîöåññà â òêàíÿõ; 6) ïðîôèëàêòèêà îáðàçîâàíèÿ êîíêðåìåíòîâ æåë÷åâûâîäÿùèõ è ìî÷åâûâîäÿùèõ ñèñòåì.  ïèùåâîé ïðîìûøëåííîñòè -êàðîòèí èñïîëüçóåòñÿ êàê êðàñèòåëü è äîáàâëÿåòñÿ â êîíôåòû, õëåáîáóëî÷íûå èçäåëèÿ, êîíäèòåðñêèå èçäåëèÿ, ìàêàðîííûå èçäåëèÿ, íàïèòêè, ñûðû, ìîëîêî, ìàñëî, ìàðãàðèí, ñîóñû, ìàéîíåç è äð.
Ïðè ïðîìûøëåííîì êóëüòèâèðîâàíèè îäíîêëåòî÷íûõ âîäîðîñëåé ñ öåëüþ îñóùåñòâëåíèÿ áèîëîãè÷åñêîãî ñèíòåçà öåííûõ õèìè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé âàæíåéøóþ ðîëü èãðàåò ïàðàìåòðè÷åñêîå óïðàâëåíèå ïðîöåññàìè æèçíåäåÿòåëüíîñòè ïðîäóöåíòîâ. Ïðèíöèï óïðàâëåíèÿ çà÷àñòóþ ðåàëèçîâûâàåòñÿ íå ÷åðåç ñîçäàíèå îïòèìàëüíûõ óñëîâèé êóëüòèâèðîâàíèÿ ãèäðîáèîíîòîâ, à ïóòåì áëîêèðîâàíèÿ ïðîöåññîâ êëåòî÷íûõ äåëåíèé ïðè ñîõðàíåíèè ïðîöåññîâ ôîòîñèíòåçà [11, 24, 28], ÷òî ïðèâîäèò ê ïåðåêëþ÷åíèþ àëüòåðíàòèâíûõ ïóòåé ïðåîáðàçîâàíèÿ ïðîäóêòîâ âîññòàíîâëåíèÿ óãëåðîäà â ñòîðîíó íàêîïëåíèÿ çàïàñíûõ âåùåñòâ (òðèãëèöåðèäîâ, ïîëèñàõàðèäîâ, êàðîòèíîâ), ïðèðîäà êîòîðûõ îáóñëîâëåíà ãåíåòè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè øòàììà [24, 26, 28]. Ãåíåòè÷åñêè òàêæå îïðåäåëÿåòñÿ ìàêñèìàëüíî âîçìîæíîå êîëè÷åñòâî çàïàñàåìîãî âåùåñòâà, íàïðèìåð, -êàðîòèíà.
×òîáû ïðîâåñòè ñðàâíåíèå òð¸õ øòàììîâ D. salina íà ïðåäìåò âûõîäà ìàêñèìàëüíîãî êîëè÷åñòâà -êàðîòèíà íàìè áûëè ïðîâåäåíû ñïåöèàëüíûå Îáúåêòû èññëåäîâàíèÿ — òðè øòàììà çåë¸íîé ãàëîáíîé ìèêðîâîäîðîñëè Dunaliella salina Teod. èç êîëëåêöèè êóëüòóð ÈíÁÞÌ ÍÀÍ Óêðàèíû: IBSS-1, IBSS-2, IBSS-3 (ñì. ðèñ. 1.1).
Ïðèáîðû: 1. Êîíöåíòðàöèîííûé ôîòîýëåêòðîêîëîðèìåòð ÊÔÊ-2. Àáñîëþòíàÿ ïîãðåøíîñòü ïðè èçìåðåíèè âåëè÷èíû ïðîïóñêàíèÿ íå ïðåâûøàåò 1,0%. Ðàçìàõ ïîêàçàíèé, îïðåäåëÿþùèé ñëó÷àéíóþ ïîãðåøíîñòü, íå ïðåâûøàåò 0,3%. Êþâåòû ñòåêëÿííûå 0,5 ñì; 2. Êîíöåíòðàöèîííûé ôîòîýëåêòðîêîëîðèìåòð ÊÔÊ-3. Àáñîëþòíàÿ ïîãðåøíîñòü ïðè èçìåðåíèè âåëè÷èíû ïðîïóñêàíèÿ íå ïðåâûøàåò 0,5%. Ðàçìàõ ïîêàçàíèé, îïðåäåëÿþùèé ñëó÷àéíóþ ïîãðåøíîñòü, íå ïðåâûøàåò 0,15%.
Ðèñ. 1.1. Êëåòêè Dunaliella salina Teod., øòàìì IBSS-1, Êþâåòû ñòåêëÿííûå 0,5 ñì; 3. Ëàáîðàòîðíàÿ öåíòðèôóãà ÎÏÍ-3 ñ ðàäèóñîì ðîòîðà r = 0,09 ì è öåíòðèôóæíûìè ïðîáèðêàìè äëèíîé l = 0,07 ì. Öåíòðîñòðåìèòåëüíîå óñêîðåíèå: a = 2 R, ãäå — óãëîâàÿ ñêîðîñòü, îá/ñ; = 2n, ãäå n — ÷àñòîòà âðàùåíèÿ ðîòîðà, R = r + l — ðàäèóñ ðîòîðà ïëþñ äëèíà öåíòðèôóæíîé ïðîáèðêè.
Êóëüòèâàòîðàìè ñëóæèëè ñòåêëÿííûå öèëèíäðè÷åñêèå ñòàêàíû äèàìåòðîì 11,7 ñì è îáú¸ìîì 1 ë, ïîìåù¸ííûå â ïëàñòèêîâóþ âàííó ñ ïðîòî÷íîé âîäîïðîâîäíîé âîäîé äëÿ ïîääåðæàíèÿ çàäàííîé òåìïåðàòóðû. Îáú¸ì êóëüòóðû â êàæäîì êóëüòèâàòîðå ñîñòàâëÿë 300 ìë ïðè âûñîòå ñëîÿ ðàñòâîðà â 3 ñì. Ýòîò îáú¸ì ïîääåðæèâàëè íà ïðîòÿæåíèè âñåãî ýêñïåðèìåíòà, åæåäíåâíî äîëèâàÿ ïåðåä èçìåðåíèÿìè äèñòèëëèðîâàííóþ âîäó.  ïðîöåññå âûðàùèâàíèÿ êóëüòóðó íåïðåðûâíî áàðáîòèðîâàëè ãàçîâîçäóøíîé ñìåñüþ ñ êîíöåíòðàöèåé óãëåêèñëîòû, îáåñïå÷èâàþùåé îïòèìàëüíûé ðÍ ñðåäû (8–9 åä). Òåìïåðàòóðà ñòàáèëèçèðîâàëàñü íà óðîâíå 27–28 ïîñðåäi i ñòâîì èçìåíåíèÿ ïðîòîêà âîäû â âàííå. Ïîâåðõíîñòíàÿ îñâåù¸ííîñòü êàæäîãî ðåàêòîðà ëàìïîé ÄÐË- â ñðåäíåì ñîñòàâëÿëà 10 êëê.
Ïèòàòåëüíûå ñðåäû. Âîäîðîñëè âûðàùèâàëè íà ìîäèôèöèðîâàííîé ïèòàòåëüíîé ñðåäå Ben-Amotz [49]. Ìîäèôèêàöèÿ çàêëþ÷àëàñü â çàìåíå 55 ã/ë õëîðèäà íàòðèÿ íà 120 ã/ë ìîðñêîé ñîëè è çàìåíå 0,000 54 ã/ë õëîðèäà æåëåçà íà 0,000 56 ã/ë öèòðàòà æåëåçà.
Ïîðÿäîê ïðîâåäåíèÿ ýêñïåðèìåíòà. Ðàáîòà âûïîëíåíà íà áàçå îòäåëà áèîòåõíîëîãèè è ôèòîðåñóðñîâ ÈíÁÞÌ ÍÀÍÓ. Íà ïåðâîì ýòàïå ýêñïåðèìåíòà ñ 1 ïî 7 äåíü âîäîðîñëè âûðàùèâàëè ìåòîäîì íàêîïèòåëüíûõ êóëüòóð (ñì. ðèñ. 1.2). Ñ 7 ïî 14 — âòîðîé ýòàï — äëÿ èíäóêöèè ãèïåðñèíòåçà -êàðîòèíà îñâåù¸ííîñòü óâåëè÷èëè äî 20 êëê, óìåíüøèâ ðàññòîÿíèå ìåæäó ëàìïîé è êóëüòèâàòîðàìè, òåìïåðàòóðó ïîíèçèëè äî 23–24, óâåëè÷èâ ñêîðîñòü ïðîòîêà âîäû â âàííå.
Èçìåðÿåìûå âåëè÷èíû.  õîäå ýêñïåðèìåíòà åæåäíåâíî èçìåðÿëè îïòè÷åñêóþ ïëîòíîñòü ñóñïåíçèè (D750 ) íà äëèíå âîëíû 750 íì. Âåëè÷èíó D750 èñïîëüçîâàëè êàê êîñâåííûé ïîêàçàòåëü êîíöåíòðàöèè êëåòîê â ñóñïåíçèè. Ïåðåõîä îò åäèíèö îïòè÷åñêîé ïëîòíîñòè ê âåëè÷èíå àáñîëþòíî ñóõîãî âåñà (ÀÑÂ), îñóùåñòâëÿëè ïîñðåäñòâîì ýìïèðè÷åñêîãî êîýôôèöèåíòà Íà 6-é è 14-é äíè ýêñïåðèìåíòà îïðåäåëÿëè ïèãìåíòíûé ñîñòàâ êëåòîê òð¸õ øòàììîâ D. salina.
Îáú¸ì ïëîòíîãî îñàäêà. Áèîìàññó â ïðîáå îïðåäåëÿëè òîðà ïîñëå òùàòåëüíîãî ïåðåìåøèâàíèÿ êóëüòóðû îòáèðàëè 5 ìë ñóñïåíçèè êëåòîê ìèêðîâîäîðîñëè. Ñóñïåíçèþ ïåðåíîñèëè â ñïåöèàëüíûå êàïèëëÿðíûå ïðîáèðêè (ó êîòîðûõ îáú¸ì îäíîãî äåëåíèÿ êàïèëëÿðà ñîîòâåòñòâóåò 0,002 ìë) è öåíòðèôóãèðîâàëè ïðè 3 000 îá/ìèí â òå÷åíèè 15 ìèí. Ïî çàâåðøåíèþ öåíòðèôóãèðîâàíèÿ ïðîâîäèëè îïðåäåëåíèå âåëè÷èíû îáú¸ìà îñàæä¸ííûõ êëåòîê ïî ÷èñëó äåëåíèé íà êàïèëëÿðå. Ïåð¸ñ÷åò åäèíèö îáú¸ìà áèîìàññû íà åäèíèöû àáñîëþòíî ñóõîãî âåñà îñóùåñòâëÿëè ïîñðåäñòâîì ýìïèðè÷åñêîãî êîýôôèöèåíòà k = 0,22 ã · ìë1.
Êîëè÷åñòâåííîå îïðåäåëåíèå ïèãìåíòîâ. Äëÿ ýòîé öåëè îòáèðàëè ñóñïåíçèþ êàæäîãî øòàììà îáú¸ìîì ïî 10 ìë [8]. Êëåòêè îñàæäàëè öåíòðèôóãèðîâàíèåì ïðè 3 000 îá/ìèí â òå÷åíèå 15 ìèí. Ïèãìåíòû ýêñòðàãèðîâàëè èç êëåòîê ñìåñüþ õëîðîôîðì : ýòàíîë (2:1) äî ïîëíîãî èçâëå÷åíèÿ ïèãìåíòîâ (îáåñöâå÷èâàíèÿ ýêñòðàêòà). Îïòè÷åñêóþ ïëîòíîñòü ýêñòðàêòîâ èçìåðÿëè íà äëèíàõ âîëí, ñîîòâåòñòâóþùèõ ìàêñèìóìàì ïîãëîùåíèÿ èçìåðÿåìûõ ïèãìåíòîâ ñ ïîìîùüþ ÊÔÊ-3. Êîíöåíòðàöèþ ñóììàðíûõ êàðîòèíîèäîâ ðàññ÷èòûâàëè ïî ãäå: D480 — îïòè÷åñêàÿ ïëîòíîñòü íà äëèíå âîëíû 480 íì, V — îáú¸ì ýêñòðàêòîâ, ìë, m — ìàññà íàâåñêè, ìã, k = 1/( · l) — îáúåäèí¸ííûé êîýôôèöèåíò äëÿ êàðîòèíîèäîâ ðàâíûé 4, ìã/ë; l — äëèíà îïòè÷åñêîãî ïóòè, ñì; — ïîñòîÿííàÿ, çàâèñÿùàÿ îò ñâîéñòâ ðàñòâîð¸ííîãî âåùåñòâà è äëèíû ñâåòîâîé âîëíû, ë/(ìã·ñì).
Êîíöåíòðàöèþ õëîðîôèëëà à ðàññ÷èòûâàëè ïî ôîðìóëå [46]:
ãäå: D — îïòè÷åñêàÿ ïëîòíîñòü, V — îáú¸ì ýêñòðàêòà, ìë, m — ìàññà íàâåñêè, ìã, k = 1/( · l) — îáúåäèí¸ííûé êîýôôèöèåíò: äëÿ õëîðîôèëëà a (ka ) ðàâíûé 11,85, ìã/ë; äëÿ õëîðîôèëëà b (kb ) ðàâíûé 1,54, ìã/ë;
äëÿ õëîðîôèëëà c (kc ) ðàâíûé 0,08, ìã/ë; l — äëèíà îïòè÷åñêîãî ïóòè, ñì; — ïîñòîÿííàÿ, çàâèñÿùàÿ îò ñâîéñòâ ðàñòâîð¸ííîãî âåùåñòâà è äëèíû ñâåòîâîé âîëíû, ë/(ìã·ñì).
Íàêîïèòåëüíàÿ êðèâàÿ ðîñòà âîäîðîñëåé õàðàêòåðèçîâàëàñü îòñóòñòâèåì çàìåòíûõ ëàã- è ëîãàðèôìè÷åñêîé ôàç â ñâÿçè ñ âûñîêîé íà÷àëüíîé ïëîòíîñòüþ êóëüòóðû. Äèíàìèêà áèîìàññû ïîêàçàíà íà ðèñóíêå 1.2. Ñ 1-õ ïî 7-å ñóòêè íàáëþäàëñÿ ëèíåéíûé ðîñò êóëüòóð.
Ïðè ìèêðîñêîïèðîâàíèè íàáëþäàëè àêòèâíî äâèãàþùèåñÿ çåë¸íûå êëåòêè êàïëåîáðàçíîé (IBSS-1), ãðóøåâèäíîé (IBSS-2) èëè âûòÿíóòîé (IBSS-3) ôîðìû (ñì.
ðèñ. 1.1). Èçìåíèâ óñëîâèÿ äëÿ èíäóêöèè êàðîòèíîãåíåçà, íàáëþäàëè ïåðåõîä êóëüòóðû ïî áèîìàññå â ôàçó ñòàöèîíàðíîãî ðîñòà. Ïðè ìèêðîñêîïèðîâàíèè ôîðìà êëåòîê ñòàíîâèëàñü îêðóãëîé, êëåòêè óâåëè÷èâàëèñü â ðàçìåðàõ è ñíèæàëè ñâîþ äâèãàòåëüíóþ àêòèâíîñòü.
Âèçóàëüíî ôèêñèðîâàëè ïîñëåäîâàòåëüíóþ ñìåíó öâåòà Ðèñ. 1.2. Äèíàìèêà áèîìàññû 3-õ øòàììîâ Dunaliella salina Teod. â íàêîïèòåëüíîé êóëüòóðå. Ïóíêòèðíîé ëèíåé îòìå÷åí ìîìåíò èçìåíåíèÿ óñëîâèé êóëüòèâèðîâàíèÿ.
êóëüòóðû îò çåë¸íîãî ê æ¸ëòîìó, çàòåì ê îðàíæåâîìó.
Ñðàâíèòåëüíûå äàííûå ïî ïèãìåíòíîìó ñîñòàâó ïðèâåäåíû â òàáëèöå 1.5.
Òàáëèöà 1.5: Ñîäåðæàíèå ïèãìåíòîâ â êëåòêàõ è ñóñïåíçèè «çåë¸íîé» (6-é äåíü ýêñïåðèìåíòà) è «îðàíæåâîé» (14 äåíü) Dunaliella salina Teod.
Óñëîâèÿ èíäóöèðîâàíèÿ ãèïåðñèíòåçà -êàðîòèíà âûçâàëè ïîâûøåíèå äîëè êàðîòèíîèäîâ ê 14-ìó äíþ ýêñïåðèìåíòà ó IBSS-3 íà 300%, ó IBSS-1 íà 200% è ó IBSS-2 íà 11% â ñðàâíåíèè ñ äàííûìè 6-ãî äíÿ ýêñïåðèìåíòà, ÷òî ñâèäåòåëüñòâóåò î ãåíåòè÷åñêîé äåòåðìèíàöèè âûñîêîãî ñîäåðæàíèÿ êàðîòèíîèäîâ ó IBSS- ñòâèÿ îêðóæàþùåé ñðåäû. Èç 3-õ èññëåäîâàííûõ øòàììîâ êàê «çåë¸íàÿ», òàê è «îðàíæåâàÿ» ôîðìà øòàììà IBSS-2 îòëè÷àþòñÿ íàèáîëüøèì ñîäåðæàíèåì êàðîòèíîèäîâ êàê â áèîìàññå, òàê è â ïåðåñ÷¸òå íà îáú¸ì ñóñïåíçèè ìèêðîâîäîðîñëåé.
Ñîãëàñíî ðàáîòå [1], âûõîä êàðîòèíà çíà÷èòåëüíî áîëüøèé èç «çåë¸íîé» êóëüòóðû ïðè å¸ àêòèâíîì ðîñòå, ÷åì èç «îðàíæåâîé» çà ñ÷¸ò áûñòðîãî ïðèðîñòà êëåòîê. Íî IBSS-1, ïðîäåìîíñòðèðîâàâ íàèëó÷øèå ðîñòîâûå õàðàêòåðèñòèêè, ïî ñîäåðæàíèþ êàðîòèíîèäîâ ïîêàçàë íàèìåíüøèå çíà÷åíèÿ. Äëÿ òð¸õ èññëåäóåìûõ øòàììîâ ïîñëå ïåðåõîäà êóëüòóð â ñòàäèþ ñòàöèîíàðíîãî ðîñòà êëåòêàì D. salina äëÿ íàêîïëåíèÿ êàðîòèíîèäîâ ïîòðåáîâàëàñü öåëàÿ íåäåëÿ.
Ýëåìåíòàðíûé ðàñ÷¸ò ïîêàçûâàåò, ÷òî ïî ïðîøåñòâèè äâóõ íåäåëü ïðîìûøëåííîãî âûðàùèâàíèÿ âîäîðîñëåé äëÿ øòàììà IBSS-1 âûõîä êàðîòèíîèäîâ áóäåò îäèíàêîâûì êàê ïðè îäíî-, òàê è ïðè äâóõñòàäèéíîì ïðîöåññå êóëüòèâèðîâàíèÿ. Äëÿ øòàììà IBSS-3 ïðè äâóõñòàäèéíîì ïðîöåññå êîëè÷åñòâî êàðîòèíîèäîâ áóäåò íà 40% âûøå, ÷åì ïðè îäíîñòàäèéíîì ïðîöåññå.
Äëÿ øòàììà IBSS-2 îäíîñòàäèéíûé ïðîöåññ áîëåå âûãîäåí â ñâÿçè ñ âûñîêèìè ïðîäóêöèîííûìè õàðàêòåðèñòèêàìè ðîñòà ïðè âûñîêîì ñîäåðæàíèè êàðîòèíîèäîâ â «çåë¸íîé» áèîìàññå.
 àáñîëþòíûõ çíà÷åíèÿõ âûõîä êàðîòèíîèäîâ áóäåò íàèáîëüøèì ó IBSS-2 èç òð¸õ èññëåäîâàííûõ øòàììîâ:
Òàáëèöà 1.6: Âûõîä êàðîòèíîèäîâ Dunaliella salina Teod. ïðè îäíî- è äâóõñòàäèéíîì ïðîöåññå Øòàìì Îäíîñòàäèéíûé Äâóõñòàäèéíûé Òàêèì îáðàçîì, íà îñíîâàíèè ïîëó÷åííûõ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ ìîæíî çàêëþ÷èòü: Dunaliella salina Teod. IBSS-2 — øòàìì, ïåðñïåêòèâíûé äëÿ ïðîìûøëåííîãî êóëüòèâèðîâàíèÿ.
1.4. Ðîñò Dunaliella salina â Âûðàùèâàíèå Dunaliella salina â êóëüòèâàòîðàõ îòêðûòîãî òèïà (áàññåéíàõ) â óñëîâèÿõ ïðîèçâîäñòâà â ïðîìûøëåííûõ ìàñøòàáàõ, êàê ïðàâèëî, ñîïðîâîæäàåòñÿ òðóäíîñòÿìè ïîääåðæàíèÿ àëüãîëîãè÷åñêîé ÷èñòîòû Ðîñò Dunaliella salina â ñìåøàííîé êóëüòóðå êóëüòóðû, ïîñêîëüêó ïðàêòè÷åñêè íåâîçìîæíî èñêëþ÷èòü ïîïàäàíèå â êóëüòèâàòîðû äðóãèõ âèäîâ ìèêðîâîäîðîñëåé. Çà÷àñòóþ ñ öåëüþ ñíèæåíèÿ ñåáåñòîèìîñòè ïðîäóêòà íà ïðîèçâîäñòâå äëÿ ïðèãîòîâëåíèÿ ïèòàòåëüíûõ ñðåä â áîëüøèõ îáú¸ìàõ èñïîëüçóþò íåñòåðèëüíóþ ìîðñêóþ ñîëü è âîäó, ÷òî ïðèâîäèò ê ñèñòåìàòè÷åñêîìó çàðàæåíèþ êóëüòóðû äðóãèìè âèäàìè ìèêðîâîäîðîñëåé, êëåòêè (ñïîðû) êîòîðûõ ïðèñóòñòâóþò â èñïîëüçóåìîé âîäå è, êàê ñëåäñòâèå, ïîïàäàþò â ïèòàòåëüíûå ñðåäû.
ßñíî, ÷òî â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ çàðàæåíèå êóëüòóðû D. salina êðàéíå íåæåëàòåëüíî, îñîáåííî ïðè èñïîëüçîâàíèè ïîëó÷åííîé áèîìàññû â êà÷åñòâå ïèùåâîé äîáàâêè èëè ñûðüÿ äëÿ ìåäèöèíñêèõ öåëåé.
Íàèáîëüøóþ îïàñíîñòü ñèñòåìàòè÷åñêîå çàðàæåíèå ïðåäñòàâëÿåò äëÿ ïðîòî÷íîé êóëüòóðû ñ íèçêîé ïëîòíîñòüþ èç-çà öåëîãî ðÿäà ïðè÷èí: 1) ïðè ìàëîé ïëîòíîñòè D. salina óâåëè÷èâàåòñÿ âåðîÿòíîñòü ñóêöåññèè, 2) â ïðîöåññå êóëüòèâèðîâàíèÿ D. salina áèîìàññà ñîïóòñòâóþùåé àëüãîôëîðû òàêæå óâåëè÷èâàåòñÿ, ñëåäîâàòåëüíî, äîëÿ íåïðîäóêòèâíîãî èñïîëüçîâàíèÿ ñóáñòðàòà óâåëè÷èâàåòñÿ è, íàêîíåö, 3) ñîïóòñòâóþùèå âèäû ìèêðîâîäîðîñëåé ìîãóò áûòü òîêñè÷íûìè.
Ýòè îáñòîÿòåëüñòâà âûíóæäàþò èññëåäîâàòü ðîñò ñìåøàííîé êóëüòóðû äëÿ óïðàâëåíèÿ äèíàìèêîé ïîïóëÿöèé è äîñòèæåíèÿ çàäàííûõ ïðîïîðöèé ðàçëè÷íûõ âèäîâ â ñìåøàííîé êóëüòóðå. Äëÿ ýòîé öåëè áûë ïðîâåä¸í ýêñïåðèìåíò ïî êóëüòèâèðîâàíèþ Dunaliella salina â óñëîâèÿõ ñèñòåìàòè÷åñêîãî âíåñåíèÿ êëåòîê äðóãèõ âèäîâ ìèêðîâîäîðîñëåé ñ ïèòàòåëüíîé ñðåäîé.
Îáúåêò èññëåäîâàíèÿ. Çåë¸íàÿ ãàëîáíàÿ ìèêðîâîäîðîñëü Dunaliella salina Teod. (øòàìì IBSS-1) èç êîëëåêöèè êóëüòóð Ë. À. Ëàíñêîé (ÈíÁÞÌ ÍÀÍÓ) c ñîïóòñòâóþùåé àëüãîôëîðîé. Ïðèíàäëåæíîñòü ñîïóòñòâóþùåé àëüãîôëîðû ê êëàññàì öèàíîáàêòåðèé è äèàòîìåé îïðåäåëåíà À. Á. Áîðîâêîâûì.
Ïðèáîðû: 1. Êàìåðà Ãîðÿåâà; 2. Ñâåòîâîé ìèêðîñêîï ÌÁÈ-10, óâåëè÷åíèå 360; 3. Êîíöåíòðàöèîííûé ôîòîýëåêòðîêîëîðèìåòð ÊÔÊ-2 (õàðàêòåðèñòèêè ïðèáîðà ïðèâåäåíû íà ñòðàíèöå 40); 4. Ðòóòíûé òåðìîìåòð 0–50, ñ ïîãðåøíîñòüþ ±0,5; 5. Àêâàðèóìíûé êîìïðåññîð «Maxima», ïðîèçâîäèòåëüíîñòü 4,8 ë/ìèí; 6.
Àêâàðèóìíûé ýëåêòðîíàñîñ «Ñòðóìîê», ïðîèçâîäèòåëüíîñòü 1,5 ë/ìèí.
Êóëüòèâàòîðîì ñëóæèë ïðÿìîóãîëüíûé áàññåéí, îïèñàíèå êîòîðîãî ïðåäñòàâëåíî íà ñòðàíèöå 62 (ñì.
Ïèòàòåëüíûå ñðåäû. Äëÿ êóëüòèâèðîâàíèÿ èñïîëüçîâàëè ìîäèôèöèðîâàííóþ ïèòàòåëüíóþ ñðåäó Ben-Amotz [49] (òàáë. 1.7). Äëÿ å¸ ïðèãîòîâëåíèÿ èñïîëüçîâàëè ïðåñíóþ âîäó èç ñêâàæèíû, ðàñïîëîæåííîé íà òåððèòîðèè ïðåäïðèÿòèÿ. Èñòî÷íèêîì NàCl, MgSO4, CaCl ñëóæèëà ìîðñêàÿ ñîëü.
Òàáëèöà 1.7: Ìîäèôèöèðîâàííàÿ ñðåäà BenAmotz [49].
Ïîðÿäîê è óñëîâèÿ ïðîâåäåíèÿ ýêñïåðèìåíòà. Ðàáîòà âûïîëíåíà íà áàçå ïðåäïðèòèÿ «Êàéëàñ» (ã. Ñèìôåðîïîëü, Êðûì) ñ 23 èþíÿ ïî 25 îêòÿáðÿ 2004 ã.
Êóëüòèâàòîðû ðàçìåùàëèñü â ñòàíäàðòíîé ñòåêëÿííîé òåïëèöå äëÿ âûðàùèâàíèÿ ñåëüñêîõîçÿéñòâåííûõ êóëüòóð.  ýêñïåðèìåíòå âîäîðîñëè âûðàùèâàëè ïðè åñòåñòâåííîì îñâåùåíèè ìåòîäîì êâàçèíåïðåðûâíûõ êóëüòóð. Åæåñóòî÷íî îñóùåñòâëÿëè 10% îáìåí ñðåäû, ò. å.
óäåëüíàÿ ñêîðîñòü ïðîòîêà ñîñòàâëÿëà 0,1 ñóò1. Ìàêñèìàëüíàÿ îñâåù¸ííîñòü â ãåîãðàôè÷åñêèé ïîëäåíü (1230 ) äîñòèãàëà 110 êëê. Ñóòî÷íàÿ òåìïåðàòóðà êîëåáàëàñü â ïðåäåëàõ 24–36 (ïåðâûå äâà ýòàïà ýêñïåðèìåíòà) è 16–28 (òðåòèé ýòàï ýêñïåðèìåíòà). Âòîðîé ýòàï ýêñïåðèìåíòà íà÷àëñÿ ïîñëå ïåðåõîäà ñìåøàííîé êóëüòóðû â ñòàöèîíàðíóþ ôàçó ðîñòà, â õîäå êîòîðîãî ñîë¸íîñòü ñðåäû ïîâûñèëè îò 60 ã/ë äî 120 ã/ë. Òðåòèé ýòàï — ìåõàíè÷åñêàÿ î÷èñòêà êóëüòóðû D. salina îò ñîïóòñòâóþùåé àëüãîôëîðû. Ïî äîñòèæåíèè ñîîáùåñòâîì ðàâåíñòâà óäåëüíûõ ñêîðîñòåé ðîñòà è ïðîòîêà ñðåäû âûêà÷àëè (áåç ïåðåìåøèâàíèÿ) îñíîâíîé îáú¸ì ñóñïåíçèè âîäîðîñëåé èç áàññåéíà, îñòàâèâ îñàäîê íà äíå (ñëîé 0,5 ñì). Çàòåì, òùàòåëüíî âûìûâ äíî è ñòåíêè áàññåéíà îò îñàäêà, âåðíóëè êóëüòóðó D. salina îáðàòíî.
Ïîñëå ìåõàíè÷åñêîé ÷èñòêè êóëüòóðû ðåæèì âûðàùèâàíèÿ ïðè 120 ã/ë ìîðñêîé ñîëè â ïèòàòåëüíîé ñðåäå è óäåëüíîé ñêîðîñòè ïðîòîêà 0,1 ñóò1 ïîääåðæèâàëñÿ äî êîíöà ýêñïåðèìåíòà.
Èçìåðÿåìûå âåëè÷èíû. Åæåäíåâíî èçìåðÿëè òåìïåðàòóðó, îïòè÷åñêóþ ïëîòíîñòü D750 íà äëèíå âîëíû 750 íì è âåëè ïîäñ÷¸ò ÷èñëà êëåòîê, ìëí/ìë.
Ïîñêîëüêó äëÿ ïðèãîòîâëåíèÿ ïèòàòåëüíûõ ñðåä èñïîëüçîâàëè âîäó èç ñêâàæèíû, êîòîðàÿ ñîäåðæàëà êëåòêè äèàòîìîâûõ ìèêðîâîäîðîñëåé è öèàíîáàêòåðèé, çàðàæåíèå êóëüòóðû D. salina áûëî íåèçáåæíûì. Îïòè÷åñêàÿ ïëîòíîñòü êóëüòóðû âîçðàñòàëà ïðîïîðöèîíàëüíî ðîñòó ÷èñëà êëåòîê D. salina íà åäèíèöó îáú¸ìà. Ïîïóëÿöèÿ öèàíîáàêòåðèé õàðàêòåðèçîâàëàñü áîëåå âûñîêîé óäåëüíîé ñêîðîñòüþ ðîñòà, íî ýòî íå ñêàçûâàëîñü íà äèíàìèêå îïòè÷åñêîé ïëîòíîñòè âñåãî ñîîáùåñòâà Âèçóàëüíî ðåãèñòðèðîâàëè, ÷òî öèàíîáàêòåðèè áûëè ïðåäñòàâëåíû öèëèíäðè÷åñêèìè êëåòêàìè, ðàçìåð Ðîñò Dunaliella salina â ñìåøàííîé êóëüòóðå Ðèñ. 1.3. Äèíàìèêà îïòè÷åñêîé ïëîòíîñòè ñìåøàííîé êóëüòóðû D. salina, äèàòîìîâûõ ìèêðîâîäîðîñëåé è öèàíîáàêòåðèé â êâàçèíåïðåðûâíîì ðåæèìå.
Ðèñ. 1.4. Äèíàìèêà ÷èñëåííîñòè ïîïóëÿöèè D. salina â êâàçèíåïðåðûâíîé ðåæèìå.
Ðîñò Dunaliella salina â ñìåøàííîé êóëüòóðå Ðèñ. 1.5. Äèíàìèêà ÷èñëåííîñòè ïîïóëÿöèè öèàíîáàêòåðèé â êâàçèíåïðåðûâíîé ðåæèìå.
Ðèñ. 1.6. Äèíàìèêà ÷èñëåííîñòè ïîïóëÿöèè äèàòîìîâûõ âîäîðîñëåé â êâàçèíåïðåðûâíîì ðåæèìå.
êîòîðûõ áûë â íåñêîëüêî ðàç ìåíüøå, ÷åì êëåòêè D. salina. Íàáëþäàëîñü íåçíà÷èòåëüíîå âîçðàñòàíèå ÷èñëåííîñòè äèàòîìåé (ðèñ. 1.6). Ñòàöèîíàðíàÿ ôàçà ðîñòà ñîîáùåñòâà õàðàêòåðèçîâàëîñü ñëåäóþùèìè ïîêàçàòåëÿìè: D750 — 0,78 åä. îïò. ïë, D. salina — 1,5 ìëí. êë/ìë, öèàíîáàêòåðèè — 12,7 ìëí. êë/ìë, äèàòîìåè — 0,2 ìëí. êë/ìë. Ïîñëå ïîâûøåíèÿ ñîë¸íîñòè íà âòîðîì ýòàïå ýêñïåðèìåíòà íàáëþäàëè ðåçêîå ïîâûøåíèå çíà÷åíèÿ îïòè÷åñêîé ïëîòíîñòè êóëüòóðû (ðèñ. 1.3), íåçíà÷èòåëüíîå ïîâûøåíèå ÷èñëà êëåòîê D. salina (ðèñ. 1.4) è cíèæåíèå ÷èñëà êëåòîê öèàíîáàêòåðèé (ðèñ. 1.5). Ïîñòåïåííî ïðîèñõîäèëà ñìåíà öèàíîáàêòåðèé â áàññåéíå: öèëèíäðè÷åñêèõ êëåòîê ñòàíîâèëîñü ìåíüøå, íî ïîÿâèëñÿ íîâûé âèä, ïðåäñòàâëåííûé îäèíî÷íûìè êëåòêàìè çíà÷èòåëüíî ìåíüøèõ ðàçìåðîâ. ×èñëåííîñòü äèàòîìåé â ïåðâûé æå äåíü ñíèçèëàñü âäâîå ïîñëå ïîâûøåíèÿ ñîë¸íîñòè è íà 4-é äåíü äàííûé âèä ïðè ìèêðîñêîïèðîâàíèè óæå íå îáíàðóæèâàëñÿ (ðèñ. 1.6).
Ïðè äîñòèæåíèè ñîîáùåñòâîì ðàâåíñòâà óäåëüíûõ ñêîðîñòåé ðîñòà è ïðîòîêà ïèòàòåëüíîé ñðåäû ïðè ïîâûøåííîé ñîë¸íîñòè íàáëþäàëè ñëåäóþùèå çíà÷åíèÿ ïëîòíîñòè êóëüòóðû: D750 — 1,1 åä. îïò. ïë, D. salina — 3,6 ìëí. êë/ìë, öèàíîáàêòåðèè — 10,6 ìëí. êë/ìë. Ïîñëå ìåõàíè÷åñêîé ÷èñòêè áàññåéíà íà òðåòüåì ýòàïå êóëüòèâèðîâàíèÿ íàáëþäàëè äâóõêðàòíîå ñíèæåíèå ÷èñëà êëåòîê D. salina, äâóõêðàòíîå ñíèæåíèå îïòè÷åñêîé ïëîòíîñòè è ïÿòèêðàòíîå ñíèæåíèå ÷èñëåííîñòè öèàíîáàêòåðèé (ðèñ. 1.5). Ïðè ýòîì öèëèíäðè÷åñêèå êëåòêè öèàíîáàêòåðèé èñ÷åçëè îêîí÷àòåëüíî è îñòàëèñü òîëüêî îäèíî÷íûå êðóãëûå. ×åðåç 3 äíÿ ïîñëå ìåõàíè÷åñêîé ÷èñòêè ñîîáùåñòâî õàðàêòåðèçîâàëîñü ñëåäóþùèìè ïîêàçàòåëÿìè: D750 — 0,61 åä. îïò. ïë, D. salina — 2,4 ìëí. êë/ìë, öèàíîáàêòåðèè — 6,6 ìëí. êë/ìë. Âîçìîæíî, ñíèæåíèå óêàçàííûõ ïîêàçàòåëåé ïðîèçîøëî âñëåäñòâèå ñíèæåíèÿ òåìïåðàòóðû (ðèñ. 1.4).
Ìåõàíè÷åñêóþ ÷èñòêó áàññåéíà ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê îäèí èç ñïîñîáîâ îñóùåñòâëåíèÿ íåïðîïîðöèîíàëüíî-ïðîòî÷íîãî ðåæèìà êóëüòèâèðîâàíèÿ. Äàííûé ðåæèì ïîçâîëÿåò âûðàùèâàòü ñìåøàííûå êóëüòóðû îðãàíèçìîâ ñ çàäàííûì ñîîòíîøåíèåì âèäîâ â àëüãîöåíîçå.
Òàêèì îáðàçîì, íà îñíîâå ðåçóëüòàòîâ ïðîâåä¸ííûõ ýêñïåðèìåíòîâ ìîæíî äàòü ñëåäóþùèå ðåêîìåíäàöèè: 1) äëÿ ïîääåðæàíèÿ àëüãîëîãè÷åñêîé ÷èñòîòû â êóëüòóðå ïðè âûðàùèâàíèè D. salina â êóëüòèâàòîðàõ îòêðûòîãî òèïà ïðè ñèñòåìàòè÷åñêîì âíåñåíèè öèàíîáàêòåðèé èëè äèàòîìåé óðîâåíü ñîë¸íîñòè â ñðåäå íåîáõîäèìî ïîâûñèòü äî 120 ã/ë õëîðèäà íàòðèÿ (ìîðñêîé ñîëè); 2) íåîáõîäèìî ñèñòåìàòè÷åñêè (1–2 ðàçà â òðè äíÿ) ïðîâîäèòü ìåõàíè÷åñêóþ ÷èñòêó äíà è áîêîâûõ ñòåí áàññåéíîâ; 3) ñòàáèëèçèðîâàòü ñðåäíåñóòî÷íóþ òåìïåðàòóðó ñóñïåíçèè ìèêðîâîäîðîñëè íà óðîâíå 23 (18–28 ), òàê êàê ïîíèæåíèå òåìïåðàòóðû äî ýòîãî óðîâíÿ íåçíà÷èòåëüíî ñíèæàåò ïðèðîñò D. salina è ñóùåñòâåííî ñíèæàåò ïðèðîñò öèàíîáàêòåðèé.
Ðîñò Dunaliella salina â ñìåøàííîé êóëüòóðå ðèé èëè äèàòîìåé èçâíå ðåêîìåíäóåòñÿ âðåìåííî ïîäíÿòü óðîâåíü ñîë¸íîñòè äî 120 ã/ë. Ýòîò óðîâåíü ïîääåðæèâàòü äî ïîëíîãî âûìûâàíèÿ ñîïóòñòâóþùåé àëüãîôëîðû èç êóëüòèâàòîðà â óñëîâèÿõ ïðîòî÷íîé êóëüòóðû.
Åù¸ ðàç ïîä÷åðêí¸ì, âûøåïðèâåä¸ííûå ñïîñîáû áîðüáû ñ çàðàæåíèåì êóëüòóðû D. salina äðóãèìè âèäàìè ìèêðîâîäîðîñëåé íàèáîëåå äåéñòâåííû ïðè ñîë¸íîñòè ñðåäû 120 ã/ë õëîðèäà íàòðèÿ.
2.1. Îïòèìèçàöèÿ âðåìåíè Ïðè âûðàùèâàíèè ìèêðîâîäîðîñëåé â ñòàíäàðòíîé ñåëüñêîõîçÿéñòâåííîé òåïëèöå, ïðè åñòåñòâåííîì îñâåùåíèè, â êóëüòèâàòîðàõ îòêðûòîãî òèïà (áàññåéíàõ) ñðîêè êóëüòèâèðîâàíèÿ, êàê ïðàâèëî, îãðàíè÷èâàþòñÿ ò¸ïëûì âðåìåíåì ãîäà, ïîñêîëüêó çàòðàòû íà ïîääåðæàíèå òåìïåðàòóðíîãî ðåæèìà â òåïëèöå â çíà÷èòåëüíîé Îïòèìèçàöèÿ âðåìåíè âêëþ÷åíèÿ ïðîòîêà è óäåëüíîé ñêîðîñòè êóëÿò âìåñòå ñ ïèòàòåëüíîé ñðåäîé çàëèâàþò â áàññåéíû. Ïðè ýòîì óðîæàé íå ñîáèðàþò äî òåõ ïîð, ïîêà ïëîòíîñòü êóëüòóðû íå äîñòèãíåò çàðàíåå çàäàííîãî çíà÷åíèÿ (ðàáî÷åé ïëîòíîñòè); âòîðîé ýòàï — îðãàíèçàöèÿ ïðîòî÷íîé êóëüòóðû (íåïðåðûâíîå êóëüòèâèðîâàíèå). Ïðè ýòîì çíà÷åíèå óäåëüíîé ñêîðîñòè ïðîòîêà ïèòàòåëüíîé ñðåäû ïîäáèðàåòñÿ òàêèì îáðàçîì, ÷òîáû ïðîèçâîäèòåëüíîñòü ñèñòåìû êóëüòèâèðîâàíèÿ áûëà ìàêñèìàëüíîé. Ïîñêîëüêó îïòèìèçàöèþ ïðîèçâîäñòâà áèîìàññû Dunaliella salina ïðîâîäÿò, êàê ïðàâèëî, ñ öåëüþ äîñòèæåíèÿ ìàêñèìàëüíîãî óðîæàÿ, âîçíèêàåò çàäà÷à îïòèìèçàöèè äâóõ âåëè÷èí: óäåëüíîé ñêîðîñòè ïðîòîêà ñðåäû è ìîìåíòà âêëþ÷åíèÿ ïðîòîêà.
Ðàññìîòðèì äàííûé âîïðîñ ñ ïðèìåíåíèåì ìåòîäîâ ìàòåìàòè÷åñêîãî ìîäåëèðîâàíèÿ, ñ èñïîëüçîâàíèåì ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ, ïîëó÷åííûõ â óñëîâèÿõ ïðîìûøëåííîãî êóëüòèâèðîâàíèÿ Dunaliella salina.
Îáúåêò èññëåäîâàíèÿ. Çåë¸íàÿ ãàëîáíàÿ ìèêðîâîäîðîñëü Dunaliella salina èç êîëëåêöèè êóëüòóð ÈíÁÞÌ Ïðèáîðû: 1. ðH-ìåòð-ìèëëèâîëüòìåòð ðH-150Ì, àáñîëþòíàÿ ïîãðåøíîñòü ±0,05; 2. Êîíöåíòðàöèîííûé ôîòîýëåêòðîêîëîðèìåòð ÊÔÊ-2. Àáñîëþòíàÿ ïîãðåøíîñòü ïðè èçìåðåíèè âåëè÷èíû ïðîïóñêàíèÿ íå ïðåâûøàåò 1,0%. Ðàçìàõ ïîêàçàíèé, îïðåäåëÿþùèé ñëó÷àéíóþ ïîãðåøíîñòü íå ïðåâûøàåò 0,3%. Êþâåòû ñòåêëÿííûå 0,5 ñì; 3. Ëþêñìåòð Þ-116 ñ ïîãðåøíîñòüþ íå ìåòð 0–50, ñ ïîãðåøíîñòüþ ±0,5; 5. Àêâàðèóìíûé êîìïðåññîð «Maxima», ïðîèçâîäèòåëüíîñòü 4,8 ë/ìèí;
6. Àêâàðèóìíûé ýëåêòðîíàñîñ «Ñòðóìîê», ïðîèçâîäèòåëüíîñòü 1,5 ë/ìèí.
Êóëüòèâàòîðîì ñëóæèë ïðÿìîóãîëüíûé áàññåéí 22,5 ì èç ïèùåâîé ïîëèýòèëåíîâîé ïë¸íêè òîëùèíîé 150 ìêì, óëîæåííîé íà âûðîâíåííóþ ïîâåðõíîñòü ãðóíòà è çàêðåïë¸ííîé íà îãðàæäàþùèõ êîíñòðóêöèÿõ ñ ïîìîùüþ äåðåâÿííûõ ïëàíîê. Êóëüòèâàòîð ðàçìåùàëè â ñòàíäàðòíîé ñòåêëÿííîé òåïëèöå äëÿ âûðàùèâàíèÿ ñåëüñêîõîçÿéñòâåííûõ êóëüòóð. Îáú¸ì ñóñïåíçèè â êóëüòèâàòîðå ñîñòàâëÿë 250 ë ïðè âûñîòå ñëîÿ 5 ñì. Ýòîò îáú¸ì ïîääåðæèâàëè íà ïðîòÿæåíèè âñåãî ýêñïåðèìåíòà, åæåäíåâíî äîáàâëÿÿ ïðåñíóþ âîäó äî îòìåòêè 5 ñì. Êóëüòóðó ïîñòîÿííî ïåðåìåøèâàëè ñ ïîìîùüþ àêâàðèóìíîãî ýëåêòðîíàñîñà «Ñòðóìîê».
Ñóñïåíçèþ ìèêðîâîäîðîñëåé áàðáîòèðîâàëè âîçäóõîì ñ ïîìîùüþ àêâàðèóìíîãî êîìïðåññîðà «Maxima».
Îáùèé âèä êóëüòèâàòîðà ïðåäñòàâëåí íà ðèñóíêå 2.1.
Ïèòàòåëüíûå ñðåäû.  ðàáîòå èñïîëüçîâàëè ìîäèôèöèðîâàííóþ ïèòàòåëüíóþ ñðåäó Òðåíêåíøó (òàáë. 2.1) [32]. Äëÿ ïðèãîòîâëåíèÿ ïèòàòåëüíîé ñðåäû èñïîëüçîâàëè ïðåñíóþ âîäó èç ñêâàæèíû, ðàñïîëîæåííîé íà òåððèòîðèè ïðåäïðèÿòèÿ. Èñòî÷íèêîì NàCl, MgSO4, CaCl2 â ñðåäå ñëóæèëà ìîðñêàÿ ñîëü.
Óñëîâèÿ ïðîâåäåíèÿ ýêñïåðèìåíòà. Ðàáîòà âûïîëíåíà íà áàçå ïðåäïðèÿòèÿ «Êàéëàñ» (Êðûì) â èþíå 2004 ã.  ýêñïåðèìåíòå âîäîðîñëè âûðàùèâàëè ïðè Îïòèìèçàöèÿ âðåìåíè âêëþ÷åíèÿ ïðîòîêà è óäåëüíîé ñêîðîñòè Ðèñ. 2.1. Îáùèé âèä ýêñïåðèìåíòàëüíîãî êóëüòèâàòîðà, ðàñïîëîæåííîãî â òåïëèöå.
òóð. Ìàêñèìàëüíàÿ îñâåù¸ííîñòü â ãåîãðàôè÷åñêèé ïîëäåíü (1230 ) äîñòèãàëà 110 êëê. Ñóòî÷íàÿ òåìïåðàòóðà ñóñïåíçèè êîëåáàëàñü â ïðåäåëàõ 18–28.
Òàáëèöà 2.1: Ìîäèôèöèðîâàííàÿ ïèòàòåëüíàÿ Èçìåðÿåìûå âåëè÷èíû. Åæåäíåâíî èçìåðÿëè pH ñðåäû è îïòè÷åñêóþ ïëîòíîñòü (D750 ) íà äëèíå âîëíû 750 íì. Ïåðåõîä îò åäèíèö îïòè÷åñêîé ïëîòíîñòè ê âåëè÷èíå àáñîëþòíî ñóõîãî âåñà (ÀÑÂ) îñóùåñòâëÿëè ïîñðåäñòâîì ýìïèðè÷åñêîãî êîýôôèöèåíòà k åæåäíåâíî ïðîâîäèëè èçìåðåíèå òåìïåðàòóðû.
Ïîñòàíîâêà çàäà÷è. Ïóñòü èìååòñÿ êóëüòèâàòîð îòêðûòîãî òèïà (áàññåéí) ñ íåèçìåííûì ðàáî÷èì îáú¸ìîì Îïòèìèçàöèÿ âðåìåíè âêëþ÷åíèÿ ïðîòîêà è óäåëüíîé ñêîðîñòè ñóñïåíçèè ìèêðîâîäîðîñëåé. Ïóñòü ïðîöåññ êóëüòèâèðîâàíèÿ ñîñòîèò èç äâóõ ýòàïîâ: 1) íàêîïèòåëüíûé è 2) íåïðåðûâíûé (õåìîñòàò), — êîòîðûé íà÷èíàåòñÿ â ìîìåíò âêëþ÷åíèÿ ïðîòîêà ïèòàòåëüíîé ñðåäû, ïðè÷¸ì ýòî ìîæåò áûòü îñóùåñòâëåíî òîëüêî â ôàçå ëèíåéíîãî ðîñòà íàêîïèòåëüíîé êðèâîé. Òàêæå áóäåì ñ÷èòàòü, ÷òî óäåëüíàÿ ñêîðîñòü ïðîòîêà òàêîâà, ÷òî óñëîâèå ëèíåéíîñòè ðîñòà íå íàðóøàåòñÿ. Ñ÷èòàÿ óðîæàåì òó áèîìàññó, êîòîðàÿ âûíîñèòñÿ ñ ïðîòîêîì íà âòîðîì ýòàïå, íàéòè îïòèìàëüíûå çíà÷åíèÿ ìîìåíòà âêëþ÷åíèÿ ïðîòîêà è óäåëüíîé ñêîðîñòè ïðîòîêà ïèòàòåëüíîé ñðåäû ñ öåëüþ ïîëó÷åíèÿ ìàêñèìàëüíîãî óðîæàÿ. Ïóñòü òàêæå ïðîöåññû àäàïòàöèè êëåòîê è àâòîñåëåêöèè íå ó÷èòûâàþòñÿ.
Ìîäåëü. Ïðîèçâîäèòåëüíîñòü, êàê õàðàêòåðèñòèêà ñèñòåìû êóëüòèâèðîâàíèÿ, íåïîñðåäñòâåííî îïðåäåëÿåòñÿ ñêîðîñòüþ ðîñòà ìèêðîâîäîðîñëåé.  ñâîþ î÷åðåäü, ñêîðîñòü ðîñòà çàâèñèò îò áèîëîãè÷åñêèõ îñîáåííîñòåé âèäà âîäîðîñëåé è ðÿäà ôèçèêî-õèìè÷åñêèõ óñëîâèé êóëüòèâèðîâàíèÿ. ×òîáû âûÿâèòü õàðàêòåðèñòèêè ðîñòà ìèêðîâîäîðîñëåé, âûðàùåííûõ â êîíêðåòíûõ óñëîâèÿõ, äîñòàòî÷íî ïðîñëåäèòü äèíàìèêó ðîñòà (íàêîïèòåëüíàÿ êðèâàÿ) [31]. Íà îñíîâå ôîðìû ýòîé êðèâîé ëåãêî óñòàíîâèòü äâå íàèáîëåå âàæíûå õàðàêòåðèñòèêè ôàç ðîñòà:
ïðîäóêòèâíîñòü è óäåëüíóþ ñêîðîñòü ðîñòà — èìåííî îíè âìåñòå ñ âåëè÷èíîé ñàìîé áèîìàññû îïðåäåëÿþò ðîâîäîðîñëåé îñíîâàíû íà òåîðèè õåìîñòàòà [33]. Ýòîò ðåæèì ïðåäïî÷òèòåëüíåå èç-çà ïðîñòîòû ðåàëèçàöèè íà Ñëåäóþùèì øàãîì ÿâëÿåòñÿ âûáîð íà÷àëüíîãî óñëîâèÿ, ò. å. ìîìåíòà âêëþ÷åíèÿ ïðîòîêà, êîòîðûé áû ïðèâ¸ë ê ìàêñèìàëüíûì ïîêàçàòåëÿì âåëè÷èíû óðîæàÿ ïî îêîí÷àíèè ïðîöåññà êóëüòèâèðîâàíèÿ. Âûáîð ëåæèò ìåæäó ëîãàðèôìè÷åñêîé è ëèíåéíîé ôàçàìè ðîñòà, òîãäà êàê äðóãèå, ó÷èòûâàÿ íàøó çàäà÷ó, íå ïîäëåæàò ðàññìîòðåíèþ. Èç ýòèõ äâóõ ôàç ëèíåéíàÿ áîëåå ïðåäïî÷òèòåëüíà ïî ñëåäóþùèì ïðè÷èíàì: 1) â ðåàëüíîñòè äëèòåëüíûé ëîãàðèôìè÷åñêèé ðîñò ìèêðîâîäîðîñëåé íàáëþäàåòñÿ êðàéíå ðåäêî; 2) ëèíåéíàÿ ôàçà õàðàêòåðèçóåòñÿ âåëè÷èíîé ìàêñèìàëüíîé ïðîäóêòèâíîñòè, êîòîðàÿ ïîñòîÿííà äëÿ ëþáîé òî÷êè ëèíåéíîãî ðîñòà.
Êðîìå òîãî, íà ëèíåéíîì ó÷àñòêå, â îòëè÷èå îò ëîãàðèôìè÷åñêîãî, ïðîäóêòèâíîñòü íå çàâèñèò îò ïëîòíîñòè êóëüòóðû; 3) ñîñòîÿíèå äèíàìè÷åñêîãî ðàâíîâåñèÿ (ðàâåíñòâî âåëè÷èí óäåëüíîé ñêîðîñòè ïðîòîêà è óäåëüíîé ñêîðîñòè ðîñòà) ïðè âêëþ÷åíèè ïðîòîêà íà ëèíåéíîì ó÷àñòêå îáëàäàåò ñâîéñòâîì óñòîé÷èâîñòè, ò. å. ëþáîå ñëó÷àéíîå îòêëîíåíèå îò ñòàöèîíàðíîãî ñîñòîÿíèÿ ïî ïëîòíîñòè ïðèâåä¸ò ê ïåðåõîäíîìó ïðîöåññó, êîòîðûé âîçâðàòèò êóëüòóðó ê èñõîäíîìó ñîñòîÿíèþ; 4) ïëîòíîñòü êóëüòóðû â ëþáîé òî÷êå ëèíåéíîé ôàçû âûøå â ñðàâíåíèè ñ ëîãàðèôìè÷åñêîé. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî êóëüòóðà â ëèíåéíîé ôàçå ðîñòà, ñ îäíîé ñòîðîíû, áîëåå Îïòèìèçàöèÿ âðåìåíè âêëþ÷åíèÿ ïðîòîêà è óäåëüíîé ñêîðîñòè âûõ ïîêàçàòåëåé ïî óðîæàþ â ëèíåéíîé ôàçå ðîñòà, ïî ñðàâíåíèþ ñ ëîãàðèôìè÷åñêîé, òðåáóåò ìåíüøåé ñêîðîñòè ïðîòîêà. Ìåíüøèé îáú¸ì ñëèâàåìîé ñóñïåíçèè â çíà÷èòåëüíîé ìåðå ñíèæàåò ðàñõîä ïèòàòåëüíûõ ñðåä è óñèëèÿ ïî ñáîðó óðîæàÿ, ÷òî ÿâëÿåòñÿ íåîöåíèìûì ïðåèìóùåñòâîì ñ ýêîíîìè÷åñêîé òî÷êè çðåíèÿ.
Ïðèâåä¸ì îñíîâíûå âûðàæåíèÿ äëÿ ëèíåéíîé ôàçû ðîñòà íàêîïèòåëüíîé êðèâîé [31].
Äèíàìèêà ïëîòíîñòè êóëüòóðû â ïðåäåëàõ ëèíåéíîé ãäå B — áèîìàññà, ã· ì2 ; Pm = const — ìàêñèìàëüíàÿ ïðîäóêòèâíîñòü, ã· ì2 · ñóò1 ; t — âðåìÿ, ñóò; Bl — áèîìàññà â íà÷àëå ëèíåéíîé ôàçû ðîñòà, ò. å. ïðè t = tl.
Äèíàìèêà ïëîòíîñòè êóëüòóðû â õåìîñòàòå (â ðàìêàõ ëèíåéíîãî ðîñòà):
ãäå — óäåëüíàÿ ñêîðîñòü ïðîòîêà, ñóò1 ; B0 — áèîìàññà â ìîìåíò âêëþ÷åíèÿ ïðîòîêà t0, Bl B0 B l, B l — áèîìàññà â êîíöå ëèíåéíîãî ðîñòà ïðè tl.
Ðàññìàòðèâàÿ ñòàöèîíàðíûé ïðîöåññ ñ ó÷¸òîì âûðàæåíèÿ (2.2), ìîæíî óòâåðæäàòü, ÷òî ïëîòíîñòü êóëüòóðû îïðåäåëÿåòñÿ äâóìÿ âåëè÷èíàìè: ïðîäóêòèâíîñòüþ è óäåëüíîé ñêîðîñòüþ ïðîòîêà [7].  óñëîâèÿõ ñòàöèîíàðíîãî ïðîöåññà óðîæàé ðàâåí ïðîèçâåäåíèþ ïðîäóêòèâíîñòè è âðåìåíè êóëüòèâèðîâàíèÿ. Ïîýòîìó âåëè÷èíà óðîæàÿ íå çàâèñèò îò ðàáî÷åé ïëîòíîñòè êóëüòóðû, ò. å.
âàðüèðóÿ âåëè÷èíó, ìû ìîæåì èçìåíèòü ïëîòíîñòü êóëüòóðû, íî ýòî íèêàê íå îòðàçèòñÿ íà âåëè÷èíå óðîæàÿ.
Äëÿ ëþáûõ ïåðåõîäíûõ ïðîöåññîâ ïëîòíîñòü êóëüòóðû áóäåò ôóíêöèåé îò âðåìåíè. Ñêîðîñòü âûíîñà áèîìàññû îïðåäåëÿåòñÿ ïðîèçâåäåíèåì óäåëüíîé ñêîðîñòè ïðîòîêà è ïëîòíîñòè êóëüòóðû, ïîýòîìó ñ ó÷¸òîì (2.2) Ïðè ôèêñèðîâàííîì çíà÷åíèè òî÷êà âêëþ÷åíèÿ ïðîòîêà (B0, t0 ) è îòðåçîê âðåìåíè [t0, tf ] îïðåäåëÿþò Ìîìåíò âêëþ÷åíèÿ ïðîòîêà topt, îïðåäåëÿþùèé ìàêñèìàëüíûé óðîæàé ïðè ôèêñèðîâàííîì, ìîæíî Îïòèìèçàöèÿ âðåìåíè âêëþ÷åíèÿ ïðîòîêà è óäåëüíîé ñêîðîñòè íàéòè èç óñëîâèÿ ðàâåíñòâà íóëþ ïðîèçâîäíîé ïî t âûðàæåíèÿ (2.4). Ïîäñòàâëÿÿ âûðàæåíèå è äèôôåðåíöèðóÿ ïî t0, ïîëó÷èì Ïîñêîëüêó topt tl, ÿñíî, ÷òî îïòèìàëüíîå çíà÷åíèå ìîìåíòà âêëþ÷åíèÿ ïðîòîêà ëåæèò çà ïðåäåëàìè ëèíåéíîé ôàçû ðîñòà (ðèñ. 2.2). Íà ëèíåéíîì ó÷àñòêå íàêîïèòåëüíîé êðèâîé ôóíêöèÿ Y = Y (t0 ) óáûâàåò. Ñëåäîâàòåëüíî, ìîìåíò âêëþ÷åíèÿ ïðîòîêà, ñîîòâåòñòâóþùèé ìàêñèìàëüíîìó óðîæàþ, ñîâïàäàåò ñ ìîìåíòîì íà÷àëà ëèíåéíîãî ðîñòà. Çàìåòèì, òî÷êà íà÷àëà ëèíåéíîãî ðîñòà õàðàêòåðèçóåòñÿ ìàêñèìàëüíîé ïðîäóêòèâíîñòüþ è ìàêñèìàëüíîé óäåëüíîé ñêîðîñòüþ ðîñòà ìèêðîâîäîðîñëåé.
Âåëè÷èíû è B0 â âûðàæåíèè (2.4) îïðåäåëåíû ìàëüíîé è ìàêñèìàëüíîé ïëîòíîñòüþ êóëüòóðû â ðàìêàõ ëèíåéíîãî ðîñòà.
Ñîîòâåòñòâåííî, óäåëüíàÿ ñêîðîñòü ïðîòîêà áóäåò îãðàíè÷åíà ïðåäåëàìè ÷òî äà¸ò ÷åòûðå çàìå÷àòåëüíûõ ñëó÷àÿ â âûáîðå ðåæèìà êóëüòèâèðîâàíèÿ ñ ðàçëè÷íûìè óäåëüíîé ñêîðîñòüþ ïðîòîêà è íà÷àëüíîé áèîìàññîé, äâà èç êîòîðûõ — ñòàöèîíàðíûå äèíàìè÷åñêèå ñîñòîÿíèÿ (ðèñ. 2.3). Ïðè ìàêñèìàëüíîé óäåëüíîé ñêîðîñòè ïðîòîêà ïðîâåä¸ì ñðàâíåíèå ìåæäó äâóìÿ ñëó÷àÿìè: 1) ïðîòîê âêëþ÷¸í â íà÷àëå ëèíåéíîãî ðîñòà tl ; 2) ïðîòîê âêëþ÷¸í Îïòèìèçàöèÿ âðåìåíè âêëþ÷åíèÿ ïðîòîêà è óäåëüíîé ñêîðîñòè â êîíöå ëèíåéíîãî ðîñòà tl. Âûðàæåíèå (2.4) ïðèíèìàåò ñîîòâåòñòâóþùèé äàííûì ñëó÷àÿì âèä:
Âî âòîðîì ñëó÷àå â ìîìåíò âêëþ÷åíèÿ ïðîòîêà tl óðîæàé äëÿ ïåðâîãî ñîñòàâèò (tl tl ) · Pm (ò. å. óðîæàé çà ïðîìåæóòîê âðåìåíè [tl, tl ]). Èç (2.7) ñëåäóåò, ÷òî ñ óâåëè÷åíèåì âðåìåíè êóëüòèâèðîâàíèÿ ðàçíèöà â óðîæàå áóäåò óìåíüøàòüñÿ. È ïðè tf óðîæàé áóäåò îäèíàêîâ äëÿ îáîèõ ñëó÷àåâ (ðèñ. 2.4).
Àíàëîãè÷íîå ñðàâíåíèå ìîæíî ïðîâåñòè äëÿ tl è tl ïðè ìèíèìàëüíîé óäåëüíîé ñêîðîñòè ïðîòîêà êîòîðîå òàêæå ïîêàæåò öåëåñîîáðàçíîñòü âêëþ÷åíèÿ ïðîòîêà â íà÷àëå ëèíåéíîãî ðîñòà (ðèñ. 2.5) Ðèñ. 2.2. Çàâèñèìîñòü âåëè÷èíû óðîæàÿ îò ìîìåíòà âêëþ÷åíèÿ ïðîòîêà.
Îïòèìèçàöèÿ âðåìåíè âêëþ÷åíèÿ ïðîòîêà è óäåëüíîé ñêîðîñòè Ðèñ. 2.3. Òåîðåòè÷åñêèå êðèâûå äèíàìèêè ïëîòíîñòè (B) êóëüòóðû Dunaliella salina Teod. äëÿ ìàêñèìàëüíîé è ìèíèìàëüíîé ñêîðîñòåé ïðîòîêà, äëÿ äâóõ ìîìåíòîâ âêëþ÷åíèÿ ïðîòîêà â íà÷àëå è â êîíöå ëèíåéíîãî ðîñòà.
Ðèñ. 2.4. Ñðàâíèòåëüíàÿ îöåíêà âåëè÷èíû óðîæàÿ ïðè ìàêñèìàëüíîé óäåëüíîé ñêîðîñòè ïðîòîêà: ïðîòîê âêëþ÷¸í â íà÷àëå (1) è â êîíöå (2) ëèíåéíîãî ðîñòà.
Îïòèìèçàöèÿ âðåìåíè âêëþ÷åíèÿ ïðîòîêà è óäåëüíîé ñêîðîñòè Ðèñ. 2.5. Ñðàâíèòåëüíàÿ îöåíêà âåëè÷èíû óðîæàÿ ïðè ìèíèìàëüíîé óäåëüíîé ñêîðîñòè ïðîòîêà: ïðîòîê âêëþ÷¸í â íà÷àëå (1) è â êîíöå (2) ëèíåéíîãî ðîñòà. Yl — Åñëè áèîìàññó B, íàõîäÿùóþñÿ â êóëüòèâàòîðå íà ìîìåíò âðåìåíè tf, îòíåñòè òàêæå ê óðîæàþ, òî Óèòûâàÿ (2.5), óðîæàé, î÷åâèäíî, áóäåò ðàâåí Ïðèìåíåíèå ìîäåëè. Íà ðèñ. 2.3 ïðåäñòàâëåíà àïïðîêñèìàöèÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ ëèíåéíîé ôàçû íàêîïèòåëüíîé êðèâîé è ðàñ÷¸ò äèíàìèêè ïëîòíîñòè êóëüòóðû D. salina ïðè ðàçëè÷íûõ óäåëüíûõ ñêîðîñòÿõ ïðîòîêà è ìîìåíòàõ åãî âêëþ÷åíèÿ. Ïîäñ÷èòàåì, êàêîé óðîæàé ìîæíî ïîëó÷èòü âòå÷åíèå îäíîãî ìåñÿöà ïðè ìàêñèìàëüíîé è ìèíèìàëüíîé óäåëüíûõ ñêîðîñòÿõ ïðîòîêà, îïèðàÿñü íà ðàñ÷¸òíûå äàííûå ëèíåéíîé ôàçû íàêîïèòåëüíîé êðèâîé êóëüòóðû D. salina. Ïîäñòàâèì äàííûå èç òàáëèöû 2.2 â âûðàæåíèÿ (2.6), (2.7), (2.8) Ïðè ìàêñèìàëüíîé óäåëüíîé ñêîðîñòè ïðîòîêà Îïòèìèçàöèÿ âðåìåíè âêëþ÷åíèÿ ïðîòîêà è óäåëüíîé ñêîðîñòè ïîëó÷èì â ïåðâîì ñëó÷àå (ïðîòîê âêëþ÷¸í â íà÷àëå ëèíåéíîãî ðîñòà â ìîìåíò âðåìåíè tl ):
âî âòîðîì (ïðîòîê âêëþ÷¸í â íà÷àëå ëèíåéíîãî ðîñòà â Òàáëèöà 2.2: Äàííûå íàêîïèòåëüíîé êðèâîé Ïðîäóêòèâíîñòü, Pm ÷àëå ëèíåéíîãî ðîñòà, Bl ñêîðîñòü ïðîòîêà, max ñêîðîñòü ïðîòîêà, min Î÷åâèäíî, çíà÷åíèÿ âåëè÷èíû óðîæàÿ äëÿ îáîèõ ñëó÷àåâ áëèçêè. Ðàçëè÷èÿ áóäóò òåì áîëüøå, ÷åì ìåíüøå âðåìÿ êóëüòèâèðîâàíèÿ (ðèñ. 2.6).
Àíàëîãè÷íî äëÿ ìèíèìàëüíîé âåëè÷èíû min :
ïðè âêëþ÷åíèè ïðîòîêà â ìîìåíò íà÷àëà ëèíåéíîãî ðîñòà tl óðîæàé ñîñòàâèò À ïðè âêëþ÷åíèè ïðîòîêà â êîíöå ëèíåéíîãî ðîñòà — Òàêèì îáðàçîì, íà îñíîâå âûøåèçëîæåííîãî ìîæíî çàêëþ÷èòü: ÷åì áîëüøå âðåìÿ êóëüòèâèðîâàíèÿ (â ðàìêàõ ëèíåéíîãî ðîñòà â õåìîñòàòå), òåì ìåíüøå âåëè÷èíà óðîæàÿ çàâèñèò îò ìîìåíòà âêëþ÷åíèÿ ïðîòîêà, ïëîòíîñòè êóëüòóðû è óäåëüíîé ñêîðîñòè ïðîòîêà.
Ïðåäëîæåííàÿ ìîäåëü â óñëîâèÿõ ïðîìûøëåííîãî ïðîèçâîäñòâà áèîìàññû D. salina ïîçâîëèëà ðàçðàáîòàòü ñëåäóþùèå ðåêîìåíäàöèè: äëÿ ïîëó÷åíèÿ ìàêñèìàëüíîãî óðîæàÿ ïðè îãðàíè÷åííîì âðåìåíè êóëüòèâèðîâàíèÿ íåîáõîäèìî îðãàíèçîâàòü õåìîñòàò 1) ñ ìàêñèìàëüíîé âåëè÷èíîé óäåëüíîé ñêîðîñòè ïðîòîêà (â ðàìêàõ ëèíåéíîãî ðîñòà), 2) ñ âêëþ÷åíèåì ïðîòîêà â íà÷àëå ëèíåéíîé ôàçû ðîñòà.
Äèíàìèêà êîíöåíòðàöèè NaCl â êóëüòóðàëüíîé ñðåäå Ðèñ. 2.6. Çàâèñèìîñòü âåëè÷èíû óðîæàÿ D. salina (BY ) îò âðåìåíè êóëüòèâèðîâàíèÿ ïðè = 0,19 ñóò1 : 1 — ïðîòîê âêëþ÷¸í â ìîìåíò âðåìåíè tl, 2 — ïðîòîê âêëþ÷¸í â ìîìåíò âðåìåíè tl.
2.2. Äèíàìèêà êîíöåíòðàöèè NaCl â Ïðè âûðàùèâàíèè Dunaliella salina ñ öåëüþ ïîëó÷åíèÿ -êàðîòèíà êîíöåíòðàöèÿ NaCl â ïèòàòåëüíîé ñðåäå ÿâëÿåòñÿ óïðàâëÿþùèì ôàêòîðîì êàðîòèíîãåíåçà [14].
Óíèêàëüíàÿ îñîáåííîñòü ãàëîáíûõ ìèêðîâîäîðîñëåé âûäåðæèâàòü ïîâûøåííóþ ñîë¸íîñòü ñïîñîáñòâîâàëà ðàçðàáîòêå òåõíîëîãèé âûðàùèâàíèÿ D. salina â êóëüòèâàòîðàõ îòêðûòîãî òèïà (îçåðàõ, áàññåéíàõ), ãäå âûñîêèå êîíöåíòðàöèè NaCl ñ îäíîé ñòîðîíû âûçûâàþò èíòåíñèâíûé ñèíòåç êàðîòèíîâ, ñ äðóãîé — ÿâëÿþòñÿ êëþ÷åâûì ìîìåíòîì â ïîääåðæàíèè àëüãîëîãè÷åñêîé ÷èñòîòû êóëüòóðû. ßñíî, ÷òî â òàêèõ óñëîâèÿõ íåïðåðûâíîå êóëüòèâèðîâàíèå òðåáóåò çíà÷èòåëüíîãî ðàñõîäà ñîëåé â ñâÿçè ñ èñïîëüçîâàíèåì ïèòàòåëüíûõ ñðåä ñ îãðîìíîé ìàññîâîé äîëåé NaCl (ñðåäà Àðòàðè 116 ã/ë, Ben-Amotz 60 ã/ë è äð.). Äàæå ïðè ìèíèìàëüíûõ îáú¸ìàõ ïðîèçâîäñòâà ðàñõîä NaCl èñ÷èñëÿåòñÿ òîííàìè.
Äðóãàÿ íå ìåíåå âàæíàÿ ïðîáëåìà ïðîèçâîäñòâà áèîìàññû D. salina çàêëþ÷åíà â ñïîñîáå îòäåëåíèÿ áèîìàññû îò ñðåäû ïðè ñáîðå óðîæàÿ. Îäíèì èç ñàìûõ ïðîñòûõ è ðàñïðîñòðàíåííûõ ÿâëÿåòñÿ ñïîñîá îñàæäåíèÿ êëåòîê öåíòðèôóãèðîâàíèåì. Îäíàêî ïðè èñïîëüçîâàíèè îáû÷íûõ öåíòðèôóã — íàèáîëåå äåø¸âîãî îáîðóäîâàíèÿ — â ïðîèçâîäñòâåííûõ ìàñøòàáàõ òàêîé ñïîñîá ñâÿçàí ñ áîëüøèìè âðåìåííûìè çàòðàòàìè. Ïîýòîìó íà Äèíàìèêà êîíöåíòðàöèè NaCl â êóëüòóðàëüíîé ñðåäå ôóãèðóåìîé ñóñïåíçèè. ×åì ìåíüøå ýòîò îáú¸ì, òåì ìåíüøå âðåìåíè ïîòðåáóåò ýòàï ñåïàðèðîâàíèÿ.
Ñ öåëüþ ðåãóëÿöèè êîíöåíòðàöèè NaCl â êóëüòèâàòîðå ïîñðåäñòâîì èçìåíåíèÿ óäåëüíîé ñêîðîñòè ïðîòîêà ñðåäû è óìåíüøåíèÿ îáú¸ìà öåíòðèôóãèðóåìîé ñóñïåíçèè áåç ïîòåðè áèîìàññû íà ýòàïå ñáîðà óðîæàÿ áûëà ðàçðàáîòàíà ïðîñòåéøàÿ ìàòåìàòè÷åñêàÿ ìîäåëü îïòèìèçàöèè òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà âûðàùèâàíèÿ D. salina â êóëüòèâàòîðàõ îòêðûòîãî òèïà.
Ïîñòàíîâêà çàäà÷è. Ïóñòü èìååòñÿ êóëüòèâàòîð îòêðûòîãî òèïà (áàññåéí) ñ ðàáî÷èì îáú¸ìîì W è ñóñïåíçèåé ìèêðîâîäîðîñëåé, âûðàùèâàåìûõ â íåïðåðûâíîì ðåæèìå. Çà ñ÷¸ò èñïàðåíèÿ âîäû, èñêëþ÷àÿ ïðîöåññû îáðàçîâàíèÿ «ñîë¸íîãî ïàðà», ñ ïîâåðõíîñòè ñóñïåíçèè â êóëüòèâàòîðå âåëè÷èíû óäåëüíîé ñêîðîñòè ïðîòîêà íà âõîäå è íà âûõîäå êóëüòèâàòîðà íåîäèíàêîâû. Ïóñòü òåêóùàÿ êîíöåíòðàöèÿ NaCl â áàññåéíå S0, à êîíöåíòðàöèÿ â èñïîëüçóåìîé ïèòàòåëüíîé ñðåäå S. Ïðåäïîëàãàÿ, ÷òî çàäàííûé êîìïîíåíò ïèòàòåëüíîé ñðåäû íå ïîòðåáëÿåòñÿ ìèêðîâîäîðîñëÿìè, íåîáõîäèìî íàéòè ôóíêöèþ, îïèñûâàþùóþ äèíàìèêó êîíöåíòðàöèè NaCl â ñóñïåíçèè äëÿ õåìîñòàòà è êâàçèíåïðåðûâíîé êóëüòóðû.
Ìîäåëü. Íåïðåðûâíûé ðåæèì êóëüòèâèðîâàíèÿ. Ðàññìîòðèì êóëüòóðó ìèêðîâîäîðîñëåé â õåìîñòàòå ñ óäåëüíîé ñêîðîñòüþ ïðîòîêà ïð è óäåëüíîé ñêîðîñòüþ èñïàðåíèÿ âîäû èñï. Òàêæå ââåä¸ì â ðàññìîòðåíèå ñëåäóþùèå âåëè÷èíû: m0 — òåêóùåå êîëè÷åñòâî ñîëè â ñóñïåíçèè, ã; mâûò — êîëè÷åñòâî ñîëè âûíîñèìîå ñ ïðîòîêîì, ã; mïð — êîëè÷åñòâî ñîëè âíîñèìîå ñ ïðîòîêîì â êóëüòèâàòîð, ã; vïð — ñêîðîñòü ïîäà÷è ïèòàòåëüíîé ñðåäû â êóëüòèâàòîð, ë/ñóò; vâûò — ñêîðîñòü âûòåêàíèÿ ñóñïåíçèè èç êóëüòèâàòîðà, ë/ñóò; vèñï — ñêîðîñòü èñïàðåíèÿ âîäû ñ ïîâåðõíîñòè ñóñïåíçèè, ë/ñóò.
Èñêëþ÷èì êàêèå áû òî íè áûëî âçàèìîäåéñòâèÿ, ïðèâîäÿùèå ê óìåíüøåíèþ âåëè÷èíû S0 çà ñ÷¸ò îáðàçîâàíèÿ íåðàñòâîðèìûõ îñàäêîâ, ãàçîâ è ïð. Òàêæå áóäåì ïîëàãàòü, ÷òî ïðè ïåðåìåøèâàíèè ñóñïåíçèè ìèêðîâîäîðîñëåé ãðàíèöû ðàñòâîðèìîñòè NaCl â ñóñïåíçèè äîñòàòî÷íî âåëèêè è ëþáûå âàðèàöèè óäåëüíîé ñêîðîñòè ïðîòîêà çàâåäîìî íå ïðèâåäóò ê âûïàäåíèþ NaCl â îñàäîê.
Çàêîí ñîõðàíåíèÿ îáú¸ìà è ìàññû ïðåäñòàâëÿåòñÿ â Ðàçäåëèâ ïåðåìåííûå è çàäàâ íà÷àëüíûå óñëîâèÿ, ìîæíî íàéòè èíòåãðàëüíîå âûðàæåíèå äëÿ äèíàìèêè êîíöåíòðàöèè NaCl â êóëüòèâàòîðå:
ãäå Sí — êîíöåíòðàöèÿ NaCl â íà÷àëüíûé ìîìåíò âðåìåíè tí.
Âåëè÷èíà èñï â äàííîì âûðàæåíèè ìîæåò ïðèíèìàòü êàê ïîëîæèòåëüíûå, òàê è îòðèöàòåëüíûå çíà÷åíèÿ. Îòðèöàòåëüíîå çíà÷åíèå èñï ïðèíèìàåò, ê ïðèìåðó, ïðè ðåãóëÿðíîì ðàñïðåñíåíèè ñóñïåíçèè îñàäêàìè ïðè âûðàùèâàíèè D. salina â ïðóäàõ ïîä îòêðûòûì íåáîì. ×àñòíûé ñëó÷àé: ïðè èñï = 0 ôóíêöèÿ (2.14) ïðåîáðàçîâûâàåòñÿ ê âèäó Ñëåäîâàòåëüíî, íà ïðàêòèêå âåëè÷èíà S0 ñî âðåìåst íåì áóäåò ñòðåìèòüñÿ ê íåêîòîðîé âåëè÷èíå S0 (ñì.
ðèñ. 2.7) è äîñòèãíåò å¸ ïðè óñòàíîâëåíèè ñòàöèîíàðíîãî äèíàìè÷åñêîãî ðàâíîâåñèÿ (ïðè÷¸ì, ðàâíîâåñèå ýòî óñòîé÷èâî). Îòìåòèì òàêæå, ÷òî âåëè÷èíà S0 íèêàê íå çàâèñèò îò íà÷àëüíûõ óñëîâèé Sí è tí è îïðåäåëÿåòñÿ òîëüêî óäåëüíûìè ñêîðîñòÿìè èñïàðåíèÿ è ïðîòîêà Äèíàìèêà êîíöåíòðàöèè NaCl â êóëüòóðàëüíîé ñðåäå Ðèñ. 2.7. Òåîðåòè÷åñêèå êðèâûå äèíàìèêè êîíöåíòðàöèè NaCl â êóëüòèâàòîðå îòêðûòîãî òèïà (áàññåéíå) â óñëîâèÿõ àáñîëþòíî íåïðåðûâíîé êóëüòóðû (õåìîñòàò) ïðè ðàçëè÷íûõ íà÷àëüíûõ óñëîâèÿõ Sí, tí (ñì. âûðàæåíèå (2.14)), S = 100, = 0,1 è èñï = 0,005.
Êâàçèíåïðåðûâíûé ðåæèì êóëüòèâèðîâàíèÿ.  óñëîâèÿõ ïðîìûøëåííîãî êóëüòèâèðîâàíèÿ ìèêðîâîäîðîñëåé íà áàçå òåïëè÷íûõ õîçÿéñòâ ñ èñïîëüçîâàíèåì åñòåñòâåííîãî îñâåùåíèÿ â òîé èëè èíîé ìåðå íåèçáåæíûì ñòàíîâèòñÿ ïåðèîäè÷íîñòü âñåãî òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà.  òàêîé ñèòóàöèè èñêëþ÷èòåëüíûì ÿâëÿåòñÿ ìåòîä êâàçèíåïðåðûâíîé êóëüòóðû, êîòîðûé, ñ îäíîé ñòîðîíû, â çíà÷èòåëüíîé ìåðå óïðîùàåò âåñü òåõíîëîãè÷åñêèé ïðîöåññ ïðîèçâîäñòâà áèîìàññû, ñ äðóãîé — ðàñøèðÿåò âîçìîæíîñòü óïðàâëåíèÿ êèíåòèêîé ðîñòà è áèîñèíòåçîì ìèêðîâîäîðîñëåé. Äîñòàòî÷íî ãèáêî ïðîÿâëÿåò ñåáÿ ýòîò ìåòîä â êîíòðîëå è óïðàâëåíèè âåëè÷èíîé êîíöåíòðàöèè ðàñòâîð¸ííûõ ñîëåé, â ÷àñòíîñòè NaCl. Èç àíàëèçà íåïðåðûâíîé êóëüòóðû ÿñíî, ÷òî ïðè èñïàðåíèè âîäû ñ ïîâåðõíîñòè ñóñïåíçèè êàæäàÿ ïîñëåäóþùàÿ ïðîöåäóðà îáìåíà áóäåò ïîâûøàòü ýòó âåëè÷èíó äî òåõ ïîð, ïîêà îíà íå äîñòèãíåò íåêîòîðîé Íàéäåì òåêóùóþ âåëè÷èíó êîíöåíòðàöèè NaCl ïîñëå ïåðâîé ïðîöåäóðû îáìåíà S1. Èòàê, çà âðåìÿ t ìåæäó ïðîöåäóðàìè îáìåíà íåêîòîðûé îáú¸ì âîäû wèñï èñïàðèòñÿ. ×òîáû ñîõðàíèòü ïîñòîÿíñòâî óäåëüíîé ñêîðîñòè ïðîòîêà ïð, íåîáõîäèìî ñëèòü îáú¸ì ñóñïåíçèè c ó÷¸òîì èñïàðåíèÿ, ò. å. ïîñëå ñëèâà â êóëüòèâàòîðå äîëæåí îñòàòüñÿ îáú¸ì Ñëåäîâàòåëüíî, ìîæíî çàïèñàòü ñëåäóþùèå âåëè÷èíû äëÿ êîíöåíòðàöèé NaCl äî è ïîñëå îáìåíà:
ãäå S0 — òåêóùàÿ êîíöåíòðàöèÿ äî îáìåíà áåç èñïàðåíèÿ; S0 — òåêóùàÿ êîíöåíòðàöèÿ äî îáìåíà ñ ó÷¸òîì èñïàðåíèÿ; S1 — òåêóùàÿ êîíöåíòðàöèÿ ïîñëå îáìåíà Àíàëîãè÷íîå âûðàæåíèå çàïèøåì è äëÿ âåëè÷èíû S2, ò. å. ïîñëå âòîðîé ïðîöåäóðû îáìåíà Ïîäñòàâëÿÿ âûðàæåíèå äëÿ S1 â âûðàæåíèå äëÿ S2, È äàëåå, äëÿ ëþáîãî íîìåðà ïðîöåäóðû îáìåíà n ñïðàâåäëèâî Íåòðóäíî çàìåòèòü, ÷òî ìû èìååì äåëî ñ ðåêóðñèåé è ñóììîé ãåîìåòðè÷åñêîé ïðîãðåññèè. Îòêóäà îêîí÷àòåëüíî çàïèøåì Sn äëÿ ëþáîãî n.
Óñòðåìëÿÿ n â áåñêîíå÷íîñòü, ïîëó÷èì ïðåäåë:
Ñëåäîâàòåëüíî, êàê è â ñëó÷àå ñ àáñîëþòíî íåïðåðûâíûì ïðîòîêîì ñðåäû, âåëè÷èíà Sn ñî âðåìåíåì áóäåò ñòðåìèòüñÿ ê íåêîòîðîé âåëè÷èíå Sn è äîñòèãíåò å¸ ïðè óñòàíîâëåíèè ñòàöèîíàðíîãî äèíàìè÷åñêîãî ðàâíîâåñèÿ.
Íà ðèñóíêå 2.8 ïðåäñòàâëåíû òåîðåòè÷åñêèå êðèâûå äèíàìèêè êîíöåíòðàöèè NaCl â ñðåäå ïðè âûðàùèâàíèè D. salina êâàçèíåïðåðûâíûì ìåòîäîì.
Ïî îïðåäåëåíèþ [30], äëÿ êâàçèíåïðåðûâíîé êóëüòóðû óäåëüíàÿ ñêîðîñòü ïðîòîêà ïèòàòåëüíîé ñðåäû ÷åðåç êóëüòèâàòîð ïðåäñòàâëÿåòñÿ êàê ãäå w — îáú¸ì çàìåíû ñóñïåíçèè ïèòàòåëüíîé ñðåäîé çà ïðîìåæóòîê t; W — ðàáî÷èé îáú¸ì ñóñïåíçèè.
Àíàëîãè÷íîå âûðàæåíèå ìîæíî çàïèñàòü äëÿ óäåëüíîé ñêîðîñòè èñïàðåíèÿ:
Äèíàìèêà êîíöåíòðàöèè NaCl â êóëüòóðàëüíîé ñðåäå Ðèñ. 2.8. Òåîðåòè÷åñêèå êðèâûå äèíàìèêè êîíöåíòðàöèè NaCl â êóëüòèâàòîðå îòêðûòîãî òèïà (áàññåéíå) â êâàçèíåïðåðûâíîé êóëüòóðå ïðè ðàçëè÷íûõ íà÷àëüíûõ óñëîâèÿõ Sí, tí (ñì. âûðàæåíèå (2.18), (2.23)), ãäå wèñï — îáú¸ì èñïàðåíèÿ çà âðåìÿ t.
Âûðàæåíèå (2.18) ìîæíî çàïèñàòü ñëåäóþùèì îáðàçîì Äàëåå, ñ ó÷¸òîì (2.20) è (2.21) èç (2.16) ñëåäóåò Ïîäñòàâëÿÿ ïîëó÷åííûé ðåçóëüòàò â (2.22), îêîí÷àòåëüíî èìååì Èòàê, òåîðåòè÷åñêèé àíàëèç ïîêàçàë, ÷òî êàê è â ñëó÷àå àáñîëþòíî íåïðåðûâíîé, òàê è â êâàçèíåïðåðûâíîé êóëüòóðå Dunaliella salina ïðè ïîñòîÿíñòâå êîíöåíòðàöèè NaCl â ïîäàâàåìîé â êóëüòèâàòîð ïèòàòåëüíîé ñðåäå, êîíöåíòðàöèÿ NaCl â êóëüòóðàëüíîé ñðåäå áóäåò Äèíàìèêà êîíöåíòðàöèè NaCl â êóëüòóðàëüíîé ñðåäå ñòðåìèòüñÿ ê íåêîòîðîé ïîñòîÿííîé S st. Òàêæå àíàëèç ðàçðàáîòàííîé ìîäåëè ïîêàçàë, ÷òî çíàíèå âåëè÷èíû óäåëüíîé ñêîðîñòè èñïàðåíèÿ âîäû ñ ïîâåðõíîñòè áàññåéíà ïîçâîëèò ëåãêî äîáèòüñÿ ïîääåðæàíèÿ çàäàííîãî çíà÷åíèÿ ñîë¸íîñòè êóëüòóðàëüíîé ñðåäû ñ ïîìîùüþ èçìåíåíèÿ âåëè÷èíû óäåëüíîé ñêîðîñòè ïðîòîêà ïèòàòåëüíîé ñðåäû.
Óïðàâëåíèå ïðîöåññîì êóëüòèâèðîâàíèÿ Dunaliella salina â ïðîìûøëåííûõ ìàñøòàáàõ ñ öåëüþ äîñòèæåíèÿ ìàêñèìàëüíîé ïðîäóêòèâíîñòè ïî áèîìàññå èëè ïî êàêîìó-ëèáî áèîõèìè÷åñêîìó ïîêàçàòåëþ áèîìàññû (íàïðèìåð, -êàðîòèíó) ïî ïðåæíåìó îñòà¸òñÿ äîñòàòî÷íî ñëîæíîé çàäà÷åé, íåñìîòðÿ íà ìíîãîëåòíèå èññëåäîâàíèÿ â äàííîé îáëàñòè. Íàø îïûò ïîêàçûâàåò, ÷òî íà ïðîèçâîäñòâå îñîáîå âíèìàíèå íåîáõîäèìî óäåëèòü ñëåäóþùèì âîïðîñàì: 1. Âûáîðó ñîîòâåòñâóþùåãî òðåáîâàíèÿì ïðîèçâîäñòâà øòàììà D. salina, íàïðèìåð, äëÿ ïðîäóêöèè -êàðîòèíà íà îñíîâå ðåçóëüòàòîâ ïðîâåä¸ííûõ ýêñïåðèìåòîâ ìîæíî óòâåðæäàòü, ÷òî íàèáîëåå ïîäõîäÿùèì ÿâëÿåòñÿ IBSS-2 èç êîëëåêöèè Ëàíñêîé (ÈíÁÞÌ). 2. Âûáîðó ïèòàòåëüíîé ñðåäû äëÿ êóëüòèâèðîâàíèÿ. Íàèáîëåå îïòèìàëüíûì âàðèàíòîì ÿâëÿåòñÿ ìîäèôèöèðîâàííàÿ1 ñðåäà Ben-Amotz (ñì. ñòð. 50). 3. Ïîääåðæàíèå àëüãîëîãè÷åñêîé ÷èñòîòû êóëüòóðû D. salina. Äëÿ ýòîãî ñëåäóåò êîíöåíòðàöèþ NaCl â ñðåäå âñåãäà ïîääåðæèâàòü íà óðîâíå 120 ã/ë. È, íàêîíåö. 4. Îñîáîå âíèìàíèå ñëåäóåò óäåëèòü âûáîðó Ìîäèôèêàöèÿ çàêëþ÷àåòñÿ â äîáàâëåíèè 120 ã/ë NaCl âìåñòî 60.
ìåòîäà êóëüòèâèðîâàíèÿ. Äëÿ D. salina íàèáîëåå ïðèåìëåìûì îêàçàëñÿ ìåòîä íåïðîïîðöèîíàëüíî-ïðîòî÷íîé êóëüòóðû, êîòîðûé ïîçâîëÿåò ðåøèòü öåëûé ðÿä çàäà÷ òåõíîëîãè÷åñêîãî õàðàêòåðà.
1. Àáäóëëàåâ À. À., Ñåìåíåíêî Â. Å. Èíòåíñèâíàÿ êóëüòóðà Dunaliella salina Teod. è íåêîòîðèå å¸ ôèçèîëîãè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè // Ôèçèîëîãèÿ ðàñòåíèé. — 1974. — Ò. 21. — Ñ. 1145–1153.
2. Áàêëàíîâ À. Í., ×ìèëåíêî Ô. À. Ïîëó÷åíèå -êàðîòèíà (îáçîð) // Ýêîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. — 2000. — ¹ 4. — Ñ. 32–35.
3. Áåëÿíèí Â. Í., Ñèäüêî Ô. ß., Òðåíêåíøó À. Ï.
Ýíåðãåòèêà ôîòîñèíòåçèðóþùåé êóëüòóðû ìèêðîâîäîðîñëåé / Ïîä ðåä. Á. Ã. Êîâðîâà. — Íîâîñèáèðñê:
4. Áîæêîâ À. È., Êîìàðèñòàÿ Â. Ï. Ëèïèäíî-êàðîòèíîèäíûé îáìåí â êëåòêàõ Dunaliella salina Teod.
ïðè ðàçëè÷íèõ óñëîâèÿõ êóëüòèâèðîâàíèÿ // Àëüãîëîãèÿ. — 2003. — Ò. 13, ¹ 2. — Ñ. 137–147.
5. Âëàäèìèðîâà Ì. Ã. Óëüòðàñòðóêòóðíàÿ îðãàíèçàöèÿ êëåòêè Dunaliella salina è å¸ ôóíêöèîíàëüíèå èçìåíåíèÿ â çàâèñèìîñòè îò èíòåíñèâíîñòè ñâåòà è òåìïåðàòóðè // Ôèçèîëîãèÿ ðàñòåíèé. — 1978. — 6. Âëàäèìèðîâà Ì. Ã., Ñåìåíåíêî Â. Å. Èíòåíñèâíàÿ êóëüòóðà îäíîêëåòî÷íûõ âîäîðîñëåé (èíñòðóêöèÿ ïî ïåðâè÷íûì èñïûòàíèÿì, âûäåëÿåìûõ èç ïðèðîäû è ñåëåêöèîíèðóåìûõ ôîðì ôîòîàâòîòðîôíûõ îäíîêëåòî÷íûõ âîäîðîñëåé) / Ïîä ðåä. À. À. Íè÷èïîðîâè÷à. — Ì.: ÀÍ ÑÑÑÐ, 1962. — 60 ñ.
7. Ãåâîðãèç Ð. Ã., Áîðîâêîâ À. Á. Äèíàìèêà áèîìàññû Dunaliella salina â óñëîâèÿõ íåïðåðûâíîãî êóëüòèâèðîâàíèÿ // Ýêîëîãèÿ ìîðÿ. — 2005. — Ò. 67. — 8. Äèâàâèí È. À., Êîïûòîâ Þ. Ï. Äèíàìèêà èçìåíåíèé áèîõèìè÷åñêîãî ñîñòàâà îòäåëüíûõ îðãàíîâ ìèäèè Mytilus galoprovincialis ïðè èíòîêñèêàöèè ñîëÿðîì // Ýêîëîãèÿ ìîðÿ. — 1988. — Ò. 26. — 9. Äðîêîâà I. Ã., Êóçíåöîâ Ì. Â., Ïîïîâà Ð. Ö. Âìiñò êàðîòèíó ó âîäîðîñòi Dunaliella salina Teod. ïðè âèðîùóâàííi íà ðàïi â ëàáîðàòîðíèõ óìîâàõ // ÄÀÍ 10. Êàòàëîã êóëüòóð ìèêðîâîäîðîñëåé â êîëëåêöèÿõ 11. Ê ôèçèîëîãè÷åñêîé õàðàêòåðèñòèêå Ñhlorella sp. ïðè âûñîêèõ ýêñòðåìàëüíèõ òåìïåðàòóðàõ. II. Èçìåíåíèå áèîñèíòåçà, óëüòðàñòðóêòóðû è àêòèâíîñòè ôîòîñèíòåòè÷åñêîãî àïïàðàòà õëîðåëëû ïðè ðàçîáùåíèè êëåòî÷íûõ ôóíêöèé ýêñòðåìàëüíîé òåìïåðàòóðîé / Â. Å. Ñåìåíåíêî, Ì. Ã. Âëàäèìèðîâà, Î.Á. Îðëåàíñêèé, è äð. // Ôèçèîëîãèÿ ðàñòåíèé. — 1969. — 12. Ìàñþê Í. Ï. Âïëèâ éîíiâ Na, Mg, Cl òà SO íà ðiñò, ðàçìíîæåííÿ òà êàðîòèíîóòâîðåííÿ âîäîðîñòi Dunaliella salina Teod. // Óêð. áîò. æóðí. — 13. Ìàñþê Í. Ï. Ìàñîâà êóëüòóðà êàðîòèíîíîñíî¿ âîäîðîñòi Dunaliella salina teod. // Óêð. áîò. æóðí. — 14. Ìàñþê Í. Ï. Ìîðôîëîãèÿ, ñèñòåìàòèêà, ýêîëîãèÿ, ãåîãðàôè÷åñêîå ðàñïðåäåëåíèå ðîäà Dunaliella Teod.
è ïåðñïåêòèâû ïðàêòè÷åñêîãî èñïîëüçîâàíèÿ. — Ê.:
15. Ìàñþê Í. Ï., Ðàä÷åíêî Ì. È. Êîëè÷åñòâåííîå ñîäåðæàíèå ïèãìåíòîâ â êëåòêàõ íåêîòîðèõ âèäîâ Dunaliella salina Teod. â óñëîâèÿõ áëàãîïðèÿòíèõ äëÿ ðàçìíîæåíèÿ // Ãèäðîáèîë. æóðí. — 1971. — 16. Ìàñþê Í. Ï., Þð÷åíêî Â. Â. Âïëèâ êîíöåíòðàöii âîäíåâèõ éîíiâ íà âîäîðiñòü Dunaliella salina 17. Ìèëüêî Å. Ñ. Èçó÷åíèå ïîòðåáíîñòåé äâóõ âèäîâ âîäîðîñëåé â ìèíåðàëüíèõ è îðãàíè÷åñêèõ êîìïîíåíòàõ ñðåäû // Âåñòíèê ÌÃÓ. — 1962. — ¹ 1. — 18. Ìèëüêî Å. Ñ. Èçó÷åíèå ôèçèîëîãèè è ïèãìåíòîîáðàçîâàíèÿ çåë¸íîé âîäîðîñëè Dunaliella: Àâòîðåô.
19. Ìèðîíþê Â. È., Ìàñþê Í. Ï., Ñàïóðà Î. Â. Îñìîòè÷åñêîå äàâëåíèå â êëåòêàõ íåêîòîðèõ îëèãîè ãèïåðãàëîáíèõ âîäîðîñëåé è â îêðóæàþùåé èõ 20. Ìèðîíþê Â. È., Ýéíîð Ë. O. Öèòîõðîìîêñèäàçà Dunaliella salina Teod. // Óêð. áîò. æóðí. — 21. Ìèðîíþê Â. I., Ýéíîð Ë. Î. Âèâ÷åííÿ êiíåòèêè êèñíåâîãî îáìiíó oäíîêëiòèííî¿ âîäîðîñòi Dunaliella salina Teod. // Ìàòåðiàëè 4-î¿ íàóêîâî¿ êîíôåðåíöi¿ ìîëîäèõ â÷åíèõ Ií-òó ãiäðîáiîëîãi¿ ÀÍ ÓÐÑÐ. — 22. Ïîñóäèí Þ. È., Ìàñþê Í. Ï., Ëèëèöêàÿ Ã. Ã. Âëèÿíèå óëüòðàôèîëåòîâîãî èçëâ÷åíèÿ íà ôîòîäâèæåíèå äâóõ âèäîâ Dunaliella Teod. // Àëüãîëîãèÿ. — 23. Ðàáîòíîâà È. Ë., Ìèëüêî Å. Ñ. Âëèÿíèå óñëîâèé êóëüòèâèðîâàíèÿ íà îáðàçîâàíèå êàðîòèíà âîäîðîñëüþ Dunaliella salina // Áèîëîãèÿ àâòîòðîôíûõ ìèêðîîðãàíèçìîâ. — Ì.: Èçä-âî ÌÃÓ, 1966. — Ñ. 165.
24. Ñåìåíåíêî Â. Å. Âíóòðèêëåòî÷íàÿ ðåãóëÿöèÿ è óïðàâëåíèå áèîñèíòåçîì ìèêðîâîäîðîñëåé: Àâòîðåô. äèññ... äîêò. áèîë. íàóê. — Ì, 1975. — 24 ñ.