Актуальной проблемой океанологии является более точное и оперативное определение в водной толще различных акваторий первичной продукции фитопланктона в связи с глобальными изменениями климата. В настоящее время суммарная продукция Мирового океана определена с точностью ±40%, что не может удовлетворять научное сообщество и не позволяет принимать обоснованные решения по поводу хозяйственной деятельности. Биофизические методы способны решать многие актуальные проблемы экологии и, в том числе, названные выше.

В докладе представлен разработанный на кафедре биофизики метод измерения в полости интегрирующей сферы (ICAM), который обеспечивает высокую чувствительность оценки содержания пигментов частиц фитопланктона и растворенного органического вещества без предварительной подготовки образцов природной воды. В качестве примера использования ICAM приведены результаты измерения спектров поглощения проб морской воды из Японского и Черного морей. Сотрудниками института Океанологии РАМ имени П.П.Ширшова были проведены измерения содержания пигментов частиц фитопланктона и растворенного органического вещества методом ICAM в Балтийском, Северном, Баренцевом, Карском морях и в море Лаптевых.

Рассмотрены методы оценки состояния фотосинтетического аппарата природного фитопланктона по параметрам флуоресценции хлорофилла, позволяющие определить характеристики первичной продукции исследуемой акватории. В частности, описан принципиально новый микрофлуориметр, позволяющий оценить состояние фотосинтетического аппарата индивидуальных клеток планктонных водорослей по параметрам флуоресценции хлорофилла. Микрофлуориметр позволяет оценить содержание фотосинтетических пигментов в клетках каждого вида водорослей в составе фитопланктонного сообщества, определить эффективность первичных процессов фотосинтеза каждой клетки и зависимость потока электронов через фотосистему II от интенсивности света (световую кривую фотосинтеза), которая является показателем продукции клетки, а также определять уровень нефотохимического тушения фотосинтетического аппарата клетки. Предел чувствительности данного микрофлуориметра 10-12 грамм хлорофилла в объекте, что позволяет надежно измерят параметры флуоресценции хлорофилла одиночных клеток микрофитопланктона.

Ключевые слова: первичная продукция, хлорофилл, фитопланктон, абсорбционные методы, микрофлуориметрия.

An urgent problem in oceanology is a more accurate and efficient determination of the primary production of phytoplankton in the water column of various water areas in connection with global climate change. Currently, the total production of the World Ocean is determined with an accuracy of ±40%, which cannot satisfy the scientific community and does not allow making informed decisions about economic activity. Biophysical methods are capable of solving many urgent problems of ecology, including those mentioned above.

The report presents the integrating sphere cavity measurement method (ICAM) developed at the Department of Biophysics, which provides a high sensitivity for assessing the content of pigments of phytoplankton particles and dissolved organic matter without preliminary preparation of natural water samples. As an example of the use of ICAM, the results of measuring the absorption spectra of sea water samples from the Sea of Japan and the Black Sea are given. Employees of the Institute of Oceanology of the Russian Academy of Sciences named after P.P. Shirshov measured the content of pigments of phytoplankton particles and dissolved organic matter using the ICAM method in the Baltic, North, Barents, Kara Seas and in the Laptev Sea.

Methods for assessing the state of the photosynthetic apparatus of natural phytoplankton by the parameters of chlorophyll fluorescence are considered, which make it possible to determine the characteristics of the primary production of the studied area. In particular, a fundamentally new microfluorimeter is described, which makes it possible to assess the state of the photosynthetic apparatus of individual cells of planktonic algae by the parameters of chlorophyll fluorescence. The microfluorimeter makes it possible to evaluate the content of photosynthetic pigments in the cells of each species of algae in the phytoplankton community, to determine the efficiency of the primary processes of photosynthesis of each cell and the dependence of the electron flow through photosystem II on the light intensity (photosynthesis light curve), which is an indicator of cell production, and also to determine the level of non-photochemical suppression of the photosynthetic apparatus of the cell. The sensitivity limit of this microfluorimeter is 10-12 grams of chlorophyll in the object, which makes it possible to reliably measure the chlorophyll fluorescence parameters of single microphytoplankton cells.

Key words: primary production, chlorophyll, phytoplankton, absorption methods, microfluorometry.