Методические особенности измерения истинного спектра поглощения света монокультурами

С. А. Шоларь1, *, В. В. Суслин1, Л. В. Стельмах2, Н. В. Минина2, О. С. Алатарцева2

1 Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

2 ФГБУН ФИЦ «Институт биологии южных морей имени А.О. Ковалевского РАН», Севастополь, Россия

* e-mail: sa.sholar@mail.ru

Аннотация

Представлена методика определения истинного спектра поглощения света плотной культурой морской кокколитофориды Chrysotila sp. с использованием однолучевого спектрофотометра МС 122А, оснащенного интегрирующей сферой. Основная проблема стандартных измерений заключается в искажении спектра из-за светорассеяния клетками, что особенно заметно в ближней инфракрасной области (750–800 нм), где поглощение пигментов отсутствует, но измеряемый сигнал не равен нулю. Для компенсации эффекта рассеяния использован подход, основанный на регистрации спектров поглощения при двух положениях кюветы относительно интегрирующей сферы: стандартном (вплотную) и на расстоянии 2 мм. Поправочный коэффициент, не зависящий от длины волны, рассчитывали по данным в области 750–800 нм, его значение составило 3.77. Истинный спектр поглощения, очищенный от вклада рассеяния, вычисляли по предложенной формуле. Методика показала эффективность для культур с высокой численностью клеток, обеспечивая нулевые значения поглощения в ближней ИК-области. Однако при низкой концентрации клеток метод неприменим из-за значительного роста погрешностей. Таким образом, работа демонстрирует практический способ корректного определения спектров поглощения in vivo на доступном оборудовании, что важно для экологических и физиологических исследований фитопланктона, а также для развития региональных алгоритмов дистанционного зондирования.

Ключевые слова

спектрофотометрия, интегрирующая сфера, поглощение света, кокколитофориды, Chrysotila sp., истинный спектр поглощения, поправочный коэффициент, in vivo, in vitro, ацетоновый экстракт

Благодарности

Работа выполнена в рамках госзадания ФГБУН ФИЦ МГИ FNNN‑2024-0012 «Анализ, диагноз и оперативный прогноз состояния гидрофизических и гидрохимических полей морских акваторий на основе математического моделирования с использованием данных дистанционных и контактных методов измерений» (шифр «Оперативная океанология») и ФГБУН ФИЦ ИнБЮМ «Трансформация структуры и функций экосистем морской пелагиали в условиях антропогенного воздействия и изменений климата» (№ 124030400057-4).

Для цитирования

Шоларь С. А., Суслин В. В., Стельмах Л. В., Минина Н. В. и др. Методические особенности измерения истинного спектра поглощения света монокультурами // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2026. № 1. С. 146–155. EDN WIERCH.

Sholar, S.A., Suslin, V.V., Stelmakh, L.V., Minina, N.V. and Alatartseva, O.S., 2026. Methodological Features in Measuring the True Light Absorption Spectrum of Monocultures. Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones of Sea, (1), pp. 146–155.

Список литературы

  1. Ritchie R. J., Sma-Air S. Using integrating sphere spectrophotometry in unicellular algal research // Journal of Applied Phycology. 2020. Vol. 32, iss. 5. P. 2947–2958. https://doi.org/10.1007/s10811-020-02232-y
  2. Клочкова В. С., Лелеков А. С., Геворгиз Р. Г., Ширяев А.В. и др. Изменение спектра оптической плотности накопительной культуры Arthrospira (Spirulina) Platensis // Актуальные вопросы биологической физики и химии. 2021. Т. 6, № 4. С. 543–547. EDN AQDDHI.
  3. Merzlyak M. N., Naqvi K. R. On recording the true absorption spectrum and the scattering spectrum of a turbid sample: application to cell suspensions of the cyanobacterium Anabaena variabilis // Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology. 2000. Vol. 58, iss. 2–3. P. 123–129. https://doi.org/10.1016/S1011-1344(00)00114-7
  4. Davies-Colley R. J., Pridmore R. D., Hewitt J. E. Optical properties of some freshwater phytoplanktonic algae // Hydrobiologia. 1986. Vol. 133, iss. 2. P. 165–178. https://doi.org/10.1007/BF00031865
  5. Мерзляк М. Н., Чивкунова О. Б., Маслова И. П., Накви Р. К. и др. Спектры поглощения и рассеяния света клеточными суспензиями некоторых цианобактерий и микроводорослей // Физиология растений. 2008. Т. 55, № 3. С. 464–470. EDN IJUXEZ.
  6. Ли М. Е., Шибанов Е. Б., Корчёмкина Е. Н., Мартынов О. В. Определение концентрации примесей в морской воде по спектру яркости восходящего излучения // Морской гидрофизический журнал. 2015. № 6. С. 17–33. EDN VHEWVT. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2015-6-17-33
  7. Суслин В. В., Шоларь С. А., Мансурова И.М., Алатарцева О. С., Стельмах Л. В. Спектры показателей поглощения диатомовых и динофитовых водорослей и их особенности: лабораторный эксперимент // Современные проблемы оптики естественных вод : труды XII Всероссийской конференции с международным участием, Санкт-Петербург, 25–27 октября 2023 года. Санкт-Петербург : ИО РАН, 2023. С. 107–110. EDN COXHCX.
  8. Шоларь С. А., Суслин В. В., Минина Н. В., Алатарцева О. С. и др. Методические особенности измерения спектров поглощения света монокультурами в лабораторных условиях // Современные проблемы оптики естественных вод : труды XIII Всероссийской конференции с международным участием. Санкт-Петербург, 8–10 октября 2025 года. Санкт-Петербург : Изд-во СПбГЭУ, 2025. С. 245–250. EDN PJXYTC.
  9. Guillard R. R. L., Ryther J. H. Studies of marine planktonic diatoms. I. Cyclotella nana Hustedt, and Detonula confervacea (Cleve) Gran. // Canadian Journal of Microbiology. 1962. Vol. 8, iss. 2. P. 229–239. https://doi.org/10.1139/m62-029
  10. Копытов Ю. П., Лелеков А. С., Геворгиз Р. Г., Нехорошев М. В. и др. Методика комплексного определения биохимического состава микроводорослей // Альгология. 2015. Т. 25, № 1. С. 35–40. EDN YNDCGR. https://doi.org/10.15407/alg25.01.035
  11. Микроводоросли Черного моря: проблемы сохранения биоразнообразия и биотехнологического использования / под ред. Ю. Н. Токарева, З. З. Финенко, Н. В. Шадрина. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2008. 454 c. EDN YWHYTB.

Файлы

 Полный текст (русский)

  JATS XML (русский)

 Полный текст (английский)

Мы используем Яндекс Метрику. Подробнее.