Н.Л. ФАТЕЕВА , Л.А. ШУЛЬГИНА ВЛИЯНИЕ СТРЕССОВЫХ УСЛОВИЙ НА ИНТЕНСИВНОСТЬ ОБРАТНОГО СИГНАЛА
advertisement
УДК 615.9(06)+577.3(06) Медицинская физика и техника, биофизика Н.Л. ФАТЕЕВА1, Л.А. ШУЛЬГИНА Томский государственный университет оптики атмосферы СО РАН 1Институт ВЛИЯНИЕ СТРЕССОВЫХ УСЛОВИЙ НА ИНТЕНСИВНОСТЬ ОБРАТНОГО СИГНАЛА ФЛУОРЕСЦЕНЦИИ ХВОЙНЫХ ДЕРЕВЬЕВ В работе исследуются связь между флуоресцентными показателями листьев хвойных деревьев и их фотосинтетической активностью в условиях стресса. Обсуждаются экспериментальные данные, указывающие на возможность обнаружения отклонений в физиологическом состоянии растений с помощью метода лазерноиндуцированной флуоресценции. В настоящее время большое внимание уделяется проблеме разработки оперативного исследования лесных массивов дистанционными методами с целью диагностики состояния лесов и динамики их роста. Крона, особенно ее листовая составляющая, является наиболее важной, специфической частью дерева. Специфичность кроны заключается в частности в том, что благодаря листу, процессу фотосинтеза, протекающего в нем, обеспечивается жизнь и прирост биомассы всего дерева. Интенсивность и характер фотосинтетической активности является важнейшим показателем физиологического состояния растений. Одним из способов оценки активности процессов фотосинтеза может служить предлагаемый метод, основанный на измерении интенсивности обратных сигналов флуоресценции хлорофилла вызванной лазерным пучком. Эта оценка адекватна показателям общего состояния фотосинтетической системы растений. Фотосинтетическую активность оценивается по отношению интенсивностей сигналов флуоресценции хлорофилла на 685 и 740 нм. Дистанционность и оперативность метода позволяет решать задачи мониторинга лесов на качественно новом уровне, обеспечивая получение и обработку большого массива данных за короткие промежутки времени. Изменение интенсивности флуоресценценции измеряли in situ на примере двух распространенных в Западной Сибири видов хвойных деревьев: сосны и кедра. Эксперимент проводился с периодичностью два раза в неделю на протяжении месяца, с использованием флуоресцентного лидара, состоящего из импульсного YAG: Nd лазера, работающего на второй гармоники (длинна волны 532 нм), селектирующего спектрального прибора (для выделения сигналов на 685 и 740 нм) и системы регистрации (сигналы флуоресценции регистрируется фотоэлектронным умножителем, затем оцифровываются и поступают на ЭВМ, где происходит первичная статистическая обработка и их запись). Регистрируемый сигнал в первом приближении пропорционален квантовому выходу флуоресценции и обработка результатов измерений крайне проста. Анализ данных показывает, что интенсивность флуоресценции для длин волн 685 и 740 нм существенно различается. Причем изменении в флуоресцентных характеристиках происходящие в первые сутки в растении не имеют визуальных признаков увядания. У всех исследованных растений отчетливо прослеживаются три фазы стресса, отражающиеся в изменении флуоресценции. Для сравнения с дистанционными данными проводились измерения суммарной массы хлорофилла в хвое кедра и сосны. Ряд данных, измеренных с помощью биохимического анализа, показал несущественный разброс концентрации(в пределах доверительного интервала) на протяжении всего периода вегетации. Ранее, нами уже была показана связь между концентраций хлорофилла и отношением флуоресценций на двух длинах волн 685 нм к 740 нм. [1] Проведенные сравнительные исследования воздействия стрессовых условий на фотосинтетический аппарат хвойных растений подтвердили наличие связи между стрессом и величиной относительной флуоресценции хлорофилла, которая характеризует эффективность фотохимического преобразования энергии в фотосистеме II и, как было показано в ряде работах, отражает физиологическое состояние растений. Необходимо отметить несколько различающуюся чувствительность деревьев к неблагоприятным воздействиям в зависимости от видовой принадлежности. Так, наибольшей чувствительностью к действию стрессов обладал фотосинтетический аппарат сосны, а наименьшей – кедра. В заключение следует отметить, что действие стрессовых условий на фотосинтетический аппарат, по-видимому, осуществляется по единому механизму, что позволяет говорить о неспецифической реакции. Список литературы 1. Фатеева Н.Л, Шульгина Л.А., Матвиенко Г.Г. Исследование взаимодействий и интеграции физиологических функций растений методами лазерно-индуцированной флуоресценции. IV Международная школа молодых ученых и специалистов «ФИЗИКА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ», Томск, 2004.
