Члени секції екології вивчають екологічну ситуацію лісопаркової зони міського відпочинку киян

Теплою і сонячною виявилася неділя 6 жовтня цього року. Саме в цей день група юних екологів Київської Малої академії наук учнівської молоді взяла участь в екологічній експедиції до лісопаркової зони Пущі-Водиці з метою обстежити навколишнє природне середовище місцевості із застосуванням сучасних методів екомоніторингу − біоіндикації, біотестування та біосенсорики, поспостерігати за біологічними перетвореннями у природі в осінній період (процеси адаптації рослинних організмів, перетворення крохмалю,зміни вмісту цукрів і крохмалю в пагонах різних видів рослин, осінній рух соку, листопад та ін.).До речі, програма експедиції була узгоджена і схвалена вченими Державної екологічної академії післядипломної освіти та управління Мінприроди України. Фотосинтез – один з найпоширеніших процесів на Землі, він обумовлює кругообіг в природі вуглецю, O2 й інших елементів, складає матеріальну і енергетичну основу всього живого на планеті.

Утворення зеленими рослинами і деякими бактеріями органічних речовин з використанням енергії сонячного світла відбувається за участі пігментів (у рослин хлорофілів). В основі фотосинтезу лежать окисно-відновні реакції, в яких електрони переносяться від донора (наприклад, H₂O, H₂S) до акцептора (CO₂) з утворенням відновлених сполук (вуглеводів) і виділенням O₂ (якщо донор електронів H₂O), S (якщо донор електронів, наприклад, H₂S) та інших.

Молекула хлорофілу у результаті поглинання кванту світла переходить у збуджений стан. Зворотний перехід в основний стан відбувається за рахунок втрати енергії збудженого стану кількома шляхами. Якщо молекула належить до світлозбиральної антени, найбільш вірогідним є процес міграції енергії збудження за механізмом індуктивного резонансу до розташованої поряд молекули пігменту. Збуджена молекула хлорофілу, яка входить до складу реакційного центру ФС2, разом з феофітином бере участь у процесі розділення заряду. Даний процес є першим етапом консервації енергії збудженої молекули хлорофілу в електронтранспортному ланцюзі. Можливим є також перехід електрону із синглетного у триплетний стан, для якого характерним є значно більший час життя. Як з першого, так і з другого стану електрон може переходити на основний рівень. При цьому відбувається розсіювання енергії у вигляді тепла або випромінюється квант світла у вигляді флуоресценції з довжиною хвилі меншою, ніж поглинутий квант світла, згідно із законом Стокса.

Залежність інтенсивності флуоресценції від часу після початку освітлення називається кривою індукції хлорофілу або індукційною кривою. За допомогою сучасних приладів вдалося зафіксувати кінетику як швидких, так і повільних змін рівня сигналу, та зробити інтерпретацію характерних ділянок індукційних кривих.

Форма індукційної кривої є чутливою до змін стану фотосинтетичного апарату у результаті дії несприятливих факторів або фізіологічно-активних речовин, наприклад, гербіцидів. Вимірювання не потребують значних витрат часу та реактивів, їх можна проводити, не пошкоджуючи нативної структури об’єкта. Завдяки цим перевагам метод індукції флуоресценції набув широкого вжитку у дослідах фотосинтетичного апарату.

Добре відомо, яке значення в сучасних умовах сильної антропогенної дії на зовнішнє середовище має екологічний моніторинг. Його успішне проведення повинно дозволити прогнозувати зміну характеристик окремих ланок екологічної системи і на підставі цього передбачити подальшу еволюцію екосистеми в часі. Принципове значення в цьому відношенні має отримання експрес-інформації стану клітин організмів в результаті різних зовнішніх дій.

Юні екологи під керівництвом наукового керівника секції екології відділення екології та аграрних наук Київської МАН В.І. Назаренка успішно опановують сучасні методи моніторингу стану забруднення довкілля, в тому числі, інструментальний флуоресцентний метод визначення стану рослинза допомогою портативного хронофлуориметра «Флоратест», який був розроблений і виготовлений в Інституті кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України під керівництвом академіка І.Д. Войтовича.

Хронофлуорометри, автоматично спостерігаючи індукцію флуоресценції хлорофілу (ІФХ) на живих листочках рослин, дозволяють здійснювати постійний непошкоджуючий контроль за фізіологічним станом, розвитком рослин, ефективністю фотосинтезу. Порушення фотосинтетичного процесу можна виявити цим методом ще задовго до того, як стають помітними зміни зовнішнього вигляду рослин і, таким чином, своєчасно виявляти забруднення довкілля (повітря, ґрунтів, вод), що дуже важливо для охорони навколишнього середовища. Під час експедиції учні з великим інтересом і захопленням ознайомилися з роботою хронофлуориметра і в польових умовах здійснили низку вимірювань з метою експрес-діагностики стану фотосинтетичного апарату рослин, який відображає перебудову пігментного апарату та ураженість рослинної клітини у природних умовах в осінній період.

Члени експедиції також провели екологічні спостереження – візуальне обстеження флори лісопаркової зони міста Києва в районі Пущі-Водиці із застосуванням методів біоіндикації та біотестування, помилувалися чудовими краєвидами лісового масиву,осінніми барвами природи, добре відпочили і навіть назбирали грибів.