Выдержка из работы:
Некоторые тезисы из работы по теме Оценка фотосинтетической активности растительных организмов городских территорий
ВВЕДЕНИЕ
При высокой концентрации производственных мощностей (в городах с населением более 1 миллиона человек) добиться необходимого уровня очистки выбросов становится сложно, даже при высокой эффективности технологий. Оставшиеся валовые выбросы остаются большими, а предприятия располагаются на близком расстоянии от жилых районов (А.Н. Журавлева [4]). Одним из действенных способов улучшения городской среды, как по результатам, так и по затратам и срокам реализации, является озеленение. Зеленые насаждения играют важную роль в минимизации негативного воздействия на окружающую среду, они способны нейтрализовать неблагоприятные факторы как природного, так и техногенного характера. Растения, преимущественно древесные, очищают и увлажняют воздух в городах, обогащая его кислородом, уменьшают силу ветра и уровень шума, корректируют радиационный и температурный баланс
(Андрианова Ю.Е. [3], Бухарина И.Л. [4], А.Н. Журавлева [4], О.Г. Болышова [4], Будаговская О.Н. [5], Ермакова Е.П. [6] и др.). ………………………………………………………
1.Теоретические основы развития фотосинтетической активности растительных организмов городских территорий
1.1 Использование спектрофотометрических подходов для исследования пигментного состава растений
Пигментный состав растений служит чувствительным показателем их физиологического состояния. Уровень хлорофиллов и каротиноидов играет ключевую роль в оценке физиологического состояния растений, он отражает эффективность фотосинтетических процессов, приспособительные изменения, трансформации, происходящие в ходе онтогенеза, старения и воздействия стрессовых факторов, включая антропогенные.
В большинстве исследований, касающихся физиологии и биохимии, содержание пигментов в растениях определяется в экстрактах с использованием спектрофотометрического метода анализа. Использование данного метода связано с повреждением тканей, что делает процесс трудоемким и времязатратным. Для его осуществления необходимы органические растворители, и он приводит к появлению артефактов, вызванных лабильностью пигментов, неполной экстракцией и присутствием других светопоглощающих веществ. В этой связи становится привлекательным недеструктивное исследование пигментов через анализ спектров отражения целых тканей. Спектры отражения листьев могут изменяться под воздействием стресса, старения, нехватки минералов, загрязнения окружающей среды и адаптации к уровню светового излучения. Основное преимущество безвредных оптических методов заключается в возможности проведения измерений за короткое время, что позволяет анализировать множество образцов, что является значительной сложностью в рамках традиционных методов. Растения остаются подходящими для дальнейших исследований [1]. Важно отметить, что на рынке появились портативные рефлектометры, оснащенные гибкими световодами, которые позволяют получать качественные спектральные данные в полевых условиях как с малой площади растительной ткани, так и с отдельных растений.
Спектроскопия отражения находит широкое применение в дистанционном зондировании, обеспечивая глобальную информацию о состоянии посевов и растительных сообществ в целом. Группа исследователей с Биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, под руководством доктора биологических наук, профессора М.Н. Мерзляка, в сотрудничестве с зарубежными специалистами, разработала унифицированный подход к анализу растительных пигментов, основываясь на методах спектроскопии отражения [4]. Спектрофотометрический анализ базируется на способности вещества поглощать свет с определенными длинами волн, которые являются присущими для данной категории соединений. Процесс поглощения света молекулой можно визуализировать как переход молекулы из основного состояния (S0), не находящегося в возбужденном состоянии, в одно из возбудимых состояний с более высокой энергией (S1 или S2). При этом энергия поглощенного света соответствует разности между уровнями энергии возбужденного состояния и основного состояния молекулы (см. рис. 1.1.1).
Рисунок 1.1.1- Переходы между энергетическими уровнями при поглощении света
Поэтому, в отличие от линейных спектров атомов, для сложных молекул обычно характерны широкополосные спектры.
На схеме переход обозначен стрелкой, длина которой соответствует энергии кванта света:
Е=hv (1.1.1)
где: h -постоянная Планка, v - частота световой волны.
Поскольку молекулы в возбужденных состояниях имеют разные уровни энергии, возможно множество переходов из основного состояния в возбужденные. Квантам света с различными уровнями энергии могут соответствовать только те, для которых Е=hv совпадает с энергией перехода между парами уровней молекул данного вещества. В результате участия атомов сложных органических молекул в колебательном и вращательном движениях, в связи с указанными электронными уровнями, появляется большое количество подуровней. Это приводит к тому, что при световом возбуждении сложные молекулы могут активировать различные электронно-колебательные переходы. При поглощении квантов света с частотой ?0(переход 0-0) будут поглощаться кванты с частотами, близкими к v0 (0-1, 0-2 и др.), что создаст эффект поглощения в определенном диапазоне частот вокруг v0. Степень выраженности полос поглощения обусловлена вероятностью перехода молекул из основной энергетической области в конкретное возбужденное состояние. Связь вероятности поглощения с частотой или длиной волны излучения принято называть поглотительным спектром [10].
Длина световой волны и ее частота связаны соотношением:
?=v (1.1.2)
………………………………………………………
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Авакян А.Б., Салтанкин В.П., Шарапов В.А. / А.Б. Авакян, В.П. Салтанкин В.А. Шарапов. - М.: Наука. 2021. - 327с.
2. Айдосова С.С. Морфо-анатомическая структура и адаптационные признаки растений в условиях техногенного загрязнения / С. С. Айдосова, Н.З. Ахтаева // Материалы конференции СГУ им. Шакарима. – Семипалатинск, 2019. - С.108-113.
3. Андрианова Ю.Е. Хлорофилл и продуктивность растений. - М.: Наука. 2021. - 327 с.
4. Бухарина И.Л. Городские насаждения: экологический аспект / И.Л. Бухарина А.Н. Журавлева, О. Г. Болышова. - Ижевск «Удмуртский университет», 2019. - 206с.
5. Будаговская О.Н. Комплексная диагностика функционального состояния растений / О.Н. Будаговская, А. В. Будаговский, И.А. Будаговский, С.А. Гончаров // Научные основы эффективного садоводства: Труды ВНИИС им. И.В. Мичурина. – Воронеж: Кварта, 2018. - С. 101-110.
………………………………………………………