Структурно-функциональные свойства гуминовых кислот (ГК), выделенных из контрастных почв, сильно различаются. Это обусловлено спецификой биогидротермических условий гумификации, определяющих молекулярную структуру ГК. В свою очередь ГК разных почв проявляют разную физиологическую активность, которая является одной из важных экологических функций ГК. Мы изучаем влияние препаратов гуминовых кислот на физиологические процессы одноклеточной зеленой водоросли Сhlorella vulgaris по таким показателям как скорость фотосинтеза, интенсивность дыхания, численность, размеры клеток и их флуоресценция. Проделана попытка связать полученные характеристики ГК с их физиологической активностью.
Содержание основных структурных компонентов, в т.ч. ароматических структур в молекулах ГК, определяли методом 13C ЯМР. Содержание свободных радикалов оценивали методом ЭПР.
Скорость фотосинтеза и дыхание Сhlorella vulgaris оценивали по содержанию кислорода в вариантах опыта на свету и в темноте в разные моменты времени. Продолжительность взаимодействия клеток водоросли с ГК составляла от 1 до 5 суток. Оценка размеров и численности клеток культуры водоросли на разных стадиях эксперимента проводилась методом прямого счета под микроскопом с использованием специально написанной для этих целей компьютерной программы анализа графических изображений (на языке Python), а также лазерного дифрактометра Shimadzu SALD-2201.
За время выполнения исследований было установлено, что препараты ГК по-разному влияют на физиологические процессы культуры водоросли Chlorella vulgaris. В промежутке концентраций от 0,001 до 0,007 % оптимальной являются концентрация ГК 0,003%. При концентрациях ГК более 0,003% отмечается негативное действие всех ГК: у клеток Chlorella vulgaris падает интенсивность фотосинтеза и резко увеличиваются деструктивные процессы, вызывающие рост потребления кислорода.
Показана положительная связь ароматичности препаратов и концентрации свободных радикалов ГК чернозема миграционно-мицелярного на ускорение процессов фотосинтеза Chlorella vulgaris. ГК дерново-подзолистых почв с низкой ароматичностью и невысоким содержанием свободных радикалов стимулируют в основном процессы размножения.
Исследование флуоресценции клеток Chlorella vulgaris показало, что ее спектр в присутствии ГК существенно изменяется, не являясь суммой спектров чистого препарата ГК и чистых клеток водоросли. Это свидетельствует о сложном характере их взаимодействия и требует дальнейших исследований.
В результате отмечена тенденция положительного влияния ароматичности и концентрации свободных радикалов препаратов ГК на ускорение процессов фотосинтеза клеток водоросли. Стимуляцию процессов размножения культуры Chlorella vulgaris наоборот можно связать с невысокой концентрацией свободных радикалов и небольшой долей ароматических фрагментов в молекулах ГК.
Исследования проведены при поддержке ресурсного центра «Обсерватория экологической безопасности» научного парка СПбГУ, проект № 118-16535.