*[Enwl-inf] [wildlife-climate] Новый метод мониторинга планктона поможет выявить экологические проблемы водоемов
5 views
Skip to first unread message
ENWL
Mar 16, 2025, 4:21:05 PM3/16/25
to "ENWL-uni"
Радиофизики ТГУ разработали новый метод мониторинга планктона для раннего
выявления экологических проблем в водоемах.
Метод позволяет точнее интерпретировать данные, получаемые погружаемой цифровой голографической камерой для невозмущающего исследования планктона.
В способе исследования, предлагаемом учеными ТГУ, используется спектральный анализ: можно проанализировать биоритмы и изменения в поведении биоиндикатора – планктона и выявить экологические нарушения на ранних стадиях. Ученые уже провели первые успешные испытания этого метода.
Результаты опубликованы в научном журнале Scientific Reports («Nature», Q1). Традиционные методы оценки состояния водоемов часто запаздывают с обнаружением проблем. А методология, которую разрабатывают радиофизики ТГУ, помогает выявлять экологические проблемы на ранних стадиях. Она основана на информации о состоянии планктона непосредственно в его естественной среде обитания; измерения обеспечивает голографическая камера, погружаемая в водоем.
Подводная цифровая голографическая камера для изучения планктона разработана сотрудниками лаборатории радиофизических и оптических методов изучения окружающей среды радиофизического факультета (РФФ) ТГУ. Руководитель лаборатории – первый проректор ТГУ Виктор Дёмин. Камера позволяет регистрировать голограммы объема водной среды с планктоном, восстанавливать голографические изображения этого объема и по ним изучать размеры, форму, расположение в пространстве планктонных частиц. При этом планктон не подвергается возмущениям и изучается непосредственно в среде обитания и в режиме реального времени, в отличие от традиционных методов лова сетью и дальнейшего исследования под микроскопом в лаборатории.
Камера фиксирует голограммы, по которым определяют размеры, формы, расположение и поведенческие реакции планктона. После получения всех данных ученые применяют методы спектрального анализа – аналогичные тем, что используются в спектроскопии атомов и молекул. Это позволяет проанализировать временные ряды концентрации различных видов планктона, выявить характерные биоритмы и проследить в них существенные изменения.
– Этот подход к мониторингу планктона выходит за рамки простого подсчета особей. Спектральный анализ позволяет выявлять характерные частоты и периоды – биоритмы, связанные с жизненным циклом планктона. Анализируя спектры концентраций различных видов планктона, мы получаем «отпечатки», которые позволяют судить о биоразнообразии в водоеме или морской акватории. Важно, что мы можем характеризовать биоразнообразие и наличие или отсутствие определенных биоритмов, имея лишь ряд последовательных измерений концентрации планктона, – добавил Виктор Дёмин.
Спектральный анализ позволяет построить несколько кривых, которые показывают нарушения или изменения в биоценозе планктона, например, автоколебательные процессы, численность и ритмику. Планктон в этом методе выступает в качестве биоиндикатора, по которому можно определить наличие загрязнений и других негативных воздействий на экосистему.
В ходе исследований ученые ТГУ отслеживают изменения в циркадных ритмах планктона, фототропных реакциях и межвидовой энтропии. Нарушение этих параметров – сигнал о проблемах, причем, каждый параметр имеет свое время отклика. Сбой биоритмов может быть заметен уже через час, в то время как нарушение межвидовой энтропии указывает на более серьезную и длительную проблему.
– Выявленные изменения в ритмике планктона, вызванные как внутренними, так и внешними факторами – загрязнением или иным воздействием, могут говорить о неблагополучии экосистемы. Такой спектральный метод исследования поведения планктона как биоиндикатора будет особенно полезен для мониторинга акваторий вблизи опасных объектов, таких как атомные электростанции, нефтяные платформы и газопроводы. Наша цель – предоставить инструмент для ранней диагностики, чтобы предотвратить экологические катастрофы и вовремя принять меры по защите водоемов, – подчеркнул Виктор Дёмин.
В исследованиях и разработке нового метода также принимают участие сотрудники лаборатории радиофизических и оптических методов изучения окружающей среды РФФ ТГУ: старшие научные сотрудники Игорь Половцев, Александра Давыдова, старший преподаватель Николай Кириллов, а с сентября 2024 года в полярной экспедиции с DHC-камерой работает сотрудник лаборатории Василий Леонтьев.
Исследование реализуется в рамках стратегического проекта «Глобальные изменения Земли: климат, экология, качество жизни» при поддержке федеральной программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030». Ключевым направлением исследований является построение модели углеродного баланса в Северной Азии, включающей все экосистемы и зоны северных территорий: вечную мерзлоту, водно-болотные угодья, водосборы великих сибирских рек – Енисея, Оби, Лены и других, береговую зону, шельф Арктических морей России.
<https://www.nature.com/articles/s41598-025-85790-w>
--
You received this message because you are subscribed to the Google Groups "Сохраним дикую природу ради устойчивости климата!" group.
Метод позволяет точнее интерпретировать данные, получаемые погружаемой цифровой голографической камерой для невозмущающего исследования планктона.
В способе исследования, предлагаемом учеными ТГУ, используется спектральный анализ: можно проанализировать биоритмы и изменения в поведении биоиндикатора – планктона и выявить экологические нарушения на ранних стадиях. Ученые уже провели первые успешные испытания этого метода.
Результаты опубликованы в научном журнале Scientific Reports («Nature», Q1). Традиционные методы оценки состояния водоемов часто запаздывают с обнаружением проблем. А методология, которую разрабатывают радиофизики ТГУ, помогает выявлять экологические проблемы на ранних стадиях. Она основана на информации о состоянии планктона непосредственно в его естественной среде обитания; измерения обеспечивает голографическая камера, погружаемая в водоем.
Подводная цифровая голографическая камера для изучения планктона разработана сотрудниками лаборатории радиофизических и оптических методов изучения окружающей среды радиофизического факультета (РФФ) ТГУ. Руководитель лаборатории – первый проректор ТГУ Виктор Дёмин. Камера позволяет регистрировать голограммы объема водной среды с планктоном, восстанавливать голографические изображения этого объема и по ним изучать размеры, форму, расположение в пространстве планктонных частиц. При этом планктон не подвергается возмущениям и изучается непосредственно в среде обитания и в режиме реального времени, в отличие от традиционных методов лова сетью и дальнейшего исследования под микроскопом в лаборатории.
Камера фиксирует голограммы, по которым определяют размеры, формы, расположение и поведенческие реакции планктона. После получения всех данных ученые применяют методы спектрального анализа – аналогичные тем, что используются в спектроскопии атомов и молекул. Это позволяет проанализировать временные ряды концентрации различных видов планктона, выявить характерные биоритмы и проследить в них существенные изменения.
– Этот подход к мониторингу планктона выходит за рамки простого подсчета особей. Спектральный анализ позволяет выявлять характерные частоты и периоды – биоритмы, связанные с жизненным циклом планктона. Анализируя спектры концентраций различных видов планктона, мы получаем «отпечатки», которые позволяют судить о биоразнообразии в водоеме или морской акватории. Важно, что мы можем характеризовать биоразнообразие и наличие или отсутствие определенных биоритмов, имея лишь ряд последовательных измерений концентрации планктона, – добавил Виктор Дёмин.
Спектральный анализ позволяет построить несколько кривых, которые показывают нарушения или изменения в биоценозе планктона, например, автоколебательные процессы, численность и ритмику. Планктон в этом методе выступает в качестве биоиндикатора, по которому можно определить наличие загрязнений и других негативных воздействий на экосистему.
В ходе исследований ученые ТГУ отслеживают изменения в циркадных ритмах планктона, фототропных реакциях и межвидовой энтропии. Нарушение этих параметров – сигнал о проблемах, причем, каждый параметр имеет свое время отклика. Сбой биоритмов может быть заметен уже через час, в то время как нарушение межвидовой энтропии указывает на более серьезную и длительную проблему.
– Выявленные изменения в ритмике планктона, вызванные как внутренними, так и внешними факторами – загрязнением или иным воздействием, могут говорить о неблагополучии экосистемы. Такой спектральный метод исследования поведения планктона как биоиндикатора будет особенно полезен для мониторинга акваторий вблизи опасных объектов, таких как атомные электростанции, нефтяные платформы и газопроводы. Наша цель – предоставить инструмент для ранней диагностики, чтобы предотвратить экологические катастрофы и вовремя принять меры по защите водоемов, – подчеркнул Виктор Дёмин.
В исследованиях и разработке нового метода также принимают участие сотрудники лаборатории радиофизических и оптических методов изучения окружающей среды РФФ ТГУ: старшие научные сотрудники Игорь Половцев, Александра Давыдова, старший преподаватель Николай Кириллов, а с сентября 2024 года в полярной экспедиции с DHC-камерой работает сотрудник лаборатории Василий Леонтьев.
Исследование реализуется в рамках стратегического проекта «Глобальные изменения Земли: климат, экология, качество жизни» при поддержке федеральной программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030». Ключевым направлением исследований является построение модели углеродного баланса в Северной Азии, включающей все экосистемы и зоны северных территорий: вечную мерзлоту, водно-болотные угодья, водосборы великих сибирских рек – Енисея, Оби, Лены и других, береговую зону, шельф Арктических морей России.
<https://www.nature.com/articles/s41598-025-85790-w>
--
You received this message because you are subscribed to the Google Groups "Сохраним дикую природу ради устойчивости климата!" group.
From: Ecology BY
Sent: Friday, March 14, 2025 12:16 AM
Subject: [wildlife-climate] Новый метод мониторинга планктона
поможет выявить экологические проблемы водоемов
------------- * ENWL * ------------
Ecological North West Line * St. Petersburg, Russia
Independent Environmental Net Service
Russian: ENWL (North West), ENWL-inf (FSU), ENWL-misc (any topics)
English: ENWL-eng (world information)
Send information to en...@enw.net.ru
Subscription,Moderator: en...@enw.net.ru
Archive: http://groups.google.com/group/enwl/
New digests see on https://ecodelo.org
(C) Please refer to exclusive articles of ENWL
-------------------------------------
Reply all
Reply to author
Forward
0 new messages