Разработка аппаратно-программного комплекса для регистрации флюоресценции и рассеяния света в морской воде тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Кудинов Олег Борисович

• Кудинов Олег Борисович
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Кудинов Олег Борисович

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы

Цель работы

Положения, выносимые на защиту:

Научная новизна диссертационной работы

Практическое значение полученных результатов

Личный вклад автора

Соответствие диссертации паспорту научной специальности

Апробация результатов диссертации

Публикации

Свидетельство на программу для электронных вычислительных машин:

Благодарности

Структура и объем диссертации:

ГЛАВА 1. ФЛЮОРЕСЦЕНЦИЯ ФИТОПЛАНКТОНА

1.1. Фотосинтезирующие пигменты фитопланктона

1.2. Процесс фотосинтеза фитопланктона

1.3. Временной ход флюоресценции фитопланктона

1.4. Взаимосвязь между интенсивностью флюоресценции и концентрацией флюоресцирующего вещества

Выводы к главе

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ И ПРИБОРЫ РЕГИСТРАЦИИ ФЛЮОРЕСЦЕНЦИИ В МОРСКОЙ ВОДЕ

2.1. Методы регистрации флюоресценции фитопланктона

2.1.1. Метод возбуждения постоянным светом

2.1.2. Флюоресценция времени жизни

2.1.3. Метод частотной модуляции

2.1.4. Метод пульс-амплитудной модуляции

2.1.5. Метод накачки и зондирования

2.1.6. Метод флюоресценции с высокой скоростью повторения

2.1.7. Метод индукции и релаксации флюоресценции

2.1.8. Метод изменяемого градиента фоновой освещенности

2.1.9. Лазерно-индуцированная флюорометрия

2.1.10. Системы оптической дискриминации фитопланктона

2.2. Растворенное органическое вещество

2.3. Рассеяние света на взвеси

Выводы к главе

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА АППАРАТНО-ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ФЛЮОРЕСЦЕНЦИИ ПИГМЕНТОВ ФИТОПЛАНКТОНА, РАСТВОРЕННОГО ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА И РАССЕЯНИЯ СВЕТА

3.1. Система возбуждения сигналов флюоресценции

3.2. Система регистрации сигналов флюоресценции

3.3. Фотодетектор излучения

3.4. Оптическая схема измерителя

3.5. Корпусное исполнение измерителя

3.6. Электронная схема измерителя

3.7. Математическая модель измерения

3.8. Модуль ЛАКУНА и программное обеспечение

3.9. Методика измерений и калибровочные стандарты

Выводы к главе

ГЛАВА 4. ИСПЫТАНИЯ АППАРАТНО-ПРОГРАМНОГО КОМПЛЕКСА РЕГИСТРАЦИИ ФЛЮОРЕСЦЕНЦИИ И РАССЕЯНИЯ СВЕТА В МОРСКОЙ ВОДЕ

4.1. Лабораторные испытания оптико-корпусной части

4.2. Лабораторные испытания на монокультурах

4.3. Интеркаллибрация АПК

4.4. Градуировка каналов возбуждения

4.5. Испытания триппель-призмы

4.6. Коррекция влияния флюоресценции ОРОВ на ИФ Хл-а

4.7. Регистрация сигналов рассеяния света

Выводы к главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. СОДЕРЖАНИЕ ПИГМЕНТОВ В ФИТОПЛАНКТОНЕ РАЗЛИЧНЫХ КЛАССОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ПАРАМЕТРЫ ФЛЮОРЕСЦЕНЦИИ

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕКОТОРЫХ ИЗВЕСТНЫХ КОММЕРЧЕСКИХ ФЛЮОРИМЕТРОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ 4. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА РАЗРАБОТАННОГО АППАРАТНО-ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА

ПРИЛОЖЕНИЕ 6. СВИДЕТЕЛЬСТВО АВТОРСКОЙ РЕГИСТРАЦИИ ПРОГРАММЫ ДЛЯ ЭВМ

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка аппаратно-программного комплекса для регистрации флюоресценции и рассеяния света в морской воде»

Актуальность темы

В настоящее время, при измерении гидрооптических характеристик вод морей и океанов, придается большое значение пространственному распределению фитопланктона. Фитопланктон оказывает влияние на оптические свойства вод, и определяет световой режим моря на разных глубинах, влияет на соотношение показателей поглощения и рассеяния. На основании оптических характеристик морской воды, можно судить о распределении фитопланктона, о концентрации его пигментов, т.е. о биологической продуктивности вод. Пространственное распределение фитопланктона является трассером передвижения различных водных масс, служит для определения их границ.

Знание о пространственном распределении фитопланктона необходимо для решения ряда практических вопросов, связанных с задачами биологического мониторинга за экологическим состоянием водной среды, оценки трофности вод, оценки показателей биопродуктивности вод, антропогенного воздействия на компоненты экосистем и прогнозирования их состояния, для оценки рыбопромыслового потенциала, для задач дистанционного зондирования, подводного видения, исследования подледного пространственного распределения фитопланктона в арктических районах. Особый интерес вызывает исследование возможности таксономического разделения фитопланктона и восстановление трехмерной структуры распределения различных отделов фитопланктона по in situ данным.

Решение этих задач осуществляется с использованием зондирующих многоканальных флюориметров. До настоящего времени в РФ широко использовались флюориметры иностранного производства (Walz, Германия; bbe Moldaenke, Германия; LDI3, Эстония; JFE ALEC, Япония; Turner Design, США; WETLabs, США; Chelsea Technologies, Великобритания; General Oceanics, США). Однако введенные со стороны некоторых государств пакеты санкционных ограничений существенно уменьшили возможность приобретения таких измерителей, а также ограничили возможность их обслуживания и ремонта.

Необходимо отметить, что коммерческие флюориметры иностранного производства, в большинстве своем, работают по принципу «черного ящика» и предоставляют исследователю результат, пересчитанный в физические величины, что при отсутствии возможности выполнения регламентного обслуживания и выполнения метрологии измерителя, а также с учетом отличия региональных особенностей где применяется измеритель, от тех где выполняется его заводская настройка, приводит к тому, что измеритель в результате работы предоставляет искаженные или неверные данные. И как следствие исследователю необходимо самостоятельно выполнять метрологические работы, вводить поправочные коэффициенты или, в крайнем случае, использовать прибор в качестве индикаторного, оценивая результаты зондирования только на качественном уровне.

Развитие современных гидрооптических in situ измерительных средств движется в сторону увеличения числа спектральных каналов регистрации, расширения набора одновременно регистрируемых параметров.

Исходя из Стратегии инновационного развития РФ на период до 2024 года (распоряжение Правительства РФ от 7 мая 2018 г. № 204 http://www.kremlin.ru/acts/bank/43027): создание наукоемкой и инновационной продукции, созданной на основе российских технологий; Стратегии развития морской деятельности Российской Федерации до 2030 года (распоряжение от 30 августа 2019 г. № 1930-р http://government.ru/docs/37755/): - устранить технологическое отставание в развитии инфраструктуры и инструментальных средств исследований, - устранить недостаточное развитие российских океанографических автоматических и автономных средств измерений, - ускорить развитие научно-технического комплекса исследования Мирового океана, Антарктики и Арктики; Стратегии развития электронной промышленности Российской Федерации на период до 2030 года (распоряжение от 17 января 2020 г. № 20-р http://government.ru/docs/38795/): по направлению "Научно-техническое развитие" - обеспечить развитие и импортонезависимость электронной промышленности по направлениям, критически значимым для национальных

интересов и перспективным с точки зрения обеспечения лидирующих позиций, актуальной становится задача разработки новой отечественной современной исследовательской аппаратуры.

В частности, необходима разработка зондирующих аппаратно-программных комплексов (АПК), позволяющих получать in situ данные о пространственном распределении интенсивности флюоресценции фитопланктона, окрашенного растворенного органического вещества (ОРОВ) и рассеяния света.

Цель работы: создание и внедрение в опытную эксплуатацию автономного зондирующего аппаратно-программного комплекса, позволяющего получать информацию о пространственном распределении интенсивности флюоресценции фитопланктона, окрашенного растворенного органического вещества и показателя рассеяния света в морской воде.

Для достижения поставленной цели в диссертационной были сформулированы и решены следующие Задачи:

•Изучение совокупности условий измерения флюоресценции пигментов фитопланктона и растворенного органического вещества, анализ существующих устройств и методов исследования флюоресценции фитопланктона in situ.

• Разработка, проектирование, изготовление и ввод в эксплуатацию аппаратно-программного комплекса, позволяющего измерять пространственно-временные распределения интенсивности флюоресценции фитопланктона, ОРОВ и показателя упругого рассеяния света в морской воде с пространственными масштабами порядка нескольких сантиметров и выше при временных масштабах около секунды и более.

• Разработка встроенного программного обеспечения, реализующего регистрацию сигналов флюоресценции пигментов фитопланктона, растворенного органического вещества и рассеяния света.

• Апробация созданного аппаратно-программного комплекса в морских условиях.

Объектом исследования является фитопланктон, флюоресцирующая

компонента растворенного органического вещества - ОРОВ или желтое вещество (ЖВ).

Предмет исследования - методы и технические средства, обеспечивающие возбуждение и регистрацию флюоресценции фитопланктона, окрашенного растворенного органического вещества и регистрацию показателя рассеяния света в морской воде.

Методы исследования, использованные в работе, включают принципы физической оптики океана, теорию радиотехнических цепей и сигналов, методы статистической обработки данных.

Положения, выносимые на защиту:

1. Разработан способ измерений параметров флюоресценции и рассеяния света в исследуемом объеме морской воды, обладающий новизной.

2. Разработана оптическая схема, позволяющая выполнять измерения флюоресценции и показателя рассеяния света морской воды, регистрируемые из одной области пространства, формируемой пересечением оптических путей возбуждающего и регистрируемого излучений, где в каждый конкретный момент времени находится одна и та же композиция взвешенного вещества.

3. Создан и апробирован аппаратно-программный комплекс, позволяющий проводить измерения флюоресценции и рассеяния света в морской воде in situ.

Научная новизна диссертационной работы:

1. Создан и апробирован зондирующий аппаратно-программный комплекс, состоящий из герметичной корпусной части, внутренних элементов конструкции, оптических деталей, электронных схем и компонентов, а также внешних съемных элементов конструкции, обеспечивающий выполнение измерений интенсивности флюоресценции фитопланктона, интенсивности флюоресценции ОРОВ и показателя рассеяния света в одном измерительном объеме морской воды.

2. Получила развитие система автоматизированного регулирования (САР),

обеспечивающая корректировку чувствительности ФЭУ для измерения сигналов флюоресценции и рассеяния света, отличающихся по интенсивности на несколько порядков.

3. Впервые разработан алгоритм обработки данных, получаемых с использованием разработанного АПК.

4. Впервые определено, что введение оптических уголковых отражателей (триппель-призм) в оптическую схему АПК повышает интенсивность регистрируемых световых сигналов в среднем для всех каналов возбуждения на 40% и, в частности, для канала регистрации интенсивности флюоресценции хлорофилла-а (Хл-а) на 12%.

Практическое значение полученных результатов.

1. Созданный АПК является малогабаритным автономным гидрооптическим зондом, который позволяет оперативно проводить измерения сигналов интенсивности флюоресценции фитопланктона, интенсивности флюоресценции ОРОВ и показателя рассеяния света в морской воде с высоким пространственным и временным разрешением, оперативно представляя результаты проведенных измерений на встроенном экране или посредством передачи данных по bluetooth-интерфейсу для оценки качества проведенного зондирования, определения горизонтов прицельного отбор проб и т.п.

2. В состав АПК входит разработанный соискателем универсальный модуль накопления и передачи данных «ЛАКУНА», внедренный в практику в Морском гидрофизическом институте РАН, который ускоряет разработку и модернизацию гидрооптической аппаратуры.

3. Разработанный АПК внедрен в практику морских исследований, выполняемых Морским гидрофизическим институтом РАН, и может использоваться как альтернатива иностранным флюориметрам.

4. Разработанный АПК может использоваться как исследовательский инструмент для восстановления трехмерной структуры видового распределения фитопланктона в толще воды.

Личный вклад автора заключается в:

• разработке, проектировании функциональных и принципиальных схем АПК, проектировании, изготовлении, наладке и испытаниях электронных схем и отдельных электронных компонентов, проектировании и изготовлении деталей конструкции, юстировке оптических схем, разработке алгоритмов работы, программировании встроенных микроконтроллеров, сборке, проведении различных конструкционных испытаний разработанного АПК;

• подготовке и проведении лабораторных и экспедиционных испытаний АПК, проведении интеркаллибрации и градуировки АПК;

• участии в экспедиционной деятельности с применением разработанного АПК и получении массивов натурных данных для Черного и Азовского морей;

• анализе и обработке результатов проведенных измерений, подготовке и публикации результатов выполненных исследований в ведущих российских научных изданиях и представлении их на конференциях и симпозиумах, в том числе и с международным участием;

• получении патента на изобретение и авторского свидетельства на программу для электронных вычислительных машин.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности.

Диссертация соответствует паспорту специальности 1.6.17 - «Океанология» по следующим пунктам паспорта специальности:

- п.1. Физические и химические свойства морской воды;

- п.6. Биологические процессы в океане, их связь с абиотическими факторами среды и хозяйственной деятельностью человека, биопродуктивность районов Мирового океана;

- п.8. Закономерности переноса вещества и энергии в океане.

- п.16. Методы проведения судовых, береговых и дистанционных

океанологических наблюдений, их обработки и анализа.

- п.17. Методы анализа водных масс, их классификации, районирования акваторий и поиска закономерностей формирования структуры вод Мирового океана.

Апробация результатов диссертации.

Разработанный аппаратно-программный комплекс внедрен в практику экспедиционных работ, проводимых Морским Гидрофизическим Институтом. Полевые испытания измерителя проводились в следующих экспедициях: В рейсах на НИС «Профессор Водяницкий»:

1. 103 рейс. 28 августа - 20 сентября 2018 г.

2. 106 рейс. 18 апреля - 13 мая 2019 г.

3. 111 рейс. 05 декабря - 30 декабря 2019 г.

4. 114 рейс. 15 сентября - 08 октября 2020 г.

5. 115 рейс. 27 ноября - 17 декабря 2020 г.

6. 125 рейс. 02 декабря - 27 декабря 2022 г.

7. 126 рейс. 15 марта - 07 апреля 2023 г.

Также было выполнено более десяти долговременных экспедиций на океанологической платформе ЧГП в п. Кацивели.

Результаты работы были представлены и обсуждались на следующих конференциях и семинарах:

• IX Всероссийская конференция с международным участием «Современные проблемы оптики естественных вод» (ONW-2017) г. Санкт-Петербург, 20-22 сентября, 2017г.

• IV Всероссийская научная конференция молодых ученых «Комплексные исследования Мирового океана» (КИМ0-2019)., г.Севастополь.22-26 апреля 2019г.

• X Юбилейная Всероссийская конференция «Современные проблемы оптики естественных вод» (ONW-2019) г. Санкт-Петербург., 2019г.

• V Всероссийская научная конференция молодых ученых «Комплексные

исследования Мирового океана» (КИМО-2020), г. Калининград (онлайн).18-22 мая 2020г.

• XXVII Международный Симпозиум "Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы", г. Москва, 05-09 июля 2021г.

• Всероссийская научная конференция «Моря России: Год науки и технологий в РФ - Десятилетие наук об океане ООН», г. Севастополь, 20 -24 сентября 2021г.

• XI Всероссийская конференция с международным участием «Современные проблемы оптики естественных вод» (0NW'2021), г. Санкт-Петербург, 29 сентября - 1 октября 2021г.

• XXIX Международный Симпозиум "Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы", г. Москва, 26-30 июня 2023 г.

Публикации.

Материалы диссертации изложены в опубликованных соискателем работах. По теме диссертации опубликовано 20 работ, в том числе 3 работы в рецензируемых журналах из перечня ВАК, 1 патент на изобретение, 1 свидетельство на программу для электронных вычислительных машин и 15 тезисов докладов на конференциях.

Список опубликованных работ в рецензируемых журналах из списка ВАК:

1. Кудинов О.Б., Латушкин А.А. Универсальный автономный накопитель для повышения оперативности гидрооптических исследований in situ // Процессы в геосредах. 2018. № 3 (17). С. 74-75.

2. Kudinov O.B., Martynov O.V., Lee R.I. Sounding spectral meter of fluorescence and light scattering: Laboratory and field testing // Fundamentalnaya i Prikladnaya Gidrofizika. 2020. V. 13, № 2. P. 82-87. DOI: 10.7868/S2073667320020100.

3. Kalinskaya D.V., Kudinov O.B. Influence of Atmospheric Transport of Suspended PM10 Particles on the Optical Characteristics of the Surface Layer of the

Black Sea // Atmospheric and Oceanic Optics. 2021. V. 34, № 3. P. 205-211. DOI:

10.1134/S1024856021030076.

Патент:

1. Патент № 2775809 C1 Российская Федерация, МПК G01N 21/64. Способ определения концентрации фотопигментов фитопланктона, растворенного органического вещества и размерного состава взвеси в морской воде in situ: № 2021124358: заявл. 13.08.2021: опубл. 11.07.2022 / Ли М.Е.Г., Кудинов О.Б. Заявитель: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр «Морской гидрофизический институт РАН». - EDN QWIXDW (приложение 5).

Свидетельство на программу для электронных вычислительных машин:

1. Свидетельство Российской Федерации № 2023612668 о государственной регистрации программы для ЭВМ «ПО для управления измерителем флюоресценции и рассеяния света в морской воде» / Кудинов О.Б. Заявитель и правообладатель: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр «Морской гидрофизический институт РАН» // Дата государственной регистрации в Реестре программ для ЭВМ 06 февраля 2023 г (приложение 6).

Благодарности.

Автор выражает искреннюю благодарность д-ру физ.-мат. наук профессору М.Е.Г. Ли (ФГБУН ФИЦ МГИ) за наставления и рекомендации при проведении исследований, а также за содействие при разработке описываемого в диссертации аппаратно-программного комплекса. Научному руководителю, д-ру физ.-мат. наук Е.Б. Шибанову (ФГБУН ФИЦ МГИ). Автор искренне признателен канд. физ.-мат. наук Д.В. Алексееву (ФГБУН ФИЦ МГИ), чл.-корр. РАН, д-ру геогр. наук С.К. Коновалову (ФГБУН ФИЦ МГИ), канд. физ.-мат. наук С.В. Станичному (ФГБУН ФИЦ МГИ), канд. физ.-мат. наук В.В. Суслину (ФГБУН ФИЦ МГИ), канд. техн. наук А.И. Чепыженко (ФГБУН ФИЦ МГИ), д-ра биол. наук Л.В. Стельмах (ФГБУН ФИЦ ИНБЮМ), Р.И. Ли (ФГБУН ФИЦ ИНБЮМ), канд. биол.

наук И.В. Ковалеву (ФГБУН ФИЦ ИНБЮМ), И.М. Мансурову (ФГБУН ФИЦ ИНБЮМ). Автор благодарит коллектив отдела оптики и биофизики моря ФГБУН ФИЦ МГИ, в особенности канд. техн. наук. О.В. Мартынова, канд. геогр. наук А.А. Латушкина, канд. физ.-мат. наук Е.Н. Корчемкину, Д.В. Калинскую, канд. физ.-мат. наук А.П. Хурчака за ценные научные консультации, плодотворное сотрудничество и поддержку. Автор выражает признательность сотрудникам ИО РАН: д-ру физ.-мат. наук Н.А. Римскому-Корсакову, д-ру физ.-мат. наук А.Г. Зацепину, канд. физ.-мат. наук Д.И. Глуховцу и канд. геол.-минерал. наук Н.В. Политовой за помощь и рекомендации при подготовке диссертации.

Структура и объем диссертации:

Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и шести приложений. Полный объем диссертации -150 страниц, включая 50 рисунков и 8 таблиц. Библиографический список включает в себя 139 наименований, в том числе 100 на иностранных языках.

Во Введении представлена общая характеристика работы, обоснована актуальность темы диссертации; сформулирована основная цель работы и поставлены задачи, решенные в данной работе. Представлены основные положения, выносимые на защиту, сформулированы научная и практическая значимость работы, обозначен личный вклад автора.

Глава 1 посвящена обзору физических и биологических механизмов флюоресценции фитопланктона.

Глава 2 посвящена рассмотрению и анализу существующих методов измерения флюоресценции, а также дан технический обзор существующих зондирующих измерителей флюоресценции.

Глава 3 посвящена разработке экспериментального образца аппаратно-программного комплекса реализующего регистрацию интенсивности флюоресценции пигментов фитопланктона, растворенного органического вещества и рассеяния света под углом 90 градусов. Рассмотрена разработка функциональной, оптической и электрической принципиальной схем АПК. Дано

описание модуля накопления, индикации и передачи данных - «ЛАКУНА». Представлен алгоритм работы прибора. Рассмотрено разработанное программное обеспечение.

Глава 4 посвящена результатам лабораторных и полевых испытаний АПК, показаны результаты проведенной интеркаллибрация с коммерческими измерителями флюоресценции, выполнена градуировка канала регистрации флюоресценции Хл-а. Приведены результаты применения триппель-призм в оптической схеме измерителя, показано их влияние на регистрируемую величину сигнала флюоресценции. Предложен метод коррекции сигнала флюоресценции Хл-а на вклад длинноволновой части флюоресценции окрашенного органического вещества, основанный на данных, получаемых с использованием разработанного АПК.

В Заключении сформулированы основные выводы диссертационной работы.

В Приложении 1 представлена таблица содержания пигментов в фитопланктоне различных отделов и классов.

В Приложении 2 представлена таблица с параметрами флюоресценции.

В Приложении 3 представлена в обобщенном виде информация о коммерческих измерителях флюоресценции, показаны их характеристики, преимущества и недостатки.

В Приложении 4 представлена электрическая принципиальная схема разработанного АПК.

В Приложении 5 представлен патент на изобретение.

В Приложении 6 представлено авторское свидетельство на разработанное программное обеспечение.

ГЛАВА 1. ФЛЮОРЕСЦЕНЦИЯ ФИТОПЛАНКТОНА

Флюоресценция - физическое явление, представляющее собой фотоиндуцированное люминесцентное излучение, длительностью 10-9-10-7с. Впервые термин «флюоресценция» был предложен Стоксом в 1852 г. Основное свойство флюоресцентного излучения заключается в том, что длина волны излучения флюоресценции всегда больше длины волны возбуждающего ее света (закон Стокса-Ломмеля). Разница между спектрами поглощения и излучения флюоресценции называется сдвиг Стокса [Stokes, 1852].

Основным чувствительным к изменениям компонентом водных экосистем является фитопланктон (от греч. фитоу — растение и nXavKiov — блуждающий, странствующий) — это микроводоросли, не способные оказывать сопротивление течению, содержащие пигменты, участвующие в процессе фотосинтеза. Фитопланктон обитает поодиночно или в колониях, имеющих вид цепочек, нитей или шаров, и представляет собой таксономически разнообразную группу, состоящую из более чем десяти тысяч видов. К фитопланктону также относятся цианобактерии (Cyanobacteria, Cavalier-Smith, 2002), другое название - сине-зеленые водоросли. Цианобактерии включают класс Cyanophyceae (Schaffner, 1909), зеленые серные бактерии и одноклеточные водоросли. Фитопланктон продуцирует первичную продукцию [Geider et al., 2001] и сам является первичным звеном в трофической цепи, обуславливая биопродуктивность акваторий. Он также обладает высокой чувствительностью к присутствию загрязнителей в окружающей среде, а также к изменениям климата и светового режима [Kolber, Falkowski, 1993]. Фитопланктон и продукты его жизнедеятельности являются одними из основных первичных гидрооптических компонентов характеризующих оптические свойства вод [Левин, 2014]. Фитопланктон, в большинстве случаев, является фотоавтотрофом, т.е. организмом, синтезирующим органические соединения из неорганических, используя для этого энергию поглощенных квантов света (фотосинтез), поэтому он обитает в верхнем эвфотическом слое Мирового океана, на глубинах не более 200 м.

1.1. Фотосинтезирующие пигменты фитопланктона

Различные отделы фитопланктона имеют различия в пигментном составе и как следствие: различия в длинах волн возбуждения флюоресценции фитопланктона и в спектрах излучения флюоресценции. Различия в спектрах поглощения и возбуждения флюоресценции различных отделов фитопланктона впервые были описаны более 50 лет назад [Haxo, Blinks, 1950; McLeod, 1958]. Анализ спектров флюоресценции в качестве метода различения видового состава фитопланктона был впервые применен в конце 1970-х годов [Yentsch, Yentsch, 1979] и с тех пор этот метод развивали различные исследовательские группы [Poryvkina et al., 1994; Kolbowski, Schreiber et al., 1995; Gerhardt, Bodemer, 1998; Babichenko et al., 1999; Beutler et al., 2002; Zhang et al., 2010].

Пигменты участвующие в поглощении света фитопланктоном подразделяются на фотосинтезирующие и фотопротекторные. Фотосинтезирующие пигменты передают энергию поглощенного света для фотосинтеза, вторые поглощают избыточный свет для защиты клетки и излучают поглощенную энергию в виде теплового излучения или флюоресценции. Поглощение света пигментами имеет спектральную форму характерную для конкретного пигмента и зависят от молекулярной структуры этого пигмента (рисунок 1), спектры поглощения построены по данным из [Taniguchi, Lindsey, 2021].

Микроводоросли содержат различное количество фотосинтезирующих пигментов, количественное содержание которых не постоянно и варьируется в зависимости от сезона, условий внешней среды [Дымова, Головко, 2018]. Существуют следующие основные пигменты, участвующие в процессе фотосинтеза: хлорофиллы: Хл-a, -b, -c1, -c2; фикобилины: фикоэритрин (ФЭ), фикоцианин (ФЦ); каротины, например ß-каротин; ксантофиллы: фукоксантин, перидинин, диадиноксантин; бактериохлорофиллы: БХл-а, -b, -с, -d, -e.

Основным пигментом фитопланктона является Хл-а [Müller, 1874], химическая формула: C55H72O5N4Mg. У некоторых групп микроводорослей встречаются также хлорофилл-b, -c, -c1, -c2, -d. У фотоавтотрофных бактерий

вместо Хл-а встречается бактериохлорофилл [Scheer, 2006]. Содержание пигментов в фитопланктоне различных отделов и классов, по данным из [Brown et al., 1997; Hoek et al., 1995; Wright, Jeffrey, 2006] по классификации [Guiry, Dhonncha, 2001], представлено в Приложении 1.

1,00 0,90 0,80 0,70

<U

0 0,60

<и"

1 0,50

и

о 0,40

Е

С о.зо 0,20 0,10 0,00

300,00 350,00 400,00 450,00 500,00 550,00 600,00 650,00 700,00 750,00 800,00

длина волны,нм

----БХл-а----БХл-Ъ - Хл-Ъ -Хл-а

--- ФЦ---ФЭ .......ß-каротин

Рисунок 1 - Спектры поглощения пигментов фитопланктона [Taniguchi, Lindsey,

2021]

Поглощенная избыточная световая энергия излучается клетками фитопланктона в виде флюоресценции, спектры которой показаны на рисунке 2, для некоторых пигментов фитопланктона, а также окрашенного растворенного органического вещества. Исходные данные для построения спектров флюоресценции взяты из литературы, а также интернет базы данных спектров флюоресценции [https://www.aatbio.com/fluorescence-excitation-emission-spectrum-graph-viewer].

Традиционно, флюоресцентным методом, количество фитопланктона оценивается по концентрации Хл-а. Как известно процентное содержание того или иного пигмента в клетке фитопланктона не постоянно и зависит от климатической зоны, сезона, типа водоема, условий роста и т.д. Поэтому для решения задачи определения количественного содержания фитопланктона, его биомассы, в водоеме, необходимо также определять концентрацию других

пигментов фитопланктона.

В спектре действия фотосинтеза, можно выявить область «зеленого провала», в которой пигменты фитопланктона практически не поглощают свет. А также резкое снижение интенсивности поглощения в инфракрасной области, что связано с резким возрастанием поглощения водой в данном спектральном

диапазоне.

1,00

ai

о 090

м

в 0.80 Я К

g- 0.70

о и

^ 0.60

о

2

0.50

Л

5 0.40

С

к

ЕЭ о зо в о

5 0 20

и В

К о.ю 0,00

450,00 500.00 550.00 600.00 650.00 700,00 750,00 800,00

длина волны,нм ---BChl-e-BChl-d.......BChl-c.......(3-каротин

Рисунок 2 - Спектры флюоресценции пигментов фитопланктона и ОРОВ

Благодаря наличию в клетках дополнительных пигментов, спектры поглощения света которых, располагаются между полосой Соре (полосой максимального поглощения хлорофиллов в синей области спектра) и красной полосой поглощения света хлорофиллов, повышается эффективность поглощения света в области «зеленого провала», что приводит к увеличению эффективности фотосинтеза. Наличие дополнительных пигментов у некоторых видов фитопланктона повышает конкурентоспособность и выживаемость этих видов. Например, у сине-зеленых микроводорослей присутствует дополнительный пигмент фикоцианин, который отсутствует у водорослей иных отделов и флюоресцирует в более коротковолновой области спектра, чем Хл-а [Карабашев, 1987]. Пигменты в живой клетке объединяются в более сложные белковые

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Кудинов Олег Борисович, 2023 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Акулова О.Б., Букатый В.И., Попов К.П. Содержание растворенного органического вещества в водоемах разного трофического уровня // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2017. №. 3 (149). С. 100— 106.

2. Белякова Г.А., Дьяков Ю.Т., Тарасов К.Л. Водоросли и грибы: учебник для студ. высш. учеб. заведений / Ботаника: в 4 т. М. Издательский центр «Академия», 2006. Т. 1. 320 с. Т. 2. 320 с.

3. Букин О.А., Салюк П.А., Майор А.Ю. Павлов А.Н. Исследование процессов воспроизводства органического вещества клетками фитопланктона методом лазерно индуцированной флуоресценции // Оптика атмосф. и океана. 2005. Т. 18. № 11. С. 976-982.

4. Гольдин Ю.А., Глуховец Д.И., Гуреев Б.А., Григорьев А.В., Артемьев В.А. Судовой проточный комплекс для измерения биооптических и гидрологических характеристик морской воды // Океанология. 2020. Т. 60(5). С. 814-822.

5. Горшкова О.М. и др. Флуоресценция растворенного органического вещества природной воды // Вода. Хим. и экол. 2009. № 11. С. 31-37.

6. Дымова О.В., Головко Т.К. Фотосинтетические пигменты: функционирование, экология, биологическая активность // Известия Уфимского научного центра РАН. 2018. № 3-4. С. 5-16.

7. Загрубский А.А., Цыганенко Н.М., Чернова А.П. Детекторы излучения: Учебное пособие. Санкт-Петербургский государственный университет, Физический факультет. СПб., 2007. 68 с.

8. Казимирко Ю.В. Разработка флуорометрических методов оценки состояния фотосинтетического аппарата для биоиндикации среды. Дисс. на соискание... кандидата биологических наук. Москва, 2006. 117 с.

9. Карабашев Г.С. Флюоресценция в океане. Ленинград: Гидрометео, 1987.

10. Кононович С.И., Науменко Е.К., Плюта В.Е. Исследование информативности спектров яркости выходящего излучения относительно содержания рассеивающих и поглощающих компонентов морской воды // Журн. прикл. спектр. 1988. Т. 48. № 1. С. 127-133.

11. Копелевич О.В. Оптические свойства океанской воды. Дисс. на соискание. доктора физико-математических наук: 11.00.08. Москва, 1981. 613 с.

12. Кудинов О.Б. Автономный измеритель спектра флюоресценции фитопланктона // Комплексные исследования Мирового океана Материалы IV Всероссийской научной конференции молодых ученых. Севастополь, 22 - 26 апреля 2019. 2019. №. С. 361-362.

13. Кудинов О.Б., Латушкин А.А. Универсальный автономный накопитель для повышения оперативности гидрооптических исследований in situ // Процессы в геосредах. 2018. № 3 (17). С. 74-75.

14. Кудинов О.Б., Латушкин А.А., Ли Р.И., Сысоев А.А., Сысоева И.В. Вертикальное распределение биооптических характеристик северной части Черного моря в осенний период 2020 года // Труды XI Всероссийской

конференции с международным участием "Современные проблемы оптики естественных вод". 2021. С. 125-130.

15. Кудинов О.Б., Мартынов О.В., Ли М.Е. Спектральный измеритель флюоресценции и рассеяния // Труды IX Всероссийской конференции «Современные проблемы оптики естественных вод». СПб., 2017. С. 217-223.

16. Кудинов О.Б., Мартынов О.В., Ли Р.И. Испытания спектрального измерителя флюоресценции и рассеяния света в морской воде // Современные проблемы оптики естественных вод (ONW'2019): Труды X Юбилейной Всероссийской конференции с международным участием, Санкт-Петербург, 0911 октября 2019 г. 2019. С. 288-291.

17. Кудинов О.Б., Суслин В.В. Профили оптически активных веществ в Азовском море по данным прямых измерений весной 2018 года в 106 рейсе НИС «Профессор Водяницкий» // Моря России: исследования береговой и шельфовой зон. Тезисы докладов всероссийской научной конференции (XXVIII береговая конференция). Севастополь, 2020. С. 114-115.

18. Кудинов О.Б., Суслин В.В. Профили оптически активных веществ в Черном море по данным прямых измерений в 106 рейсе НИС «Профессор Водяницкий» весной 2018 года // Моря России: исследования береговой и шельфовой зон/ Тезисы докладов всероссийской научной конференции Севастополь: ФГБУН ФИЦ МГИ, 2020. С.114-115.

19. Кудинов О.Б., Суслин В.В. Флюориметрические измерения вертикальных профилей некоторых биооптических характеристик Азовского моря в 114 рейсе НИС «Профессор Водяницкий» // Труды XI Всероссийской конференции с международным участием "Современные проблемы оптики естественных вод". 2021.С. 130-135.

20. Кудинов О.Б., Сысоев А.А., Латушкин А.А., Рябоконь Д.А., Сысоева И.В. Оптико-биологические исследования полей флюоресценции в Черном море осенью 2020 года // Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы: Тезисы докладов XXVII Международного симпозиума. Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 2021. С. 176-180.

21. Левин И.М. Малопараметрические модели первичных оптических характеристик морской воды // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2014. Т. 7(3). С. 3-22.

22. Ли М.Е., Ли Р.И., Мартынов О.В. Определение биооптических свойств вод по измерениям спектральных характеристик флюоресценции и рассеяния света в морской среде // Системы контроля окружающей среды. 2014. № 20. С. 74-83.

23. Ли М.Е., Шибанов Е.Б., Ли Р.И., Мартынов О.В. Преимущества использования сверхъярких светодиодов в приборах для исследований рассеяния света морской водой // Труды международной конференции «Современные проблемы оптики естественных вод». 2015. С. 267-271.

24. Лысенко В.С., Вардуни Т.В., Сойер В.Г., Краснов В.П. Флуоресценция хлорофилла растений как показатель экологического стресса: теоретические основы применения метода // Фундаментальные исследования. 2013. № 4-1. С. 112-120.

25. Маторин Д.Н., Венедиктов П.С., Конев Ю.Н., Казимирко Ю.В., Рубин А.Б. Использование двухвспышечного импульсного погружного флуориметра для определения фотосинтетической активности природного фитопланктона // Доклады Академии наук. 1996. Т. 350. № 2. С. 256-258.

26. Маторин Д.Н., Погосян С.И., Осипов В.А., Хантер Р., Рубин А.Б. Исследование состояния фотосинтетического аппарата фитопланктона балтийского моря флюоресцентными методами // Вестник Моск. ун-та. Серия 16. Биология. 2006. № 1. С. 61-66.

27. Монин А.С. Оптика океана / Под ред. Монина А.С. Т. 1. Физическая оптика океана. М.: Наука, 1983.371 с.; Т. 2. Прикладная оптика океана. М.: Наука, 1983. 236 с.

28. Овчинников Н.Н., Шиханова Н.М. Фотосинтез. Пособие для учителей. М.: Просвещение, 1972. 163 с.

29. Патент № 2775809 C1 Российская Федерация, МПК G01N 21/64. Способ определения концентрации фотопигментов фитопланктона, растворенного органического вещества и размерного состава взвеси в морской воде in situ: № 2021124358: заявл. 13.08.2021: опубл. 11.07.2022 / М. Е. Г. Ли, О. Б. Кудинов; заявитель Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Морской гидрофизический институт РАН". - EDN QWIXDW.

30. Погосян С.И. и др. Применение флуориметра «МЕГА-25» для определения количества фитопланктона и оценки состояния его фотосинтетического аппарата // Вода: Химия и Экология. 2009. № 6. С. 34-40.

31. Попик А.Ю. Динамика спектров лазерной индуцированной флуоресценции хлорофилла-а фитопланктона в условиях меняющихся параметров внешней среды. Дисс. на соискание. канидата физико-математических наук. Владивосток: Институт автоматики и процессов управления. 2015. 145 с.

32. Рубин А.Б., Кренделева Т.Е. Регуляция первичных процессов фотосинтеза // Успехи биологической химии. 2003. Вып. 43. С. 225-266.

33. Рубин А.Б. и др. Способ флуорометрического определения параметров фотосинтеза фотоавтотрофных организмов, устройство для его осуществления и измерительная камера. 2009. Патент США №4942303, МПК G01N 21/64, опубл. 1990 г.

34. Руководство по гидрологическим работам в океанах и морях. М.: Гидрометеоиздат, 2016.

35. Скопинцев Б.А. Современные достижения в изучении органического вещества вод океанов // Океанология. 1971. Т. 2. №. 6. С. 939-956.

36. Тен Г.Н., Глухова О.Е., Слепченков М.М., Щербакова Н.Е., Баранов В.И. теоретическое исследование влияния воды на структуру и спектры флуоресценции l-триптофана // Опт. и спектр. 2016. Т. 121. № 4. C. 655-662.

37. Хелдт Г.В. Биохимия растений. М.: Бином. Лаборатория знаний, 2011. С. 66.

38. Шибанов Е.Б. Численный метод учета эффектов некогерентного рассеяния света в море // Труды XXIV Международного симпозиума «Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы». Томск: Издательство ИОА СО РАН, 2018. 1 CD-

ROM. C. 231-234.

39. Aberle N., Beutler M., Moldaenke C., Wiltshire K.H. Spectral fingerprinting for specific algal groups on sediments in situ: a new sensor // Archiv für Hydrobiologie. 2006. V. 167. № 1-4. P. 575-592.

40. Babichenko S. et al. Fluorescent screening of phytoplankton and organic compounds in sea water Presented at QUASIMEME-QUASH 1999, Egmond aan Zee, The Netherlands, October 6-9, 1999 // Journal of Environmental Monitoring. 2000. V. 2. № 4. C. 378-383.

41. Beutler M. et al. A fluorometric method for the differentiation of algal populations in vivo and in situ // Photosynthesis research. 2002. V. 72. P. 39-53.

42. Beutler M., Wiltshire K.H., Lüring C., Moldaenke C. Fluorometric depth-profiling of chlorophyll corrected for yellow substances // Aquaculture Environment and Marine Phytoplankton. 2001. P. 231-238.

43. Birks J.B., Dyson D.J. Phase and modulation fluorometer // Journal of Scientific Instruments. 1961. V. 38(7). P. 282-285. doi:10.1088/0950-7671/38/7/303.

44. Boatman T.G., Geider R.J., Oxborough K. Improving the Accuracy of Single Turnover Active Fluorometry (STAF) for the Estimation of Phytoplankton Primary Productivity (PhytoPP) // Front. Mar. Sci. 2019. V. 6. P. 319.

45. Bradbury M., Baker N.R. Analysis of the slow phases of the in vivo chlorophyll fluorescence induction curve. Changes in the redox state of photosystem II electron acceptors and fluorescence emission from photosystems I and II. // Biochim Biophys Acta. 1981. V. 3. № 635. P. 542-551.

46. Brown M.R. et al. Nutritional properties of microalgae for mariculture // Aquaculture. 1997. V. 151. № 1-4. P. 315-331.

47. Bukin O., Proschenko D., Chekhlenok A., Korovetskiy D., Bukin I., Yurchik V., Sokolova I., Nadezhkin A. New Solutions of Laser-Induced Fluorescence for Oil Pollution Monitoring at Sea // Photonics. 2020. V. 7. 36. https://doi.org/10.3390/photonics7020036.

48. Bulychev A.A., Kurella G.A. Photo-induced pH Changes in the Vicinity of Isolated Peperomia metallica Chloroplasts // Journal of Experimental Botany. 1988. V/ 39. Is. 5. P. 633-640. https://doi.org/10.1093/jxb/39.5.633.

49. Butler W.L. Energy distribution in the photochemical apparatus of photosynthesis // Annu. Rev. Plant Physiol. 1978. V. 29. P. 345-378.

50. Chekalyuk A., Hafez M. Next generation Advanced Laser Fluorometry (ALF) for characterization of natural aquatic environments: new instruments //Optics express. 2013. V. 21. № 12. P. 14181-14201.

51. Deisenhofer J. et al. X-ray structure analysis of a membrane protein complex: electron density map at 3 Ä resolution and a model of the chromophores of the photosynthetic reaction center from Rhodopseudomonas viridis // Journal of molecular biology. 1984. V. 180. № 2. P. 385-398.

52. Falkowski P.G., Wyman K., Ley A.C., Mauzerall D.C. Relationship of steady-state photosynthesis to fluorescence in eucaryotic algae // Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics. 1986. V. 849(2)/ P. 183-192. doi:10.1016/0005-2728(86)90024-1.

53. Fluorescence Spectrum Viewer // AAT Bioquest URL: https://www.aatbio.com/fluorescence-excitation-emission-spectrum-graph-viewer/ (дата обращения: 20.06.2021).

54. Geider R. J. et al. Primary productivity of planet earth: biological determinants and physical constraints in terrestrial and aquatic habitats // Global change biology. 2001. V. 7. № 8. P. 849-882.

55. Genty B., Briantais J.M., Baker N.R. The relationship between the quantum yield of photosynthetic electron transport and quenching of chlorophyll fluorescence // Biochim. Biophys. Acta. 1989. V. 990. P. 87-92. doi:10.1016/S0304-4165 (89)80016-9.

56. Genty B., Harbinson J., Briantais J.M., Baker N.R. The relationship between non-photochemical quenching of chlorophyll fluorescence and the rate of photosystem-2 photochemistry in leaves // Photosynth. Res. 1990. V. 25. P. 249-257. doi:10.1007/BF00033166.

57. Gerhardt V., Bodemer U. Delayed Fluorescence Excitation Spectroscopy: A Method for Automatic Determination of Phytoplankton Composition of Freshwaters and Sediments (Interstitial) and of Algal Composition of Benthos // Limnologica. 1998. V. 28. № 3. P. 313-322.

58. Gorbunov M.Y., Kolber Z.S., Falkowski P.G. Measuring photosynthetic parameters in individual algal cells by fast repetition rate fluorometry // Photosynth. Res. 1999. V. 62. P. 141-153. doi:10.1023/A:1006360005033.

59. Gorbunov M., Falkowski P. Using chlorophyll fluorescence kinetics to determine photosynthesis in aquatic ecosystems // Limnology and Oceanography. 2020. V. 66. doi:10.1002/lno.11581.

60. Gorbunov M.Y., Falkowski P.G. Fluorescence induction and relaxation (FIRe) technique and instrumentation for monitoring photosynthetic processes and primary production in aquatic ecosystems // 13th International Congress of Photosynthesis. 2004.№ 2. P. 1029-1031.

61. Gorbunov M.Y., Shirsin E., Nikonova E., Fadeev V.V., Falkowski P.G. The use of multi-spectral fluorescence induction and relaxation technique for physiological and taxonomic analysis of phytoplankton communities // Mar. Ecol. Prog. Ser. 2020. V. 644. P. 1-13. doi:10.3354/meps13358.

62. Govindjee. Sixty-three years since Kautsky: Chlorophyll a fluorescence // Aust. J. Plant. Physiol. 1995. № 22. P. 131-160.

63. Guillard R.R.L., Ryther J.H. Studies of marine planktonic diatoms: I. Cyclotella nana Hustedt, and Detonula confervacea (Cleve) Gran // Canadian journal of microbiology. 1962. V. 8. № 2. P. 229-239.

64. Guiry M.D., Dhonncha N. AlgaeBase - The seaweed database // ACP-EU Fisheries Research Report. 2001. № 8. P. 53-58.

65. Hans B. Measurement and simulation of substance specific contributions of phytoplankton, gelbstoff, and mineral particles to the underwater light field in coastal waters // Proceedings of EARSeL-SIG-Workshop LIDAR. 2000. P. 165-174.

66. Harred L.B., Campbell L. Predicting harmful algal blooms: a case study with Dinophysis ovum in the Gulf of Mexico / Journal of plankton research. 2014. V. 36. № 6. P. 1434-1445.

67. Haxo F.T., Blinks L.R. Photosynthetic action spectra of marine algae // The Journal of general physiology. 1950. V. 33. № 4. P. 389-422.

68. Hillebrand H. et al. Biovolume calculation for pelagic and benthic microalgae // Journal of phycology. 1999. V. 35. № 2. P. 403-424.

69. Hirai Y., Saga Y. NMR spectroscopic studies oflight-harvesting bacteriochlorophylls purified from green sulfur photosynthetic bacteria // Kinki University Series on Quantum Computing - vol. 6: Quantum Information and Quantum Computing, 2013. P. 155-159. ISBN 978-981-4425-21-6.

70. Hoek C., Mann D., Jahns H.M. Algae: an introduction to phycology. Cambridge university press, 1995.

71. Holm-Hansen O., Lorenzen C.J., Holmes R.W., Strickland J.D.H. Fluorometric Determination of Chlorophyll // ICES Journal of Marine Science. 1965. V. 30. Is. 1. P. 3-15. https://doi.org/10.1093/icesjms/30.L3.

72. Jeffrey S.W., Humphrey G.F. New spectrophotometric equations for determining chlorophylls a, b, c1 and c2 in higher plants, algae and natural phytoplankton // Biochemie und Physiologie der Pflanzen. 1975. V. 167. Is. 2. P. 191-194.

73. Johnson Z. Development and application of the Background Irradiance Gradient -Single Turnover Fluorometer (BIG-STf) // Marine Ecology-progress Series. 2004. № 283. P. 73-80.

74. Joseph J. Extinction measurements to indicate distribution and transport of water masses // Proceedings UNESCO Symposium on Physical Oceanography, Tokyo. 1955. P. 59-75.

75. Kalinskaya D.V., Kudinov O.B. Influence of Atmospheric Transport of Suspended PM10 Particles on the Optical Characteristics of the Surface Layer of the Black Sea // Atmospheric and Oceanic Optics. 2021. V. 34. № 3. P. 205-211. DOI:10.1134/S1024856021030076.

76. Kalle K. Zum problem der meereswasser farbe // Ann. Hydrol. Mar. Mitt. 1938. V. 66. P. 1-13.

77. Kautsky H., Hirsch A. Neue versuche zur kohlensäureassimilation // Naturwissenschaften. 1931. V. 19. № 48. P. 964-964.

78. Kirkpatrick G. J. et al. Optical discrimination of a phytoplankton species in natural mixed populations // Limnology and Oceanography. 2000. V. 45. № 2. P. 467471.

79. Kissinger J., Wilson D. Portable Fluorescence Lifetime Detection for Chlorophyll Analysis in Marine Environments // IEEE Sensors Journal. 2011. V. 11(2). P. 288-295. doi:10.1109/JSEN.2010.2054078.

80. Klughammer C., Schreiber U. Complementary PS II quantum yields calculated from simple fluorescence parameters measured by PAM fluorometry and the Saturation Pulse method // PAM Application Notes. 2008. V. 1. P. 27-35.

81. Kolber Z., Falkowski P.G. Use of active fluorescence to estimate phytoplankton photosynthesis in situ // Limnology and Oceanography. 1993. V. 38. № 8. P. 16461665.

82. Kolber Z.S., Prasil O., Falkowski P.G. Measurements of variable chlorophyll fluorescence using fast repetition rate techniques: defining methodology and

experimental protocols // Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics. 1998. V. 1367. № 1-3. P. 88-106.

83. Kolbowski J., Schreiber U. Computer-controlled phytoplankton analyzer based on 4-wavelengths PAM chlorophyll fluorometer // Photosynthesis: from light to biosphere. 1995. V. 5. P. 825-828.

84. Krause G.H., Weis E. Chlorophyll fluorescence and photosynthesis: The Basics // Ann. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1991. V. 42. P. 313.

85. Kudinov O.B., Martynov O.V., Lee R.I. Sounding spectral meter of fluorescence and light scattering: Laboratory and field testing // Fundamentalnaya i Prikladnaya Gidrofizika. 2020. V. 13. № 2. P. 82-87. D01:10.7868/S2073667320020100.

86. Lavorel J. Induction of Fluorescence in Quinone Poisoned Chlorella Cells // Plant Physiology. 1959. V. 34. № 3. P. 204.

87. Lichtenthaler H.K., Buschmann C., Knapp M. How to Correctly Determine the Different Chlorophyll Fluorescence Parameters and the Chlorophyll Fluorescence Decrease ratio RFd of Leaves with the PAM Fluorometer // Photosynthetica. 2005. № 43. P. 379-393.

88. Lichtenthaller H.K., Rinderle U. The role of chlorophyll fluorescence in the detection of stress conditions in plants // CRC CritReVol. Analyl. Chem. 1998. № 19. P. 29-85.

89. Lorenzen C.J. A method for the continuous measurement of in vivo chlorophyll concentration // Deep Sea Research and Oceanographic Abstracts. 1966. V. 13. Is. 2. P. 223-227. https://doi.org/10.1016/0011-7471(66)91102-8.

90. Marra J. Analysis of diel variability in chlorophyll fluorescence // Journal of Marine Research. 1997. V. 55. № 4. P. 767-784.

91. Marra J., Langdon C.J. An evaluation of an in situ fluorometer for the estimation of chlorophyll a. Lamont-Doherty Earth Observatory of Columbia University Palisades, New York. 1993. 84 p.

92. Maxwell K., Johnson G. N. Chlorophyll fluorescence—a practical guide //Journal of experimental botany. 2000. V. 51. № 345. P. 659-668.

93. McLeod G.C. Delayed light action spectra of several algae in visible and ultraviolet light // The Journal of General Physiology. 1958. V. 42. № 2. P. 243.

94. Meziane M. et al. Search for effects beyond the born approximation in polarization transfer observables in e^ p elastic scattering // Physical review letters. 2011. V. 106. № 13. P. 132501.

95. Misra A.N., Misra M., Singh R. Chlorophyll fluorescence in plant biology // Biophysics. 2012. V. 7. P. 171-192.

96. Monteiro F. M. et al. Why marine phytoplankton calcify // Science Advances. 2016. V. 2. № 7. P. e1501822.

97. Müller N.J.C. Beziehungen zwischen assimilation, absorption und fluoreszenz im chlorophyll des lebenden blattes // Jahrb Wiss Bot. 1874. V. 9. P. 42-49.

98. Naseer M.H., Ayad Z.M., Fareed F.R., Shahad I.Y. Determination of Absorption and Fluorescence Spectrum of Iraqi Crude Oil / American Journal of Physics and Applications. 2016. V. 4. P. 78-83.

99. Nedbal L., Soukupová J., Kaftan D., Whitmarsh J., Trtílek M. Kinetic imaging of

chlorophyll fluorescence using modulated light // Photosynthesis research. 2000. V. 66. P. 3-12. doi:10.1023/A:1010729821876.

100. Ochakovsky Y.E. On the dependence of the total attenuation coefficient upon suspensions in the sea // US Dept. Commerce, Joint Publ. Res. Serv. Rep. 1966.V. 36. № 816. P. 16-24.

101. Oestreich W.K. et al. Colored dissolved organic matter in shallow estuaries: relationships between carbon sources and light attenuation // Biogeosciences. 2016. V. 13. № 2. P. 583-595.

102. Olson R.J., Vaulot D., Chisholm S.W. Marine phytoplankton distributions measured using shipboard flow cytometry // Deep Sea Research Part A. Oceanographic Research Papers. 1985. V. 32. № 10. P. 1273-1280.

103. Overmann J. The Family Chlorobiaceae // The Prokaryotes. 2006. V. 7. P. 359378.

104. Oxborough K. LabSTAF and RunSTAF Handbook. West Molesey, UK, Chelsea Technologies Ltd.2021. 98 pp. (Doc No. 2408-014-HB | Issue B). DOI: http://dx.doi.org/10.25607/OBP-1029.

105. Pfeifer D. et al. The calibration kit spectral fluorescence standards - a simple and certified tool for the standardization of the spectral characteristics of fluorescence instruments // Journal of fluorescence. 2006. V. 16. P. 581-587.

106. Poryvkina L. et al. Spectral fluorescence signatures in the characterization of phytoplankton community composition // Journal of Plankton Research. 1994. V. 16. № 10. P. 1315-1327.

107. Proctor C.W., Roesler C.S. New insights on obtaining phytoplankton concentration and composition from in situ multispectral Chlorophyll fluorescence // Limnology and Oceanography: Methods. 2010. V. 8. № 12. P. 695-708.

108. Quick W.P., Horton P. Studies on the induction of chlorophyll fluorescence in barley protoplasts. I. Factors affecting the observation of oscillations in the yield of chlorophyll fluorescence and the rate of oxygen evolution // Proceedings of the Royal Society of London. Series B. Biological Sciences. 1984. № 220/

109. Rabinowitch E., Govindjee. Photosynthesis. New York: John Wiley & Sons, 1969.

110. Renger G. Apparatus and mechanism of photosynthetic oxygen evolution: a personal perspective // Photosynthesis research. 2003. V. 76. № 1. P. 269-288.

111. Resch-Genger U., Hoffmann K., Pfeifer D. Simple calibration and validation standards for fluorometry // Reviews in Fluorescence 2007. New York: Springer, 2009. P. 1-31.

112. Scheer H. An overview of chlorophylls and bacteriochlorophylls: biochemistry, biophysics, functions and applications // Chlorophylls and Bacteriochlorophylls / B. Grimm et al. (eds). Netherlands: Springer, 2006. P. 1-26.

113. Schreiber U. Detection of rapid induction kinetics with a new type of high-frequency modulated chlorophyll fluorometer // Current Topics in Photosynthesis. 1986. P. 259-270. doi:10.1007/978-94-009-4412-1_24.

114. Schreiber U. Kühl M., Klimant I., Reising H. Measurement of chlorophyll fluorescence within leaves using a modified PAM Fluorometer with a fiber-optic

microprobe // Photosynthesis Research. 1996. V. 47. P. 103-109. doi:10.1007/BF00017758.

115. Schreiber U. Pulse-Amplitude-Modulation (PAM) Fluorometry and Saturation Pulse Method: An Overview // Advances in Photosynthesis and Respiration. 2004. V. 19. P. 279-319.

116. Schreiber U., Bilger W., Neubauer C. Chlorophyll Fluorescence as a Nonintrusive Indicator for Rapid Assessment of In Vivo Photosynthesis // Ecophysiology of Photosynthesis. 1995. V. 100. P. 49-70. https://doi.org/10.1007/978-3-642-79354-7_3.

117. Schreiber U., Schliwa U., Bilger W. Continuous recording of photochemical and non-photochemical chlorophyll fluorescence quenching with a new type of modulation fluorometer // Photosynth Res. 1986. V. 10. P. 51-62. https://doi.org/10.1007/BF00024185.

118. Schuback N., Flecken M., Maldonado M.T., Tortell P.D. Diurnal variation in the coupling of photosynthetic electron transport and carbon fixation in iron-limited phytoplankton in the NE subarctic Pacific // Biogeosciences. 2016. V. 13. P. 10191035.

119. Sekher P., Garbo G.M. Spectroscopic studies of tin ethyl etiopurpurin in homogeneous and heterogeneous systems // Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology. 1993.V. 20. № 2-3. P. 117-125.

120. Shapiro J. et al. New sensors for ocean observing: the optical phytoplankton discriminator // Coastal Ocean Observing Systems. Academic Press, 2015. P. 326-350.

121. Sieracki M.E., Verity P.G., Stoecker D.K. Plankton community response to sequential silicate and nitrate depletion during the 1989 North Atlantic spring bloom // Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography. 1993. V. 40. № 1-2. P. 213-225.

122. Sosik H.M., Olson R.J. Automated taxonomic classification of phytoplankton sampled with imaging-in-flow cytometry // Limnology and Oceanography: Methods. 2007. V. 5. № 6. P. 204-216.

123. Stokes G.G. On the Change of Refrangibility of Light // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 1852. V. 142. P. 463-562.

124. Suggett D.J., Prasil O. Chlorophyll a fluorescence in aquatic sciences: methods and applications. Dordrecht: Springer, 2010. V. 4. P. 293-309.

125. Tango W.J. Spectroscopy of K2 Using Laser-Induced Fluorescence // The Journal of Chemical Physics. 1968. V. 49 (10), P. 4264-4268. doi:10.1063/1.1669869.

126. Taniguchi M., Lindsey J.S. Absorption and Fluorescence Spectral Database of Chlorophylls and Analogues // Photochem Photobiol. 2021. V. 97. P. 136-165. https://doi.org/10.1111/php.13319, 19-22.

127. Telfer A., Allen J.F., Barber J., Bennet J. Thylakoid protein-phosphorylation during state-l-state-2 transition in osmotically shocked pea chloroplasts // Biochim. Biophys. Acta. 1983. V. 722. P. 176-181.

128. Ten G.N., Glukhova O.E., Slepchenkov M.M., Shcherbakova N.E., Baranov V.I. A theoretical investigation of the effect of water on the structure and fluorescence spectra of L-tryptophan // Opt. Spectrosc. 2016. V. 121. № 4. P. 599-606.

doi:10.1134/S0030400X16100246.

129. Tseng Y.C., Chu S.W. High spatio - temporal - resolution detection of chlorophyll fluorescence dynamics from a single chloroplast with confocal imaging fluorometer // Plant Methods. 2017. P. 1-11.

130. Tyler J.E., Richardson W.H. Nephelometer for the measurement of volume scattering function in situ // JOSA. 1958. V. 48. № 5. P. 354-357.

131. Voss K.J. A spectral model of the beam attenuation coefficient in the ocean and coastal areas // Limnology and Oceanography. 1992. V. 37. № 3. V. 501-509.

132. Wright S.W., Jeffrey S.W. Pigment markers for phytoplankton production // Marine organic matter: biomarkers, isotopes and DNA. 2006. P. 71-104.

133. Xing X., Claustre H., Boss E.; Roesler C., Organelli E., Poteau A., Barbieux M., D'Ortenzio, F. Correction of profiles of in-situ chlorophyll fluorometry for the contribution of fluorescence originating from non-algal matter // Limnol. Oceanogr. Methods. 2017. V. 15. P. 80-93.

134. Yang Y.-m., Lou K.-k., Zhou L.-c., Ye S.-m. Design of a high-sensitivity, low-power instrument for chlorophyll a measurements // IEEE 2010 3rd International Conference on Biomedical Engineering and Informatics (BMEI). 2010. P. 1450-1454. doi:10.1109/bmei.2010.5639387.

135. Yentsch C.S., Yentsch C.M. Fluorescence spectral signatures: the characterization of phytoplankton populations by the use of excitation and emission spectra // J. mar. Res. 1979. V. 37. № 3. P. 471-483.

136. Yoshida M., Horiuchi T., Nagasawa Y. In situ multi-excitation chlorophyll fluorometer for phytoplankton measurements: technologies and applications beyond conventional fluorometers // Proceedings of the OCEANS. 2011. P. 1-4.

137. Yunus M., Pathre U., Mohanty P. (ed.). Probing Photosynthesis: Mechanism, Regulation & Adaptation. CRC Press, 2000.

138. Zhang X., Hu L., He M. X. Scattering by pure seawater: Effect of salinity // Optics express. 2009. V. 17. № 7. P. 5698-5710.

139. Zhang F., Su R., He J., Cai M., Luo W., Wang X. Identifying phytoplankton in seawater based on discrete excitation-emission fluorescence spectra // Journal of phycology. 2010. V. 46. № 2. P. 403-411.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. СОДЕРЖАНИЕ ПИГМЕНТОВ В ФИТОПЛАНКТОНЕ

РАЗЛИЧНЫХ КЛАССОВ

По данным из литературы [Hoek et al., 1995; Brown et al., 1997; Wright, 2006], по

классификации [Guiry, Dhonncha, 2001].

Классы микроводорослей Цвет Хл Фикобилины Каратины Ксантофилы

Cyanophyceae Schaffner 1909: 446 Сине-зел. a фикоцианин; фикоэритрин; аллофикоцианин; ß-каротин Зеокеантин

Виолакеантин;

Chlorophy-ceae Wille 1884: 22 Зелен. a, b — ß-каротин Лютеин; Неокеантин; Зеокеантин

Eugleno-phyceae Schoenichen 1925: 115, 198 Зелен. a, b — ß-каротин; у-каротин Диадиноксантин

Dinophy-ceae F.E.Fritsch 1927: 23, 392 Золото-корич. a, c2 — ß-каротин Перидинин; Диадинокеантин

Cryptophy-ceae F.E.Fritsch 1927: 23, 387 Золото-корич. a, c2 фикоцианин; фикоэритрин а-каротин; ß-каротин —

Raphido-phyceae Chadefaud ex P.C.Silva 1980 Золото-корич. a, c — ß-каротин Лютеин; Фукокеантин; Диадинокеантин

Бурые,

Ochrophyta, Cavalier-Smith&E.E. Chao, 1996 Желто- зелен, Золото-корич. a, c1, c2 — ß-каротин Фукокеантин; Диадинокеантин

Coccolitho-phyceae Rothmaler 1951 Золото-корич. a, c1, c2 — ß-каротин Фукокеантин; Диадинокеантин

Bacillario-phyta Karsten, 1928 Золото-корич. a, c1, c2 — а-каротин; ß-каротин Фукокеантин; Диадинокеантин

Xanthophy-ceae P.Allorge ex F.E.Fritsch 1935: 470 Желто-зел. a, c — ß-каротин —

Eustigmato-phyceae D.J.Hibberd & Leedale 1971: 524 Желто-зел. a — ß-каротин Виолакеантин

Phaeophyceae Kjellman 1891: 176 Корич. a, c1, c2 — ß-каротин Фукокеантин

Rhodophyceae Краен. a, d фикоцианин; фикоэритрин; аллоффикоцианин ß-каротин Зеокеантин

Бактериохлорофиллы наблюдаются у пурпурных серных и несерных бактерий (Alpha-, Beta- и Gammaproteobacteria), зеленые бактерий (Chlorobiaceae, Chloroflexi) и гелиобактерий (Heliobacteriaceae).

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ПАРАМЕТРЫ ФЛЮОРЕСЦЕНЦИИ

Основные параметры флюоресценции по [Maxwell, Johnson, 2000; Suggett, Prasil 2010].

Параметр Описание

F0 квантовый выход флюоресценции при открытых РЦ, показатель обилия фитопланктона в воде

FF0 минимальный квантовый выход флюоресценции

Fm (F0m) максимальный квантовый выход флюоресценции под действием возбуждающего света, после длительной адаптации пробы в темноте, все РЦ открыты

Fv = Fm - F0 вариабельная (переменная) флюоресценция - служит индикатором фотохимических окислительно-восстановительных процессов

Fv/Fm = (Fm - F0) / Fm максимальный квантовый выход ФС-11, показателя функционального состояния фотосинтетической системы - индикатор стресса

Fs стационарный уровень флюоресценции, значение интенсивности флюоресценции Хл-а при длительной постоянной подсветке

F0' квантовый выход флюоресценции после вспышки актиничного света

Rfd = (Fm - Fs)/Fs коэффициента спада флюоресценции (или индекс жизнеспособности)

F' m интенсивность флюоресценции Хл-а при длительной постоянной подсветке объекта и его возбуждении светом, приводящим к полному закрытию РЦ фотосинтетического аппарата

Opsn = (F'm-Fs)/F'm квантовый выход ФС-11

qP = (F'm-Fs)/(F'm-F0') фотохимическое тушение на фоновом свету, пропорционально количеству открытых РЦ ФС-11

qN=NPQ=(Fm/F'm)/F'm нефотохимическое тушение на фоновом свету

Y=(F'm-Fs)/F'm квантовый выход фотохимического превращения поглощенной световой энергии в ФС-11, отражающей параметры нециклического транспорта электронов при фотосинтезе

J= Opsn x PFDa x 0.5 скорость электронного транспорта

PFDa поглощенный свет, измеренный в интегрирующей сфере

a(PSII) функциональное сечение поглощения ФС-11

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕКОТОРЫХ ИЗВЕСТНЫХ КОММЕРЧЕСКИХ ФЛЮОРИМЕТРОВ

Наименование измерителя (производитель) Источник возбуждения / Aex (HM) / метод Приемник излучения/ Xem (нм) Регистрируемые Параметры Диапазон / чувств -ть (мкг/л) Преимущества Технические особенности или недостатки

FLUOROBROBE (bbe Moldaenke GmbH Германия) LEDs / 370, 450, 525, 570, 590, 610 / модуляция 5 кГц ФЭУ H6779-01 / 680 - 710 Хл-а, ФЦ, ФЭ, КСФ, РОВ 0 — 500 / 0.01 Много каналов регистрации Закрытый алгоритм обработки измерений, результаты измерений -сразу в концентрациях отделов фитопланктона, нормированных на концентрацию хлорофилла

SEAPOINT (General Oceanics США) 2 LED / 430 / меандр 2 кГц ФД / >680 Хл-а 5 — 150 / 0.033 — 1 Данные в мВ Мало каналов, недостаточная чувствительность к малым концентрациям, нет коррекции на дрейф источника и температурное тушение

ALF, LIF, LSF флюориметры Лазеры / 375, 405, 532 или 510, 375, 405 / PDP 200 мкс ФЭУ / 560 — 740, 680—800 Хл-а, РОВ, ФЦ, ФЭ, нефтепродукты, Ру/Рш 0.003 — 50 / Спектральная деконволюция Громоздкость, нужен ПК, работа в режиме покачивания пробы через кювету, не in situ

Multiexciter (JFE Advantech Co., Ltd., Япония) LEDs / 375, 400, 420, 435, 470, 505, 525, 570, 590 / — ФД / 630-1000 Хл-а, спектр возбуждения флюоресценции — / — 9 точек спектра возбуждения флюоресценции, исследо вате льский прибор Не достаточно информации о измерителе, о реальных недостатках может узнать только пользователь

BIG-STf fluorometr 84 + 28 LED / 470 / BIG-STf 0.1-1.0 МГц ФЭУ (R2066) / > 680 Хл-а, Fv/Fm; о^п — / — количественно опред. биофизич. св-ва фитопланктона в программируемом диапазоне уровней фонового освещения Лабораторное исполнение, не in situ

Наименование измерителя (производитель) Источник возбуждения / Aex (нм) / метод Приемник излучения/ Xem (нм) Регистрируемые Параметры Диапазон / чувств -ть (мкг/л) Преимущества Технические особенности или недостатки

FastOcean (Chelsea Technologies Group Ltd. Великобритания) синяя галогеновая лампа; LED: 450, 530, 624 нм c полушириной 30 нм; частота 0-1ГГц ФЭУ / > 710 нм F0, F', Fm, F'm, Fv/Fm, F0 '/F'm, Opsii, Rapsii, Jpsii, JVpsii, apsii, qN, ETR 0 - 50 / 0.01 Профилирующая система из 2х флюориметров, работающих на 2х разных методах, большое количество параметров ФС Нет датчика температуры, длительное время зондирования, т.к. после облучения серией импульсов клеткам необходимо время для восстановления, громоздкость

WETStarFluorometer (WETLabs США) 2 LED / 460, 470 / модуляция 1 кГц ФД / 695, 590 Хл-а, РД 0.06 - 150 / 0.03 Встроенный датчик температуры, высокая чувствительность, 2 канала, данные в аналоговом виде 0-5В или в цифровом 04095 отсчетов Необходимость во внешней помпе для лучшего протока воды, без помпы ограниченная скорость спуска (0,2 - 1,0 м/с), зависимость сигнала флюоресценции от скорости протока воды (15 - 18%), внешний модуль АЦП, подключаемый к ПК, малое разрешение АЦП

Environmental Characterization Optics (ECO) fluorometer (WETLabs США) LED / 370, 470, 530,630 / ФД / 460, 595, 680, 695 Хл-а, РОВ, ФЦ, ФЭ, УР 0 - 250 / 0.025 много каналов регистрации на выбор, щетки против обрастания, датчик температуры, излучатель и приемник располагаются в одной плоскости измерителя в одном измерителе только один канал регистрации флюоресценции

ECO BBFL2 (WETLabs США) LED / 370, 540, 660 / модуляция 1 кГц ФД / 460, 570, 660 Хл-а, РОВ, ФЭ, обратное рассеяние (650 нм) 0 - 125 / 0.025 Много каналов регистрации Кабельное исполнение

Наименование измерителя (производитель) Источник возбуждения / Aex (нм) / метод Приемник излучения/ Xem (нм) Регистрируемые Параметры Диапазон / чувств -ть (мкг/л) Преимущества Технические особенности или недостатки

C3/C6P Submersible Fluorometers (Turner Design, США) 3, 6 LED / 365, 460, 525, 590, 635, 850 ФД / 470, 590, 680, 850 ФЦ, ФЭ, РОВ, Хл-а, УР, РД, РТ8А, сырая нефть, триптофан, мутность 0 - 500 / 0.03 Много каналов регистрации по выбору, медные щетки против обрастания, встроенная память, данные в «сыром» виде, компактный, автономный, большой ассортимент аксессуаров температурный дрейф, различие характеристик фотодиодов, различие флюоресцирующих объемов

C-FLUOR (Turner designs, США) LED / 460 / Модуляция ФД / 680 Хл-а 0 - 100 / 0,03 Датчик флюоресценции на 1 канал, титановая конструкция, работа до глубин 2 км Кабельный датчик флюоресценции, не является самостоятельным измерителем

PhytoFlash (Turner Designs, Inc. США) 3, 6 LED / 460 / PDP 0 — 1000 Гц ФД / 680 Хл-а 0 - 100 / 0.15 позволяет определить эффективность квантового выхода флюоресценции фитопланктона Кабельное исполнение, низкая чувствительность к малым концентрациям

Underwater Fluorometer DIVING-PAM (HeinzWalz GmbH, Германия) Галогеновая лампа, еветодиод / 460, 650 / PAM 0.6—20 кГц ФД / > 700 Хл-а — / — Возможность регистрации фотохимических процессов в ФС-11 Громоздкость, использование возможно только оператором, длительность анализа, необходимость особым образом подготавливать пробы

Trios MicroFlu V2 (Datentechnik GmbH, Германия) LED / 275, 375, 470, 620 / Модуляция ФД / 360, 460, 655, 685 Хл-а, РОВ, ФЦ, Триптофан 0 - 100 / 0.1 Датчик флюоресценции на 1 выбранный канал Кабельный датчик флюоресценции, не является самостоятельным измерителем

ПРИЛОЖЕНИЕ 4. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА РАЗРАБОТАННОГО АППАРАТНО-ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА

ПРИЛОЖЕНИЕ 5. ПАТЕНТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ 6. СВИДЕТЕЛЬСТВО АВТОРСКОЙ РЕГИСТРАЦИИ

ПРОГРАММЫ ДЛЯ ЭВМ