Продукционные характеристики Tetraselmis viridis (Chlorophyta) в условиях естественного освещения при повышении обеспеченности углеродом

Аннотация

Для разработки устойчивых биотехнологий производства биомассы микроводорослей требуются оптимизация условий культивирования и оценка продуктивности при естественном освещении, учитывающие естественную динамику факторов среды. Целью данного исследования была оценка влияния углеродного обеспечения на продукционные характеристики, суточную динамику роста и ночную потерю биомассы при полупромышленном культивировании зелёной микроводоросли Tetraselmis viridis в условиях юга России (средние широты). Эксперимент проводили в накопительном режиме в открытых бассейнах при естественном солнечном освещении в весенний период. В контроле не использовалось дополнительного источника углерода, помимо атмосферного воздуха, а в опыте производилась подача CO₂ в культуру с поддержанием pH до 8.5. Определяли биомассу, численность клеток, рассчитывали среднесуточную продуктивность, дневную продукцию, ночную потерю биомассы и КПД фотосинтеза. Показано, что в контрольном варианте накопительный рост был ограничен 8 сутками, максимальная среднесуточная продуктивность составила 6.5 г м^-2 сут^-1, общий урожай – 43.5 г м^-2, а рост лимитировался повышением pH до 10.5–10.8. Дополнительная подача CO₂ увеличила продуктивность в 1.4 раза (до 9.5 г м^-2 сут^-1), дневную продукцию – в 1.9 раза (до 14.6 г м^-2), максимальную биомассу – до 1.12 г·л^-1, а общий урожай – в 2.4 раза (103 г м^-2). При этом ночная потеря биомассы снизилась с 12.5 % до 9.5 % от вечерней биомассы, а КПД фотосинтеза повысился с 7.1 % до 12 % в среднем (до 17 % в отдельные дни). Показано, что в условиях обеспеченности углеродом ночная потеря биомассы положительно коррелирует с дневной продукцией. Также показано, что КПД фотосинтеза отрицательно коррелирует с суточной облучённостью. Таким образом, обеспечение культуры T. viridis углекислым газом не только устраняет углеродное лимитирование и способствует более длительному линейному росту, но и повышает эффективность использования солнечной энергии, снижая ночные потери. Полученные результаты могут служить основой для оптимизации технологий культивирования T. viridis в открытых системах с целью получения биомассы для аквакультуры, биотоплива и других биотехнологических применений.