ВПЛИВ НИЗЬКОІНТЕНСИВНОГО ЛАЗЕРНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ НА ПРОДУКЦІЙНІ ВЛАСТИВОСТІ ФІТО- ТА ЗООПЛАНКТОНУ
DOI:
https://doi.org/10.31861/biosystems2020.02.196Keywords:
кормові організми, Desmodesmus armatus, Daphnia magna, біомаса, лазерне випромінюванняAbstract
Вивчали можливість використання низькоінтенсивного лазерного випромінювання для підвищення продукційних властивостей кормових гідробіонтів, зокрема мікроводорості Desmodesmus armatus та Daphnia magna, які використовуються в аквакультурі. Показано, що низькоінтенсивне лазерне випромінювання з довжиною хвилі 650 нм позитивно впливає на продукційні властивості досліджуваних культур як фіто-, так і зоопланктону. Біомаса опроміненої культури D. armatus вже через 24 години була у середньому на 25% більшою, ніж неопроміненої. У той же час, при використанні лазерного випромінення з довжинами хвиль 420 і 530 нм достовірних змін у рівні накопичення біомаси альгокультур не спостерігалось. Натомість, у випадку з дафніями, позитивна динаміка в наростанні щільності культури спостерігалась лише починаючи з 5–7 доби після опромінення в залежності від експозиції опромінення. Відмінності в ефективності низькоінтенсивного лазерного випромінювання з λ 420 та 650 нм щодо відтворювальних властивостей культур дафній спостерігали при використанні різних значень експозиції. Так, максимальні показники щільності культури за опромінення лазером при 420 нм спостерігалися при експозиції 90 с, а за дії при 650 нм – 60 с. Більш тривале опромінення червоним лазером не спричиняло появи позитивного ефекту. Встановлено, що у тканинах дафній, які піддавались впливу лазерного опромінення з довжиною хвилі 420 нм спостерігалось накопичення ТБК-активних продуктів. У той час як у дафній, яких опромінювали червоним лазером, рівень вмісту ТБК-активних продуктів достовірно не відрізнявся у порівнянні з тваринами контрольної групи. Встановлено підвищення каталазної активності у
дафній, які зазнали дії лазерного опромінення з довжиною хвилі 650 нм. Натомість, використання лазерного випромінювання з довжиною хвилі 420 нм не викликало достовірного підвищення каталазної активності в дафній порівняно з тваринами контрольної групи. Враховуючи отримані результати щодо фотобіологічних ефектів низькоінтенсивного лазерного випромінювання на культури Desmodesmus armatus та Daphnia magna підвищення темпів накопичення біомаси при їх сумісному культивуванні можна забезпечити опроміненням при довжині хвилі 650 нм.
References
Andreeva L.I., Kozhemiakin L.A., Kishkun A.A. Modification of the method of determining lipid peroxidation in a test using thiobarbituric acid. Laboratornoe delo. 1988; (11): 41–43.
Barulin N. V., Shalak M. V., Plavskij V. Yu. Method of enhancing sperm activity in male sturgeons. Animal Agriculture and Veterinary Medicine. 2013; 3(10): 14–19.
Hevorhiz RH, Shchepachyov SH. Method for measuring the density of a suspension of lower phototrophs at a light wavelength of 750 nm [Metodyka yzmerenyia plotnosty suspenzyy nyzshykh fototrofov na dlyne volnы sveta 750 nm]. Sevastopol: Department of Biotechnology and Phytoresources of IBSS of NAS of Ukraine; 2008
Zakharov S.D., Ivanov A.V. Light-oxygen effect in cells and the prospects for its application in tumour therapy. Quantum Electronics. 1999; 29 (3): 192–214.
Zolotareva O, Shnyukova E, Sivash O, Mihaylenko N. Prospects of use of microalgae in biotechnology. Kyiv: Alterpres; 2008.
Liman M.S., Barulin N.V., Plavskii V.Y. Laser-optical devices for increase the efficiency of the eggs incubation of rainbow trout and sterlet in fish industrial complexes. Belarus Fish Industry Problems. 2016; 32: 121–134.
Necipurenko N.I., Pashkovskaya I.D., Stepanova Yu.I., Vasilevskaya L.A. Mekhanizmy dejstviya i biologicheskie eаekty nizkointensivnogo lazernogo izlucheniya [Mechanisms of action and biological eects of low-intensity laser radiation]. Medicinskie novosti. 2008; 12: 17–21.
Plavskii V.Y., Barulin N.V., Grabchikov A.S., Hodasevich I.A., Zusin D.G., Plavskaya L.G., Tretyakova A.I., Orlovich V.A. On acceptors of optical radiation in the near infrared region of the spectrum, determining its regulatory effect on zooplankton Artemia salina L. In: Molecular, membrane and cellular bases of the functioning of biosystems. Int. scientific. conf .; Tenth Congress of the Belarusian Public Association of Photobiologists and Biophysicists, 19-21 June 2012. Minsk, Belarus. Part 2. Minsk: Press Center of BSU; 2012, pp. 68–71.
Rahmanova T.I., Matasova L.V., Semenihina A.V., Safonova O.A. Makeeva, A.V., Popova, T.N. Metody otsenki oksidativnogo statusa [Methods of Assessment of Oxidative Status]. Voronezh: Izd. Poligraf. Tsentr Voronezh. Gos. Univ.; 2009.
Khalafian A.A. STATISTICA 6. Statistical data analysis. Moscow: Binom-Press; 2007.
Cheban L, Grynko O, Dorosh I. Co-cultivation of Daphnia magna (Straus) and Desmodesmus armatus (chod.) Hegew. in recirculating aquaculture system wastewater. Arch Polish Fish. 2018; 26 (1):5 7-64. doi:10.2478/aopf-2018-0007
Katsuda T., Lababpour A., Shimahara K., Katoh S. Astaxanthin production by Haematococcus pluvialis under illumination with LEDs. Enzym. Microb. Technol. 2004. 35: 81–86.
Klimek-Kopyra A., Dluzniewska J., Slizowska A.,Dobrowolski JW. Impact of Coherent Laser Irradiation on Germination and Mycoflora of Soybean SeedsInnovative and Prospective Seed Quality Management. Agriculture. 2020. 10 (8): 314 doi:10.3390/agriculture10080314
Klüttgen B., Dülmer U., Engels M., Ratte H. ADaM, an artificial freshwater for the culture of zooplankton. Water esearch., 1994. 28 (3): 743–746. doi: 10.1016/0043-1354(94)90157-0
Kuwahara S.S., Cuello J.L., Myhre G., Pau S. Growth of the green algae Chlamydomonas reinhardtii under red and blue lasers. Opt. Lasers Eng. 2011; 49, 434–438.
Nandakumar K., Obika H., Shinozaki T., Ooie T., Utsumi A., Yano T. Pulsed laser irradiation impact on two marine diatoms Skeletonema costatum and Chaetoceros gracilis. Water Res. 2003; 37: 2311–2316.
Vorob’yeva O V, Filenko OF, Isakova EF, et al. Effects of He–Ne laser on Daphnia magna Straus manifested in subsequent generations. Laser Phys Lett. 2015; 12(11):115601. doi:10.1088/1612-2011/12/11/115601
Wang M.Z., Chen B.L., Zhuang H.R., Ou L., Shi Q.Q., Wu S.G. The effect of Nd: YAG laser on Porphyridium cruentum growth and extracellular polysaccharide production. Acta Laser Biol. Sin. 2002; 11: 6–9.
Zhang H, Gao Z, Li Z, et al. Laser Radiation Induces Growth and Lipid Accumulation in the Seawater Microalga Chlorella pacifica. Energies.2017;10(10):1671. doi:10.3390/en10101671
