Вивчаємо природу: екологічна експедиція до Пущі-Водиці
20 жовтня відбулася чергова експедиція юних любителів природи до історичної місцевості, лісо-паркової зони площею в 370 га у північно-західній частині Києва – Пущі-Водиці. Головною метою заходу було набуття навичок екологічного моніторингу довкілля методами біоіндикації, біотестування та біосенсорики безпосередньо в польових умовах та вивчення механізмів реакції-відгуку живих організмів на забруднення середовища існування, засвоєння принципів роботи біосенсорних пристроїв. Здійснювалося ознайомлення з інструментальним флуоресцентним методом визначення стану рослин, зокрема «Флуориметром» в екологічних дослідженнях.
Хронофлуорометри, автоматично спостерігаючи індукцію флуоресценції хлорофілу на живих листочках рослин, дозволяють здійснювати постійний непошкоджуючий контроль за фізіологічним станом, розвитком рослин, ефективністю фотосинтезу. Порушення фотосинтетичного процесу можна виявити цим методом ще задовго до того, як стають помітними зміни зовнішнього вигляду рослин, і своєчасно на них реагувати. Контролюючи хід фотосинтетичного процесу в рослинах, можна своєчасно виявляти забруднення довкілля (повітря, ґрунтів, вод), що дуже важливо для охорони навколишнього середовища.
Варто зазначити, що фотосинтез – один з найпоширеніших процесів на Землі, обумовлює кругообіг в природі вуглецю, O2 і інших елементів. Він складає матеріальну і енергетичну основу всього живого на планеті. Близько 7% органічних продуктів фотосинтезу людина використовує в їжу, як корм для тварин, а також у вигляді палива і будівельного матеріалу. Характер зміни первинних стадій фотосинтезу безпосередньо відбивається у зміні флуоресценції хлорофілу у фотосинтетичних мембранах клітин. Для розуміння цього взаємозв'язку досить нагадати, що поглинання кванта світла переводить молекулу хлорофілу в електронний збуджений стан, енергія якого в розчині за відсутності фотосинтезу переходить або в тепло, або у флуоресценцію. У фотосинтетичній мембрані енергія електронного збудження хлорофілу використовується в реакційних центрах для генерації потоку електронів в первинних стадіях фотосинтезу, необхідних для відновлення НАДФ і утворення АТФ. При активному фотосинтезі, коли всі реакційні центри перебувають у відкритому робочому стані, в умовах слабкого освітлення майже вся поглинена енергія світла використовується в процесі фотосинтезу. Тому інтенсивність флуоресценції хлорофілу в клітині набагато нижча, ніж в розчині. Якщо при яких-небудь діях порушується стан фотосинтетичних мембран, то реакційні центри переходять в неактивний (закритий) стан, відбувається припинення потоку електронів в первинних процесах фотосинтезу. У цих умовах поглинена енергія світла вже не може використовуватися у фотосинтезі, тому і флуоресценція хлорофілу зростає. Можна повністю вивести з робочого стану реакційні центри, наприклад, при дії інгібітора потоку електронів діурона. В цьому випадку флуоресценція сильно зростає і наближається до своїх максимальних значень. Закрити центри можна створюючи також надмірну освітленість клітин, коли відбувається світлове насичення фотосинтезу. Фотосинтетичний ланцюг перенесення електрона ніби захлинається від надлишку поглиненої світлової енергії, переводячи велику частину поглиненої енергії світла у флуоресценцію. Таким чином флуоресценція певною мірою корелює з фотосинтетичною продукцією клітин, визначеною класичними методами з відновлення СО2 за допомогою радіоактивних ізотопів 14C. На цьому принципі і базується інструментальне визначення фотосинтетичного апарата за допомогою індукції флуоресценції, що дозволяє виявляти стан рослин за різних умов їх існування.
Учні також ознайомилися із пристроєм для визначення забруднення повітря пилом, формальдегідом і органічними сполуками та провели виміри, які показали чистоту повітря Пуща-Водиці. Милувалися осінніми барвами природи, обговорювали питання, чому листя восени змінює колір, а дехто із присутніх навіть назбирав грибів.
Але було також явище, яке дещо засмутило учасників експедиції. Багато дерев, головно великих сосен, у цій чудовій зоні відпочинку киян було вирубано. Постає питання про доцільність і правомірність зазначених дій. Чи не заподіяно шкоди природі через таке старанне «господарювання»?
