Каспийское море уникальный внутренний водоем, где в силу ряда техногенных причин нарастание концентрации токсических веществ, в том числе тяжелых металлов идет особенно быстрыми темпами, что создает проблему в процессе формирования первичной продукции морских вод. Фотосинтетическая активность планктонных водорослей - основной показатель уровня продукционных процессов водных экосистем. Хлорофилл, находящийся в фотосинтетических мембранах, служит своего рода природным датчиком состояния клеток растений. Важным информационным источником о характере функционирования фотосинтетического аппарата является процесс замедленной флуоресценции. Связь фотосинтетических характеристик с продукционными позволяет производить количественные оценки токсических эффектов.
Исследовалось действие солей Ni,Cd и Cu на индукцию замедленной флуоресценции планктонных водорослей. Учитывая известные данные о концентрациях ингибирующих рост и развитие микроводорослей, при постановке опытов были выбраны концентрации, мг/л: меди - 0,1; кадмия - 0,05; никеля - 0,03. Объектом исследования было сообщество зеленых микроводорослей прибрежной зоны Западного Каспия.
У контрольных образцов интенсивность индукционной кривой замедленной флуоресценции с ростом темнового периода достигает максимума к 25 минутам при темновой адаптации 20 минут. После воздействия ионами Ni максимальное значение индукционной кривой повышается в среднем на 30%. Известно, что ионы никеля обладают токсическим действием на фотосинтетический аппарат, инактивируют фотосистему II (ФСII).
Заметно ингибирующее действие на фотосинтез микроводорослей солей меди и кадмия. При действии ионов Cd и Cu индукционные кривые по сравнению с контрольными имеют максимальное значение в 2-3 раза выше, а стационарный уровень выше в 1,5 - 2 раза. Известно, что ионы кадмия могут разрушать хлорофилл, подавлять работу ФС II, ингибируя процессы происходящие на донорной стороне ФС II. Уменьшение потоков электронов к окисленному реакционному центру ФС II увеличивает время жизни окисленных состояний переносчиков и вероятность обратного переноса электронов, повышая, тем самым, выход замедленной флуоресценции.
Функционирование реакционных центров ФСII направленно изменяется под действием внешних факторов, и это отражается на первичной продуктивности, биомассе и физиологическом состоянии растительного организма. Развитие флуоресцентных методов представляется перспективным для контроля за физиологическим состоянием растительного организма уже на ранних стадиях воздействия антропогенных и техногенных факторов.