Учёные ТГУ: голографические камеры и подводные обсерватории

Учёные ТГУ планируют использовать свою разработку в подводных обсерваториях. Голографические камеры смогут в реальном времени следить за состоянием планктона, благодаря чему можно будет выявлять загрязнения водных объектов на ранних стадиях.

По словам томских учёных, химический анализ пробы воды часто не показывает полную экологическую картину. Существует множество погрешностей, которые мешают проведению точного анализа. Например, предельно допустимые концентрации установлены не для всех веществ, загрязняющих водоёмы. Также никто не может предугадать, какие реакции возникнут при попадании в воду каких-либо соединений. И неизвестно, насколько эти реакции будут токсичны. Учёным также необходимо отслеживать концентрацию в воде нового класса загрязнителей — микро- и нанопластика.

Самым точным способом выявления степени загрязнения водных объектов является анализ реакций проживающих в нём живых организмов. Учёные ТГУ назвали идеально подходящий организм для этой роли — планктон. По сравнению с другими организмами он «здесь и сейчас» реагирует на изменения среды, а также играет очень важную роль в пищевой цепи.

Для того чтобы изучать планктон, учёные ТГУ разработали специальную цифровую голографическую камеру (DHC). Она позволяет получать не обычное изображение, а 3D-картину частиц, обитающих в толще воды. Благодаря такой съёмке учёные получают информацию о положении, размерах, концентрации, форме и поведении планктона. Кроме того, голографическая камера классифицирует планктонные организмы. Этот способ никак не влияет на микроорганизмы, прибор их не беспокоит, а учёные не вылавливают с помощью сетей, как это происходит при проведении традиционных исследований.

Реакции и расшифровка

Одной из реакций планктона является фототропный ответ. По тому, как именно планктон реагирует на «привлекающий» свет, можно определить нарушение благополучия экосистемы и даже возможное зарождение экологической катастрофы всего за несколько минут.

Есть ещё один способ — анализ Фурье-спектров временных рядов концентрации планктона. Исследование также поводят с помощью голографической камеры, но в этом случае учёные анализируют биоритмы планктона. Таким образом выявляют загрязнение воды микропластиком и другими загрязнителями в течение 72 часов.

Планы по использованию

Оборудование тестировали на Карском и Баренцевом морях, также голографическую камеру использовали на Байкале, в Кольском заливе и на Чёрном море. Проверки прошли успешно, а оборудование может работать во всех условиях.

Учёные ТГУ планируют использовать голографические камеры в подводных биоиндикационных обсерваториях на базе DHC, чтобы не только обнаруживать возможные загрязнения, но и предотвращать их до наступления экологических катастроф. Создание таких баз в портах, в акваториях Камчатки, Арктики, Сочи и Сахалина, на добывающих платформах и так далее позволит следить за состоянием водоёмов в реальном времени и быстрее реагировать.

Ранее Бабр писал, что учёные Томского госуниверситета запускают новую программу для подготовки специалистов в сферах микробиологии и биотехнологии. Для обеспечения технологического развития биоэкономики страны выпускники программы смогут создавать лекарственные средства из растений и микроорганизмов, а также продукцию для сельского хозяйства и для пищевой отрасли.

Фото: news.tsu.ru