В работе приведены данные о суточном и сезонном изменении притока солнечной радиации на рабочую поверхность фотобиореактора. Полученные результаты близки к справочным данным, указанным в литературе для г. Севастополя географическая широта 44,5° за 1966 г. и 1988 г. Измерения проводились с сентября 2019 г. по июнь 2020 г. включительно на базе отдела биотехнологий и фиторесурсов Федеральный исследовательский центр «Институт биологии южных морей имени А. О. Ковалевского» г. Севастополя. В качестве измерительного устройства использовали ранее разработанный автоматический датчик освещённости на базе микроконтроллера Arduino. Основным элементом датчика являлся CdS фоторезистор GL125. Показано, что максимум поглощения фоторезистора приходится на 593 нм, чувствительность в 1,2 раза выше, чем у люксметра. Для пересчёта единиц освещённости в облучённость использовали солнечные спектры при различной высоте над горизонтом для географической широты г. Севастополь. Усреднённый коэффициент перевода клк в Вт/м2 для используемого фоторезистора составил 4,26. Определены количества энергии ФАР в синем, зелёном и красном диапазонах солнечного спектра. Показано, что для наших условий зимой количество красных лучей в солнечном свете в 1,22 раза выше, при этом в синей части наблюдается убыль световой энергии в 1,5 раза. При оценке предельной продуктивности культуры микроводорослей использовали средние значения калорийности 21 кДж/г и КПД фотобиосинтеза 5,58 %. За период наблюдений минимальная величина урожая отмечена за декабря - 133 г СВ/м2, а максимальная за июня - 824 г СВ/м2. Полученные результаты можно рассматривать как некие предельные значения, которые могут использоваться при проектировании промышленных производств микроводорослей на территории южных регионов России.
солнечный спектр, моделирование, ФАР, предельная продуктивность, КПД фотобиосинтеза
1. Torzillo G., Sacchi A., Materassi R., Richmond A. Effect of temperature on yield and night biomass loss in Spirulina platensis grown outdoors in tubular photobioreactors. J. Appl. Phycol, 1991, vol. 3, pp. 103-109.
2. Markager S., Sand-Jensen K. Patterns of night-time respiration in a dense phytoplankton community under a natural light regime. J. Ecol. 1989, vol. 77, pp. 49-61.
3. Геворгиз Р.Г., Малахов А.С. Пересчёт величины освещённости фотобиореактора в величину облучённости. Севастополь: ООО «Колорит», 2018, 60 с.
4. Клешнин А.Ф. Растение и свет: теория и практика светокультуры растений. М.: Изд-во АН СССР, 1954, 460 с.
5. Чекушкин А.А., Лелеков А.С., Тренкеншу Р.П. Моделирование суточных колебаний освещённости в районе г. Севастополя. Актуальные вопросы биологической химии и физики, 2018, т. 3, № 3, c. 547-552.
6. Геворгиз Р.Г., Щепачев С.Г., Король О.Н. Предельная оценка продуктивности микроводорослей в условиях естественного и искусственного освещения. Экология моря, 2010, спец. вып. 80, c. 29-33.
7. Справочник по климату СССР. Вып. 10. Украинская ССР. Часть 1. Солнечная радиация, радиационный баланс и солнечное сияние. Л.: Гидрометиздат, 1966, 124 с.
8. CdS Photoresistor Manual. GL125 Series Photoresistor. URL: https://opencircuit.nl/ProductInfo/1000662/GL12528-Datasheet.pdf.
9. Ефимова Т.В. Влияние спектрального состава света на содержание пигментов в клетках микроводорослей. Морской экологический журнал, 2011, отд. вып. № 2, c. 22-28.
10. Козел Н.В., Доманский В.П., Мананкина Е.Е., Адамчик К.О., Дремук И.А., Савина С.М. Влияние спектрального состава светодиодного излучения на структуру фотосинтетического аппарата Spirulina platensis. Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі, 2015, № 2, c. 44-49.
11. Белянин В.Н., Сидько Ф.Я., Тренкеншу А.П. Энергетика фотосинтезирующей культуры микроводорослей. Новосибирск: Наука, 1980, 136 с.
12. Научно-прикладной справочник по климату СССР. Вып. 10. Украинская ССР. Серия 3. Части 1-6. Многолетние данные. Л.: Гидрометиздат, 1988, 224 с.
13. Benavides A.M.S., Ranglová K., Malapascua J.R., Masojidek J., Torzillo G. Diurnal changes of photosynthesis and growth of Arthrospira platensis cultured in a thin-layer cascade and an open pond. Algal Research, 2017, vol. 28, pp. 48-56.
