Будущее уже здесь: голограммы могут помочь экологии

Ученые ТГУ придумали, как с помощью цифровой голографической камеры определять уровень загрязнения водоемов. Помещенная в воду камера сможет исследовать размеры планктона и других частиц, их скорость, форму, количество особей и другие параметры. По этим данным будут сделаны выводы о состоянии водоемов и их биологическом разнообразии.

— От обычной фотографии она [голограмма] отличается тем, что мы можем полностью восстановить информацию о волне, прошедшей сквозь объем [среды], а это значит – имеем всю информацию о маленьких частичках или организмах, которые в этой среде находились, – объяснил первый проректор ТГУ, заведующий лабораторией радиофизических и оптических методов изучения окружающей среды РФФ Виктор Демин.

Мы уже рассказывали, как с помощью оптической голографии в ТГУ придумали инновационный способ осмотра авиационных стекол. Голография дает возможность исследовать объекты в самых разных средах. Теперь на очереди морские частицы – планктон, пузырьки газа, капли нефти – все, что может находится в воде.

Исследование планктона помогает экологам ответить на целый ряд вопросов. По многообразию видов можно понять, насколько динамична экосистема – развивается она или деградирует. Этот же критерий дает представление и о разновидности других обитателей водоема и помогает спрогнозировать, какой будет улов у рыболовных судов. По поведенческим реакциям планктона и его внешнему виду можно оценить экологическое состояние водоема и диагностировать загрязнение даже на ранних стадиях.

Вместе с голографической камерой под водой устанавливаются дополнительные датчики – температуры, давления и проводимости. Это позволяет собрать больше информации и сделать комплексные выводы.

Томские радиофизики пошли дальше лабораторных экспериментов, поучаствовав в международной экспедиции на судне «Академик Мстислав Келдыш» в Арктике. Кроме основной цели экспедиции – исследования газогидрантов при таянии вечной мерзлоты, – томские ученые выполнили и свою собственную задачу. Они успешно протестировали оборудование и методы ТГУ для исследования особенностей планктонных и других частиц в окрестностях выхода метана.

— В районе Восточно-Сибирского моря мы зарегистрировали пузырьки газогидрата, которые выходят со дна на поверхность. В них сконцентрирован метан, который создает парниковый эффект и влияет на глобальное потепление. Раньше это делали при помощи видеокамеры и не могли фиксировать пузырьки меньших размеров. Если их не учитывать, эмиссия метана может быть посчитана с ошибкой, — пояснил заместитель заведующего лабораторией радиофизических и оптических методов изучения окружающей среды РФФ ТГУ Алексей Ольшуков. — Сейчас одна из задач — проследить, как выбросы метана влияют на поведение планктона.

Цифровая голографическая камера дает возможность исследовать планктон в среде обитания и получать конкретные результаты, которые в реальном времени передаются на оборудование на суше. За время экспедиции ученые получили множество голограмм. Их еще предстоит кропотливо изучить и дополнить данными из следующих экспедиций. Представить итоговые результаты ученые планируют уже через пару лет.