Камера для культивирования почвенных водорослей

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ КАМЕРА ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ ПОЧВЕННЫХ ВОДОРОСЛЕЙ(71) Заявитель Учреждение образования Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины(72) Авторы Веремеев Василий Николаевич Храмченкова Ольга Михайловна Бачура Юлия Михайловна(73) Патентообладатель Учреждение образования Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины(57) 1. Камера для культивирования почвенных водорослей, содержащая две параллельные пластины, выполненные из прозрачного, не разлагаемого бактериями и грибами материала, жестко скрепленные с зазором между собой. 2. Камера по п. 1, отличающаяся тем, что зазор между пластинами составляет 0,10,4 мм. 3. Камера по п. 1, отличающаяся тем, что пластины жестко соединены между собой демпферами.(56) 1. ГОСТ 25336-82. Чашка биологическая низкая ЧБН-2 (Петри). 2. ГОСТ 25336-82. Колба коническая с цилиндрической горловиной. 3. ГОСТ 6672-75. Стекла покровные. Фиг. 1 Полезная модель относится к устройствам для культивирования почвенных водорослей и может быть использована в почвенно-альгологических исследованиях с целью изучения видового состава и количественных характеристик почвенных водорослей. Почвенные водоросли - совокупность нескольких экологических группировок водорослей, включающая наземные водоросли, которые при благоприятных условиях разрас 88632012.12.30 таются в массовых количествах на поверхности почвы, водно-наземные, разрастающиеся на поверхности постоянно влажной почвы, и собственно почвенные водоросли, населяющие толщу почвенного слоя. Количество водорослей в почве очень различно в зависимости от условий среды, в особенности от водного и солевого режима в почве, от наземной растительности, а в окультуренных почвах от агротехники. Большая часть почвенных водорослей относится к 4 отделам зеленые, сине-зеленые,диатомовые и желто-зеленые. Кроме того, в почве встречаются эвгленовые, эустигматофитовые, пирофитовые, золотистые и красные водоросли. Лабильность обмена веществ, высокая устойчивость против засухи, резких колебаний влажности и температуры, против недостатка и избытка света, засоленности почвы и некоторых других факторов объясняют широкое распространение почвенных и наземных водорослей и быстроту их разрастания и, соответственно, их активное участие в процессах, протекающих в почве. Так, почвенные водоросли участвуют в накоплении органического вещества в почве суммарная величина биомасс почвенных водорослей невелика (0,5-1 т/га), но вследствие динамичности они оказывают особое влияние на жизнь почвы. Значение синтезируемого водорослями органического вещества возрастает в тех случаях, когда в альгосинузиях присутствуют азотфиксирующие водоросли, способные фиксировать и вовлекать в биологический круговорот атмосферный азот. Водоросли оказывают большое влияние на другие компоненты почвенного яруса биогеоценоза. Благодаря прижизненным выделениям нити и клетки водорослей всегда окружены бактериями-спутниками и служат центрами образования микробных ценозов почвы. Большая часть их массы используется разнообразными деструкторами, извлекающими из их тел не только энергетический материал, но и ряд физиологически активных веществ,что усиливает общую биологическую активность почвы, повышает ее плодородие. Установлено повышение микробиологической активности почвы под влиянием водорослей ослабленные клетки водорослей служат объектами ассимиляции микроскопических грибов. Однако главная масса органического вещества водорослей поступает в трофические цепи и поедается разнообразными почвенными беспозвоночными. Чрезмерно важна роль водорослей в улучшении физико-химических свойств почвы. Так, например, ассимилируя углекислый газ, почвенные водоросли подщелачивают реакцию почвенного раствора. Противоэрозийная роль водорослей возможна благодаря двум факторам выделяемые водорослями слизистые вещества чехлов, влагалищ и клеточных оболочек склеивают почвенные частицы, а нитевидные водоросли механически оплетают почвенные частицы,предотвращая их распыление. Велика закрепляющая роль нитчатых водорослей в фиксации подвижной поверхности песков. В умеренной зоне водоросли препятствуют смыву и выдуванию почвенных частиц с полей. Водоросли биологически закрепляют на полях минеральные удобрения. На пониженных участках и в местах стока вблизи полей развиваются пласты водорослей, перехватывающие сток и фиксирующие какую-то часть минеральных солей. Водорастворимые пленки, играющие роль биофильтров, имеют положительное значение, поскольку их масса поступает в трофические цепи, а содержащиеся в ней вещества остаются в почве. Пионерная роль водорослей обнаруживается при биологическом освоении антропогенных безжизненных субстратов промышленных отвалов (зольных, шламовых, песчаных и угольных), лесных пожарищ, выработанных торфяников и других территорий, нарушенных хозяйственной деятельностью человека. 88632012.12.30 Водоросли оказывают воздействие и на высшие растения 1) водоросли прижизненно выделяют в окружающую среду различные вещества, которые имеют большое значение в системе почва - водоросли - растения (метаболиты водорослей могут обладать ингибирующей способностью, а также содержать вещества гормональной природы внеклеточные выделения водорослей могут содержать до 10-20 усвоенного углерода и до 60 фиксированного азота) 2) корням высших растений становится доступной часть веществ, утилизированных водорослями и находящихся в их клетках (экспериментально установлено,что корни растений могут поглощать из альгологического материала фосфор и серу). Почвенные водоросли могут служить тест-объектами как при определении потребности почвы в удобрениях, так и в испытании различных пестицидов, в частности оценки остаточной токсичности гербицидов в почве. Отмечена связь между развитием некоторых видов водорослей и отдельными факторами почвенной среды - влажностью, значениеми другими. Наиболее надежными индикаторами состояния почвы являются не отдельные виды водорослей, а их сообщества. Перестройка альгоценоза, обеднение его видового состава,изменение численности водорослей в почве могут служить показателями стойкого загрязнения почвы фитотоксическими веществами. Известно, что численность водорослей в почве отражает динамику элементов питания, а по их видовому составу можно судить о выходе эдафических факторов за пределы толерантности. Следовательно, почвенные водоросли, четко реагирующие на любые воздействия на почву, должны быть обязательно включены в почвенный мониторинг. Инструментально измеряемые физические и химические показатели почв характеризуют накопленные признаки и являются памятью почвы о произошедших изменениях,тогда как данные о живых организмах являются индикационными характеристиками современного режима почвы. Использование биологических методов диагностики и индикации необходимо для характеристики состояния почвы, оценки ее плодородия, степени трансформации и основано на быстрой реакции почвенных организмов на любые отклонения в окружающей среде от нормы. Процесс исследования почвенных водорослей состоит из следующих этапов сбор почвенного материала определение видового состава почвенных водорослей (качественный учет) количественный учет почвенных водорослей. При сборе образцов почвы соблюдают правила микробиологического исследования стерильность инструментов, правильность этикетирования и хранения образцов, сопутствующие анализы почвы и растительного покрова. Размер, число и глубину взятия почвенных образцов определяют задачами исследования. Методы, используемые в изучении качественного состава почвенных водорослей прямое микроскопирование свежеотобранных образцов, культуральные методы обработки. Недостатки прямого микроскопирования пробы почвы необходимо исследовать в течение 1-2 суток после отбора, невозможно определить виды, находящиеся в стадии размножения или покоя, крайне высока трудоемкость, невысока производительность,невозможно воспроизведение полученных результатов. Для культивирования и исследования почвенных водорослей используют устройство чашку Петри, выполненную в виде цилиндра из нейтрального прозрачного стекла с невысокими стенками и крышкой, наружный диаметр основания которой равен 100 мм,наружный диаметр крышки - 110 мм, высота основания - 20 мм 1. Выдерживает химические и термические режимы стерилизации. Исследуемые пробы почвы помещают в стерильные чашки Петри, на 2-3 день после посева в них помещают 5-6 покровных стекол (стекла обрастания) 2 и в увлажненном состоянии выдерживают на свету 12-15 суток, после чего методом микроскопирования определяют виды водорослей. 3 88632012.12.30 Для исследования почвенных водорослей используют также колбу коническую (Эрленмейера) с цилиндрической горловиной объемом 250 мл, изготовленную из стекла,имеющую диаметр горловины 341,5 мм и высоту 1353 12 мм 3. Определенное количество свежеотобранной почвы помещают в колбу, заливают водой и выдерживают на свету 8-10 суток. Водоросли, выросшие на стенках колбы и на поверхности воды, рассматривают под микроскопом и определяют имеющиеся виды. Однако известным устройствам для культивирования почвенных водорослей присущи общие недостатки. Их использование основано на создании постоянных условий с заданными параметрами для произрастания водорослей. Такие условия (никогда в полной мере не реализуемые в природе) позволяют определить большую часть почвенных водорослей,в том числе видов, находившихся в покоящихся состояниях, т.е. водорослевый потенциал данного почвенного образца. Техническая задача, решаемая заявляемой полезной моделью, заключается в создании камеры для культивирования почвенных водорослей, обеспечивающей получение натурной культуры почвенных водорослей, произрастающих в конкретных исследуемых почвах, для проведения экспресс-анализа видового состава, соответствующего данным,реальным почвенным условиям. Технический результат заявляемой полезной модели заключается в обеспечении благоприятных условий для поселения разных видов почвенных водорослей и исключения конкуренции между почвенными водорослями, бактериями, грибами и беспозвоночными животными в создании возможности изучения почвенных водорослей, вегетирующих здесь и сейчас, т.е. в данных почвенных условиях при данном сочетании факторов внешней среды (температура, влажность, сезон и пр.) в упрощении проведения последующего экспресс-анализа почвенных водорослей. Технический результат достигается тем, что камера для культивирования почвенных водорослей содержит две параллельные пластины, выполненные из прозрачного материала, не разлагаемого бактериями и грибами, и жестко скрепленные с зазором между собой. Зазор между пластинами составляет 0,1-0,4 мм. Пластины жестко соединены между собой демпферами. Камера для культивирования почвенных водорослей является полигоном для обрастания и представляет собой плоский капилляр, обеспечивающий разные условия на поверхности полигона обрастания и в зазоре, в котором создаются благоприятные условия для поселения разных видов водорослей. Скрепление пластин демпферами обеспечивает образование необходимого зазора между пластинами. Размеры одной из пластин, служащей основанием камеры, должны быть больше другой. Это объясняется удобством обращения с камерой, возможностью эффективного использования площади большей пластины. Выбор материала, из которого изготовлены пластины, обусловлен тем, что материал должен быть устойчив к коррозирующему воздействию почвенного раствора, почвенных ферментов, а также слизей, выделяемых в почву бактериями, водорослями, грибами и беспозвоночными. Материал должен быть износостойким и химически инертным, поддаваться предварительной и последующей стерилизации. Материал не должен терять свойств прозрачности за период экспозиции в почве за счет изменения свойств и структуры слагающего его вещества под действием излучений(солнечное, радиоактивное, ИК, УФ и прочее). Материал не должен быть привлекателен как субстрат жизнедеятельности для почвенных микроорганизмов. 4 88632012.12.30 Заявляемая полезная модель камеры для культивирования почвенных водорослей поясняется фигурами. Фиг. 1 - общий вид устройства. Фиг. 2 - вид сбоку. Камера для культивирования почвенных водорослей содержит (фиг. 1) пластину 1,служащую основанием, пластину 2, демпферы 3, жестко скрепляющие пластины 1, 2 между собой и обеспечивающие зазор 4 между ними. Соотношение геометрических размеров пластины 1 и пластины 2 соответственно составляет 31. Заявляемая камера для культивирования почвенных водорослей работает следующим образом. Камеру для культивирования почвенных водорослей размещают на поверхности почвы пластиной 2 вниз или торцевой поверхностью камеры и экспонируют в течение времени, достаточного для заселения (обрастания) камеры почвенными водорослями. Водоросли заселяют камеру с двух сторон. Мезофильные виды почвенных водорослей поселяются непосредственно на поверхности пластины 2. Гигрофильные виды находят благоприятные условия для поселения в зазоре 4 между пластинами 1 и 2, а также на поверхности камеры. Для культивирования почвенных водорослей возможно заполнение зазора 4 дистиллированной водой или соответствующим раствором. По истечении времени экспозиции камеру с наросшими почвенными водорослями извлекают из почвы и подвергают исследованию. Закрепление картины заселения почвенными водорослями осуществляют с помощью соответствующих фиксаторов или путем микрооптического сканирования на основе цифровых носителей. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.