Засіб визначення складу та кількісних характеристик фітонейстону

С 12 М 1/00 ЗАСІБ ВИЗНАЧЕННЯ СКЛАДУ ТА КІЛЬКІСНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ФГГОНЕЙСТОНУ Винахід відноситься до галузі пошука гідробіологічних методів вивчення фітонейстону, його ролі в екологічному метаболізмі водойми, абіотичних та біотичних умов утворення, які дадут можливість застосовувати цю екологічну групу в систему біомоніторінгу водойм різних типів. При дослідженнях водоростей існують різні методи збору та вивчення, тому їх вибір визначається еколого-морфологічною своєрідністю представників різних екологічних утрупувань та різноманітністю задач дослідів. З метою вивчення видового складу фітопланктону поверхневих шарів води проби збирають черпанням води в посудину визначеного об'єму [1; 2). Потім проби концентрують осадочним методом (зразки фіксують и відстоюють 15-20 днів в темному місці шляхом відсасування середнього шару води скляною трубкою) та меіодом фільтрації (коли не фіксовані зразки фільтрують крізь "попередні", бактеріальні фільтри) [2]. Але ці методи збору нейстону не дозволяють з достатнього мірою вірогідності визначати склад та кількісні характеристики гідробіонтів поверхневого шару. Для відбору зразків нейстону була використана багатоярусна планктонно-пейстонну сітка для вивчення гідробіонтів в шарах води 0-5, 5-25, 25-45, 45-65, 65-85 см та нейстонний трал для відбирання нерухливих нейстонТів [3]. Наступним епатом дослідів є мікроскопічний аналіз, коли матеріал вивчають в живому та фіксованому виді за допомогою світлового мікроскопа з використанням різних систем окулярів та об'скіивів і методом фазового контраста, з дотриманням звичайних правил мікроскопії. Для мікроскопічного аналізу готують препарати: на предметне скло наносять краплю рідини та покривають ії покривним скельцем [І]. При кількісних дослідах клітини водоростей підраховують на спеціальних рахувальннх скельцях, рахувальних камерах Нажотта (об"єм 0,01 см3), Горяєва (об^єм 0,9 мм2) та ін., на поверхню яких штемиель-шпеткою виїначеного об'єму (більшість 0,1 см-1) наносять краплю води із ретельно перемішаної проби. Перерахунок чисельності водоростей на І л води проводить по формулі: A N = kn 1000 a v V, де: N - кількість організмів в 1 л води; k - коефіцієнт, який показує во скільки разів об'єм рахувальноі камери менше 1 см3; п - кількість організмів виявлених на проглянутих доріжках; А - кількість доріжок в рахувальній камері; а - кількість доріжок, на яких проводили підрахунок водоростей; v - об'єм концентрованої проби; V - об'єм відібраної проби. Обов'язково проводять повторний підрахунок [2]. Дані чисельності та розмірні характеристики водоростей (стереометричний мегод) дозволяють отримати значення біомаси рахувально-об'ємним способом. Результати таких дослідів дозволяють характеризувати кількісні відносини різних компенеитів біоценозу, закономірності розподілу водоростей в різних біотопах однієї водойми, сезоной та багаторічної динаміки розвитку водоростей і т.п. Але всі ці методи не дозволяють розділити типово і нетипово нейстонні форми, наявність яких вказувалась неодноразово[ 4; 5]. При дослідженні активної поверхні "ріка-атмосфера" використовували нейстонний чарункуватий екран (НЕК-50) для мікрошару 150мкм, який був виготовлений з нейлонового сита з кроком 1,5 мм, натягнуїох о на металеву раму 50x50 см. Принцип роботи цього приладу полягав у 37*атності чарункового полотна захоплювати при піднятті з води верхню плівку рідини. На борту судна чарунковий екран розташовували вертикально і вода, яку затримали чарунки стікала в склянку [6]. Цей метод був найближчий до засобу відбору зразків фітонейстону, тому що дозволив виділити не тільки піко- та наношіанкюнні Ін.). Але цей засіб має недоліки: в зразках фітонейстону трапляються як типово г нейстонні, так і факультативні форми, тому при камеральній обробці необхідно аналітично чітко розмежувати водорості поверхневої плівки води і нижче розташованих шарів, що в умовах ліміту інформації про цю екологічну групу зробити неможливо. Це ускладнюється тим, що частка нетипових нейстонтів збільшується під час штормових явищ в умовах морської водойми та швидкопоточних річок. В основу винаходу поставлене завдання створення засобу визначення складу та кількісних характеристик фітонейстону, в якому нативні проби перед проведенням мікроскопічного аналізу відстоюють, за рахунок цього з відібранного матеріала виділяються типово нейстонні водорості, які виділяються високою чутливістю до забрудників різної хімічної природи, завдяки чому вони можуть буги використовані в біоіндикацІїта біомоніторінзІ водних об'єктів. Поставлене завдання вирішується тим, що визначення складу та кількісних характеристик фітонейстону, яке складається з відбирання проби чарункуватнм екраном одноразовим торкання поверхневої плівки води, її концентрації, ретельного перемішування та відбирання штемпель-піпеткою краплі суміші, яка розташовується на предметному скельці або рахунковій камері під покривним скельцем, для подальшого проведення мікроскопічного аналізу складу та дослідження кількісних характеристик, згідно з винаходом концентровану пробу відстоюють в скляних посудинах з широкою верхньою частиною объемом 251000мл при природному освітлені протягом 2-3 хвилин, потім на поверхню рідини накладають покривне скельце, яке з краплями рідини поверхневої плівки розташовують на предметному скельці або на рахунковій камері. Приклад 1. Визначення видового складу, чисельності та біомаси фітонейстону узбережної ділянки Азовського моря в районі міста Маріуполя. Відбір нативних зразків фітонейстону проводять згідно з відомою методикою [6] об'ємом 1л, після чого проби концентрують до 25 мл крізь бактеріальний фільтр, що було пов^язано з дрібними розмірами альгооб^ектів. Потім концентровану рідину з типовими і нетиповими нейстонтамн перемиггують і розташовують в чашках ПетрІ і залишають на 2 хвилини для відстоюваня при денному освітлені. Після закінчення терміну на водну поверхню накладають покривне скельце і з краплями поверхневого шару води переносять на рахувальну камеру Нажотта, на якій проводять кількісний аналіз і визначення видів типових нейстонтів за відомими методиками [1; 2]. Технічні результати представлені в таблиці 1. Таблиця 1. Таксон Тривалість відстоювання, хвилини 2 3 Чисель- Біомаса Чисель- Біомаса мг/л мг/л ність, ність, тис. л/л тис.кл/л 1 2 3 4 5 1000 0,33 900 0,30 Gloeocapsa minuta (Kiitz.) Holltrb. / 8 500 0,67 8 000 0,63 minuia Oscillatoria niiida Schkorb. 12 500 1,63 12 500 1,63 Golenkini op sis soli tari а (Ко rsch.) 2 000 0,16 2 І00 0,17 Korsch. Dictyosphaerium pulckellum Wood. 11 000 1,44 11 050 1,45 Chlorella vulgaris Beijer. 1 800 U7 1 500 0,97 0,02 1 700 CYANOPHYTA Merismopedia glauca (Ehr.) Nug. f. glauca CHLOROPHYTA Lagercheimia genevesis (Chod.) Chod Monoraphidium arcuatum (Korsch.) 1500 Hindak M. contortum ( Thur.) Кот,-Leg, 5 000 17 000 0,02 0,14 0,51 4 800 15 000 0,13 0,45 Продовження таблиці 1 1 2 3 4 5 Hyaloraphidium contorium Pasch. et 1 500 0,07 1 000 0,05 Chaetoceros borgei Lemm. 3 500 (,53 3 600 1,57 Nilzschia tenwrosiris Мет. s.l. 10 000 1,89 9 800 1,85 Невизначені форми 27 500 0,03 27 500 0,03 Korsch. van temdssimum Korsch. В A CILLARIOPH YTA З таблиці видно, що в осінніх пробах домінують зелені водорості, кількість видів яких дорівнює 7, тоді як до синьозелених належить 3 вида» а до діатомових 2 вида. Також виділяется група водоростей, видову приналежність яких визначити не можливо. До неї належать водорості з шаруватими поодинокими клітинами дрібних розмірів ( до 1 - мкм) зеленого, маслинового кольору, вміст клітин гомогений. Ця група домінує по чисельності, але внаслідок дуже дрібних розмірів вони не мають великих значень біомаси. Домінуючими по біомасі були діатомові. Всі виділені види відносилися до типово нейстонних форм і мали різні морфологічні утворення для існування на розподілі "вода-атмосфера". Приклад 2. Проби фітонейстону, відібрають, сконцентрують до 25 мл і перемішані як вказано в прикладі і наливають в чашку Петрі і залишають відстоюватися на 3 хвилини при денному освітлені, після чого виконують аналізи складу і кількості як у попередньому прикладі. Технічний результат дослідів зведений в таблиці І. Дані експерименту статистично вірогідно не відрізняються від даних дослідів з терміном відстоювання в 2 хвилини. Приклад 3. Вивчали вплив фактору коливання води на кількість водоростей нейстону в поверхневій плівці води. Моделювання хвильових процесів здійснюють на лабораторному апараті для встряхуваня АВУ-бс протягом 5, 10, і5 хвилин при частоті 100-150, контроль - варіант без коливання суміші типових и нетипових нейстонтів. Нативні зразки відбирають як в прикладі К концентрують до 10, 25, (000 мл, потім виконують всі оперпаци як ь прикладі І. Визначена кількість клітин водоростей (тис. кл/мл) в проведених експериментах наведена в таблиці 2. Таблиця 2. Тривалість коливання, хвилини Варіант експерименту7 5 10 15 контроль 54,7 ± 23,50 54,7 ± 9,03 53,0 ±21,69 дослід (об'єм 59,0 ± 29,30 57,9 ±30,12 57}0 ± 25,54 54,0 ±26,80 40,3 ±23,82 33,0 ± 18,71 55,1 ±26,95 41,2 ±25,11 36,5 ± 18,90 10 мл) ДОСЛІД (об'єм 25 мл) л ДОСЛІД (об єм 1000 мл) З даних таблиці видно, що в дослідних варіантах при коливанні суміші протягом 5 хвилин кількість клітин зменшується, тобто з водної поверхні зникають нетипово нейстонні організми. Збільшення часу експерименту призводить до зменшення кількості фітонейстону. Внаслідок чого можно зробити такі висновки, що в нативних умовах при підсиленні хвильових процесів кількість нетипово нейстонних форм в поверхневому шарі зменшується і в досліджуваному біотопі залишаються лише організми, які мають спеціфічні утворення для кріплення до поверхневої плівки води. Слід відмітити, що вірогідно впливає фактор об'єму рідини, яку відстоюють і його зменшення ( Ї0 мл) призводить до перемішування поверхневої плівки з нижчерозташованими шарами води та підвищення кількості нетипових нейсгонтів. Також досить великі концентрації водоростей в малому об^ємі води впливають на їх кількість в поверхневій плівці. Приклад 3. Вивчали вплив режиму освітлення (постійне освітлення при інтенсивності 15 тис. лк, повне затемнення при інтенсивності світла нижче Ї0 лк, змінне освітлення при середній інтенсивності 3±2,75 тис. лк) на кількісні характеристики предстаників домінуючих відділів .водоростей нейстону (Cyanophyta, Chlorophyta, Bacillariophyta). Технічні результати експерименту наведені в таблиці 3 (чисельність водоростей представлена в тис. кл/мл). Таблиця 3. Таксон Час експозиції, хвилини ЗО 10 60 повне затемнення Cyanophyta 1,36 ±0,56 1,56 ±0,64 1,40 ±0,56 Chlorophyta 3,08 ± 1,28 132 ±0,36 1,00 ±0,28 Bacillariophyta 0,50 ±0,13 0,37 ± 0,09 030 ± 0,05 постійне освітлення Cyanophyta 1,36 ± 0,56 1,92 ±0,76 1,96 ±0,80 Chlorophyta 2,56 ±1,04 336±136 2/72 ± 1,12 Bacillariophyta 0,48 ±0,12 034 ± 0,07 032 ± 0,06 змінне освітлення Cyanophyta 2,48 ±1,48 2,12 ±0,84 1,96 ±0,80 Chlorophyta 2,16 ±0,92 2,92 ±1,24 2,84 ±1,16 Bacillariophyta 0,44 ±0,10 0,46 ±0,12 0,33 ± 0,06 З даних таблиці можна зробити висновки, що режим освітлення та тривалість експозиції в дослідних варіантах впливас на структуру угрупування фітонейстону. Так, в експериментах з повною відсутністю світла в поверхневій плівці води зменшувалась кількість представників всіх відділів фітонейстону. При постійному освітленні на 30 хвилину кількість синьозелених та зелених водоростей зростала, тоді як діатомові зменшували свою кількість, але вже на 60 хвилину експозиції переваїу в угрупуванні мали лише представники Cyanophyta, Змінне освітлення призводило до збільшення частки представників відділу Chlorophytay а кількість Cyanophyta та Bacillariophyta зменшувалась невірогідно. Тобто, змінне освітлення при невеликій інтенсивності світла найбільш сприятливе для знаходження фітонейстонтів в поверхневій плівці. Також зменшення часу експозиції призводить до утворення стійкого мікрошару живої речовини, в якому частка всіх домінуючих систематичних груп аналогічна природним показникам. Тому оптимальною тривалістю видстоювання натквних концентрованих зразків враховували 2-3 хвилини. Запропонований метод визначення альгологічного складу та кількісних характеристик фітонейстону дозволяє легко оцінювати частку типових та нетипових нейстонтів, визначати вертикальний мікророзподіл водоростей в межах поверхневого шару води, а також надає можливості використання фітоненстону при біоІндикації та біомоніторінзі водних об'єктів різних типів. Він не потребує спеціальних приладів тому дуже зручних при дослідах в умовах експедицій. Список використованої літератури: 1. Топачевский А. В., Масюк Н.П. Пресноводные водоросли Украинской ССР. - К.: Вища шк., 1984. - 336с. 2. Водоросли. Справочник/ Вассер СП., Кондратьева Н.В., Масюк Н.П. и др. -К.: Наук, думка, 1989.-608с. 3. Зайцев Ю.П. Морская нейстонология. - К.: Наук, думка, 1970. - 263с. 4. Сиренко Л А., Шевченко Т.Ф. Водоросли иейстона днепровских водохранилищ//Гидробнол. ж., 1993. -№ 6. -С.З-І2. 5. Лялкж Н.М. К изучению фитонейстона шельфовой зоны Азовского моря//Альгология,1998. - 8. № 2. - С. 140-145. 6. Зайцев Ю.П., Александров Б.Г*., Гарковая Г.П., Павленко А.Д., Русиак Е.М. Активная поверхность "река-атмосфера" как специфичный биотоп// Гидробиол. ж., 1989. - 25, №6. - С. 23-24 (прототип).