Устройство для культивирования мелких водных организмов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МЕЛКИХ ВОДНЫХ ОРГАНИЗМОВ, включающее сосуд в форме сферы и приспособления для подачи и слива водной среды с организмами, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью обеспечения в процессе культивирования точного количественного подсчета организмов и возможности определения биологического состояния комплекса популяций организмов в условиях замкнутой экологической среды, сосуд состоит из двух полусфер, установленных с образованием между ними щели, расположеннойв горизонтальной плоскости, и оснащенных с наружной стороны кольцевыми поясками, кольцевой поясок верхней полусферы расположен горизонтально со смещением относительно ее края, а кольцевой i поясок нижней полусферы закреплен (Л по ее краю лаклонно к горизонтальной оси симметрии, при этом кольцевые пояски соединены между собой с образованием канавки, сообщенной с полостью сосуда через щель.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (5D 4 А 01 К 61/00 67/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ., К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ .СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ11Й (21) 3743607/28-13 (22) 24.05.84 (46) 23. 11. 85, Бюл. № 43 (71) Институт гидробиологии АН УССР (72) M.È.Êóçüìåíêî, Н.А.Луценко и B.Â.Êàçèìèð÷àê. (53) 639.331(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 925279, кл. А 01 К 61/00, 1980.

Баранов С,А., Глазачева И.В, Метод проточно-.накопительного куль- тивирования одноклеточных водорослей. — Труды ВНИИПРХа, т. Х1У, 1966, с. 271-272,. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МЕЛКИХ ВОДНЫХ ОРГАНИЗМОВ, включающее сосуд в форме сферы и приспо.собления для подачи и слива водной среды с организмами, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью обеспечения в процессе культивирования точного количественного подсчета организмов и возможности определения биологического состояния комплекса популяций организмов в условиях замкнутой экологической среды, сосуд состоит из двух полусфер,. установленных с образованием между ними щели, расположенной в горизонтальной плоскости, и оснащенных с наружной стороны кольцевыми поясками, кольцевой поясок верхней полусферы расположен горизонтально со смещением относительно ее края, а кольцевой поясок нижней полусферы закреплен по ее краю наклонно к горизонтальной оси симметрии, при этом кольцевые пояски соединены между собой с о6разованием канавки, сообщенной с полостью сосуда через щель.

1 1

Изобретение относится к культиви- рованию водных организмов в искусстI венных условиях, в частности к устройствам для культивирования мелких водных организмов, и может быть применено в гидробиологии, экологии и водной токсикологии.

Целью изобретения является обеспечение в процессе культивирования точного количественного подсчета организмов и возможности определения биологического состояния комплекса популяций организмов в условиях замк-. нутой экологической среды. . Использование предлагаемого устройства позволит изучить ряд научноприкладных вопросов гидробиологии, 1 одной токсикологии и биотехнологии, искусственных экологических систем, особенно при разработке саморегулирующихся искусственных экологических систем, а также вопросов биологического равновесия, биологической продуктивности, определения самостоятельной способности воды в искусственных экологических системах и, в том числе, влияния биоценозов искусственных экологических систем на газовый состав воздушной среды в закрытых экологических системах.

На фиг. 1 схематично изображена структурно-функциональная схема работы устройства для культивирования мелких водных организмов; на фиг. 2 — предлагаемое устройство в рабочем положении, поперечный разрез; на фиг. 3 — то же, план (без систем контроля параметров его экологической среды); на фиг. 4— то же, в положении для количественного подсчета организмов в популяциях, поперечный разрез.

Устройство содержит сосуд 1 (фиг. 1) в виде полой герметической сферы.

Сосуд 1 образован из двух полусфер — нижней 2 и верхней 3 (фиг. 2 — 4), установленных с образо ванием между ними щели 4, расположенной в горизонтальной плоскости.

Полусферы 2 и 3 на обращенных один к другому участках имеют с наружной стороны кольцевые пояски 5 и 6, при этом поясок 5 закреплен по краю полусферы 2 наклонно к горизонтальной оси симметрии, а поясок 6— горизонтально со смещением относи192758 2 тельно края полусферы 3 и образует кольцевой выступ 7.

Кольцевые пояски 5 и 6 соединены с образованием кольцевой канавки 8, сообщенной с полостью сосуда 1 посредством щели 4.

Между кольцевыми поясками 5 и 6 расположена уплотнительная прокладка 9, а снаружи их размещены прижимные кольца 10 и 11, 15

Для соединения кольцевых поясков 5 и 6 предусмотрены болты 12 (фиг.2), которые стягивают пояски 5 и 6, уплотнительную прокладку 9 и прижимные кольца 10 и 11.

B нижней полусфере 2 расположены водосливной патрубок с вентилем 13 и воздушная вентиляционная трубка с вентилем 14, верхний конец которой расположен внутри сосуда 1 на уровне щели 4.

Полусферы 2 и 3 с кольцевыми поясками 5 и 6 выполнены из стекла. Наиболее подходящим для этих целей является увиолевое стекло или оргстекло. Сосуды 1 изготавливают с полезным рабочим объемом 2500-.5000 мл.

Устройство оснащено системой контроля параметров экологической среды внутри сосуда 1 (фиг. 1 и 3), состоящей из датчика 15 температуры воды, датчика 16 температуры воз-. духа, датчика 17 влажности воздуха и датчика 18 давления воздуха. Датчики 15 -- 18 связаны с преобразователем 19 сигналов, который, в свою очередь, связан с устройством 20 регистрации и преобразования информации о параметрах экологической среды,. Преобразователь 19 предназначен для преобразования электрических сигналов датчиков 15 — 18 в цифровой двоичный код. Конструктивно он представляет собой типовой аналогоцифровой преобразователь в интегральном исполнении.

Устройство 20 регистрации и пре- образования информации предназначено для записи на одном из видов носителя информации (перфолента или магнитная лента} и отображения в визуальной форме значений контролируемых параметров экологической среды. Конструктивно устройство 20 представляет собой в зависимости от используемого носителя информации . перфоратор или накопитель на магнит-,. ной ленте и блок согласования соот3 1 ветствующей конструкции (промышленного образца) с преобразователем сигналов. Для отображения информации используются типовые знаковые .элементы для отображения информации в десятичной системе счисления, управляемые дешифратором двоичного кода в десятичный. Для проведения исследований сосуд располагают в гнездах перфорированной подставки 21. (фиг. 2 и 9)..

Конструкция устройства сосуда для культивирования мелких водных организмов представляет миниатюрную модель биосферы, выполненную в виде замкнутой экологической системы (фиг. 1).

При биологическом равновесии и стабилизации системы энергией светового потока и потоком тепловой энергии (т.е. при оптимальном све. товом и температурной режимах) биокомплекс популяций организмов в та- кого типа замкнутых экологических системах может существовать довольно долгий промежуток времени (фиг. 1).

Устройство используют следующим образом.

Отбирают со дна пруда, озера или ,реки слабоуплотненный мелкодисперсный ил. В лаборатории его тщательно перемешивают и определяют его состав: содержание влаги, сухого вещества, золы, органических веществ, количество биогенных веществ и микроэлементов, путем микроскопирования определяют его видовой состав и путем разбавления с последующим посевом на питательной среде количество микроорганизмов.

После определения физико-химического показателя и видового состава отбирают навески по 420 г и помещают их в нижнюю полусферу 2. Туда же доливают 1200 мл отстоянной водопроводной воды. Между кольцевыми поясками 5 и 6 вставляют уплотнительную прокладку 9 и .посредством прижимных колец 10 и 11 и болтов 12 (фиг. 2 — 4) сосуд 1 герметизируют.

После герметизации .сосуда 1 вентили 13 и 14 закрывают и ставят

его в гнезда перфорированной подставки 21 (фиг. 2), После размещения сосудов 1 в гнездах перфорированной подставки 21 задают необходимый температурный .и световой режимы с соответствующим

192758 4 фотопериодом, причем все сосуды 1 должны находиться в условиях одного и того же температурного и светового режимов. Через 100-120 дней устанавливается биологическое равновесие за счет. жизнедеятельности организмов и собственного круговорота веществ в созданной, таким образом, замкнутой экологической системе при стаби. лизации ее потоками световой и тепловой энергии (фиг. 1).

Кроме того, в отличие от взятого из природных условий комплекса биоценоза популяций организмов биоценозы популяций организмов предлагаемой замкнутой экологической системы можной создавать искусственным путем.

Для этого в расположенные в гнездах перфорированной подставки 21

20 загерметизированные стерильные сосуды 1 через патрубок с открытым вентилем 14 (вентиль 13 тоже открыт) заливают во внутрь сосуда 1 пробы отдельно выращенных чистых культур р5 отдельных видов организмов, создавая таким образом "полиаксеническую" замкнутую экологическую систему с известным набором числа видов организмов. Путем многократного пересева взятых из природных экосистем организмов и помещением в сосуды 1 определенных объемов таких культур организмов, как водоросли, бактерии, грибы, дрожжи, простейшие и ракообразные coçöàþò самоподдерживающие35 ся замкнутые экологические системы.

После формирования видового состава искусственной экологической системы описанным путем из выделен ных культур видов организмов вентили 13 и 14 сосудов 1 закрывают и затем. создают заданный температурный и световой режимы и.включают в работу систему автоматического контроля параметров экологической среды. Информацию об этих параметрах получают следующим образом.

Злектрические сигцалы от датчиков 15 — 18 поступают на входы преобразователя 19 сигналов, где с помощью аналого-цифровых преобразователей значение амплитуды сигналов преобразуется в цифровой двоичный код. Числовые значения контролируемых параметров поступают на устройство 20 регистрации и отображения информации, где через согласующие устройства подаются либо на пер- форатор, либо на накопитель и фикси-

1192758

5 руются на магнитной ленте. Параллельно числовые значения контролируемых параметров с выхода..преобразователя 19 поступают на двоично-десятичный дешифратор (не показан), который управляет отображением информации на табло из десятичных знаковых элементов. Таким образом, в наглядной форм представляется информация об изменениях в течение времени. !

О культивирования организмов значений температуры водной среды, а также температуры, давления. и влажности воздуха экологической среды замкну15 той системы.

Как в первом, так и во втором слу.чаях в процессе культивирования водных организмов в сосуде 1 выполняют визуальное наблюдение и коли20 чественный подсчет живых организмов.

Для подсчета количества живых организмов берут в руки сосуд 1 из гнез да перфорированной подставки 21 и осторожно переворачивают. В этом

25 случае водная среда с живыми организмами, передвигаясь по полусферам 2 и 3, поступает через щель 4 в кольцевую канавку 8. Поворачивая осторожно, далее сосуд 1, содержимое сосуда переливают из нижней полусферы 2 за (фиг. 2) в верхнюю полусферу 3 (фиг. 4). Часть водной среды с живыми организмами задерживается в кольцевой канавке 8 благодаря наличию кольцевого выступа 7. 35

Следует отметить, что в каждом из сосудов 1 перед началом их использования в работе кольцевые ка, навки 8 калибруют. Для этого в сосу- ды 1 наливают по 1000 мл воды, Затем 40 сосуд 1 осторожно переворачивают снизу вверх и воду сливают через. вентиль 13 при открытом вентиле 14 и определяют объем вылитой из сосуда воды. Разница между исходным количеством и вылитым из сосуда объемом воды составляет количество воды, оставшейся в кольцевой канавке 8, т.е. ее полезный объем. Кольцевые канавки 8 рассчитывают так, что количество пробы воды в кольцевой канавке 8 любого из сосудов 1 60100 мл. Калибровку кольцевых канавок 8 каждого иэ сосудов 1 осуществ- . ляют не менее трех раз. 55

Для более точного подсчета количества организмов кольцевой поясок 5 разбивают на квадраты. Подсчет количества организмов в кольцевой канавке 8 осуществляют с помощью длиннофокусной лупы.или бинокулярного микроскопа путем просчитывания в квадратах кольцевого пояска 5 количества особей. Сначала определяют количество особей каждого вида организмов в объеме воды кольцевой канавки 8, а затем ведут .пересчет на весь объем воды, содержащейся в сосуде 1.

После окончания пересмотра и подсчета количества организмов сосуд 1 об- ратно переворачивают и ставят на прежнее место в гнездо подставки 21.

Вода с живыми организмами стекает из кольцевой канавки 8 по стенке наклонно расположенного пояска 5 (фиг. 2) через щель 4 в нижнюю полусферу 2.

Отбор проб для физико-химических анализов из сосуда 1 в процессе культивирования водных организмов осуществляют следующим образом. Перед отбором пробы содержимое сосуда 1 слегка перемешивают, затем открывают вентиль 14 и далее путем открытия вентиля 13 дозируют необходимое количество водной среды с живыми организмами для анализов. После отбора необходимого объема закрывают вентили 13 и 14, затем сосуд. 1 ставят на прежнее место.

Следует отметить, что одним из важных вопросов является выяснение влияния комплекса биоценозов популяций организмов на изменение газового состава воздушной среды.

Для выяснения этого отбор проб воздуха из сосудов 1 в течение длительного времени культивирования организмов осуществляют следующим образом. Предварительно в сосудах 1 с набором видов живых организмов создают разное давление воздушной среды путем нагнетания или отсоса воздуха через патрубок с-открытым вентилем 14 и при закрытом вентиле 13. После создания требуемых давлений в серии сосудов вентиль 14 закрывают и через определенные промежутки времени отбирают пробы возруха на анализ его газового состава путем отсоса его через патрубок с открытым вентилем 1 4.

При осуществлении работы с устройством сосуды 1 с установившимся

7 экологическим равновесием популяций организмов в опытах можно выдерживать до 3 лет, при этом! 192758 8 в них обеспечивается саморегуляция сообщества организмов этой системы.

1192758

Составитель С.Филиппова

Редактор 0.10рковецкая Техред О.Неце Корректор Е.Рошко

Заказ 7194/6 Тираж 742, . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент",. г.ужгород, ул.Проектная, 4