КУЛЬТИВИРОВАНИЕ ОДНОКЛЕТОЧНЫХ ВОДОРОСЛЕЙ

Многие культивируемые в домашних условиях организмы, используемые аквариумистами для выкармливания личинок и мальков рыб, являются фильтраторами и используют для своего питания одноклеточные грибы-дрожжи, бактерий и одноклеточные водоросли. Одноклеточные водоросли богаты белками, жирами и углеводами. Для рыб они часто являются основным источником витаминов, незаменимых аминокислот, незаменимых жирных кислот, а также каротиноидных пигментов, необходимых для нормального роста и развития как культивируемых кормовых организмов, так и для полноценного развития личинок и мальков аквариумных рыб. Обычно одноклеточные водоросли, используемые в качестве основного или дополнительного корма для
выращивания коловраток, жаброногих, веслоногих и ветвистоусых рачков условно подразделяются на пресноводные и морские. Из пресноводных водорослей наиболее часто культивируют зеленых жгутиконосцев (Phacus, Euglena viridis) и протококковые водоросли (Scenedesmus, Spirulina, Chlorella); из морских – Dunaliella tertiolecta, Nephrochloris salina, Isochrysis galbona, monochrysis lutheri, Phaeodactylum tricornutum, Platymonas viridis, а также морскую хлореллу (Chlorella sp. f. marina). Для выращивания большинства пресноводных коловраток, стрептоцефалюсов, пресноводных ветвистоусых и веслоногих рачков используют пресноводные виды водорослей: при выращивании соленоводной коловратки и артемии - морские. Однако скармливание пресноводным организмам морских водорослей весьма полезно, поскольку в составе клеток пресноводных водорослей отсутствуют высоконенасыщенные жирные кислоты (ВНЖК) с числом углеродных атомов более 20. К ним относятся незаменимые эйкоза-пентаеновая и декозагексаеновая жирные кислоты. Все культивируемые морские виды

водорослей, за исключением дуналиел-лы, содержат в своем составе эти кислоты. Правда, у платимонас, морской зеленой жгутиковой водоросли, есть только первая из этих двух кислот. Недостаток этих жирных кислот в составе пищи личинок и мальков рыб, особенно морских, приводит к нарушению обмена веществ, задержке роста, а иногда и их гибели. Важной особенностью различных одноклеточных водорослей является их размер, наличие шипиков и выростов оболочки, а также степень их переваривания в организме фильтратора. Так допустимый размер клетки водоросли для многих коловраток не превышает 15 мкм, для науплиев артемии и стрептоцефалюсов - 25 мкм, для взрослых рачков - 40 - 50 мкм. Для коловраток не желательны виды, имеющие шипы и выросты оболочек (Scenedesmus, Phaeodactylum). Водоросли должны быть нетоксичными (токсичны сине-зеленые водоросли), иметь легко переваримые клеточные оболочки, легко культивируемыми. Положительной особенностью водорослей платимонас, дуналиеллы и монохризис является отсутствие у их клеток плотной оболочки, и, как следствие этого, легкость их переваривания, у сценедесмуса - простота культивирования, хлорелла не селится на стенках культиватора и быстро делится, не образуя при этом покоящихся цист, дуналиелла очень пластична и легко адаптируется как к химическому составу среды, так и к общей концентрации солей. Для организации фитопланктонного блока в домашних условиях лучше всего получить чистую культуру водорослей из какой-либо научной или производственной лаборатории, специализирующейся на выращивании водорослей или кормовых объектов. Чистую культуру водорослей можно получить и самому. Для этого нужно взять воду из водоема в начале периода массового "цветения" воды и определить под микроскопом вид наиболее массовой водоросли. Далее необходимо выделить одну отдельную клетку интересующего вида водоросли и получить потомство от одной этой клетки, т.е. вырастить клоновую культуру. Наиболее удобны два способа получения клоповых культур. В обоих случаях нужно запастись пробирками и изготовить ватно- марлевые тампоны, обернув их алюминиевой фольгой. Чистые пробирки и тампоны следует прогреть в газовой или электрической духовке в течение часа при температуре 120 °С (при этом ватные пробки слегка буреют). Первый способ получения клоновой культуры пригоден для одноклеточных жгутиковых водорослей. Их можно выделить, распределив каплю воды с водорослями по поверхности затвердевшей агаризованной питательной среды, налитой в пробирку. Твердую питательную среду готовят следующим образом: 2 г агара растворяют при 100 °С в 100 мл среды, затем охлаждают до 45 °С, разливают по пробиркам и дают им остыть в наклонном положении. Через две недели, при освещении люминесцентной лампой, на поверхности агара начинают появляться колонии водорослей. Колонии просматривают под микроскопом, нужные водоросли отбирают и переносят стерильным предметом в новую пробирку. Эту процедуру повторяют несколько раз до получения чистой культуры нужного вида. Для подвижных форм пригоден метод разбавления, который состоит в том, что пробу фитопланктона разбавляют до плотности 1 клетка на 1 мл и по 1 мл разбавленной культуры вносят в заранее приготовленные пробирки с питательной средой, о которой говорилось выше. Через 2 - 3 недели в некоторых пробирках, при выдерживании их на свету, можно обнаружить клоновую культуру нужного вида водоросли. При желании эти два метода можно совместить. В качестве среды для пресноводных водорослей используют (г. на 10 л): NH4NO3 - 2; Nа2НРO4 - 0,4; КСl - 1; FeCl - 0,1; МgSO4 - 2,5. При этом на каждые 100 мл необходимо добавить 5 - 10 капель почвенной или торфяной вытяжки. Для пресноводных жгутиковых желательно добавить в среду несколько капель нежирного мясного бульона.
Для морских водорослей среда имеет следующий состав: Na2NO4 - 100 мг, NaH2PO4 - 20 мг, почвенная вытяжка - 50 мл, морская вода - 1 л. Почвенную вытяжку можно приготовить, залив хорошую, садовую почву кипящей дистиллированной водой; дать мути осесть, раствор отфильтровать. Перед использованием эта вода должна постоять несколько недель, но через 2 - 3 месяца она становится непригодной. Состав морской воды очень сложен. Хороших результатов можно добиться, если использовать купленную в аптеке сухую морскую соль. Приготовленная из этой соли вода часто дает более интенсивный рост биомассы водорослей, чем вода, приготовленная из отдельных компонентов. Количество морской соли на 1 л пресной воды может быть от 10 до 35 г (в среднем около 15 г). Эти среды нужно в течение 3-х дней нагревать по 15 минут до 70 - 75 °С с выдерживанием в промежутках при 25 - 30 °С. Это позволит убрать из среды живых и вновь вышедших из спор существ. Пригодны эти среды и для подкормки водорослей в фитопланктоном блоке. Для выращивания пресноводных одноклеточных водорослей можно в качестве подкормки использовать жидкий концентрат удобрений для комнатных и балконных цветов "Vito". Для культивирования морских водорослей можно использовать среду Уолна, которую можно составить, взяв на 1 л морской воды (мг): FeCl3 * 6Н2О - 1,3; МnСl2*4Н2O - 0,36; Н3ВО3 - 34,6; NaNO3 - 100; NaH2PO4*2H2O - 20; ZnС - 5; СоСl2*6Н2O - 2,0; (NН4)6МoO2·4Н2O - 9; СuSO4·5Н2O - 20; ЭДТА (Лучше Na2 ЭДТА·2Н2O) - 45; а также витамины: В1 - 100 ед/л; В12- 5 ед/л. Хорошие результаты дает выращивание водорослей на среде Гольдберга, где на 100 мл дистиллированной воды готовятся: раствор No 1: 10,1 г KNО4; раствор No 2: 1,421 г Na2НРO4; раствор No 3: 27,03 мг FеСl3·6Н2O; 19,79мг МnСl2·4Н2O; 23,79мг СоСl2·6Н2O; Затем к 1 л морской воды следует добавить: 2 мл раствора No 1; 0,5 мл раствора No 2 и 1 мл раствора No 3. Следует отметить, что СО(NН2)2, - мочевина, - обладает большими достоинствами, чем минеральные источники азота. В процессе фотосинтеза водоросли потребляют углекислый газ (СO2). В воздухе содержится 0,03 % СO2, и, если культура морских водорослей неплотная, то этого количества при продувке ее воздухом достаточно для того, чтобы обеспечить углеродное питание (учитывая хорошую растворимость углекислого газа в морской воде). При плотных культурах воду необходимо дополнительно обогащать углекислым газом. Содержание СO2 в воде можно увеличить путем добавления в культуру дрожжей до чуть заметной мути. В процессе фотосинтеза растения выделяют кислород. Избыток последнего снижает растворимость углекислого газа в воде: поэтому при увеличении освещения культуры водорослей необходимо одновременно увеличивать подачу СO2 в воду. При культивировании пресноводных одноклеточных водорослей, например, сценедесмуса, можно продувать воду СO2, но это не экономично. Проще периодически освещать культиватор до появления на его стенках пузырьков O2, а затем выключать свет, затеняя культиватор, до исчезновения O2 со стенок и насыщения воды СO2 за счет дыхания самих водорослей, или же поместить в культиватор светонепроницаемую перегородку (рис. 8), которая поделит емкость на две части, причем вода в емкостях могла бы свободно циркулировать снизу и сверху перегородки. Второй способ удобен при пластмассовом культиваторе и лампе, расположенной сбоку. В этом случае в светлой части культиватора культура выделяет O2; и поглощает для своего роста СO2, а в темной части - потребляет O2 и выделяет СO2. Циркуляция воды осуществляется за счет нагрева воды от лампы или каким-либо иным способом. Наилучших результатов можно добиться, когда весь объем культиватора постоянно освещается U-образной лампой, помещенной непосредственно в воду, а насыщение воды СO2 осуществляется за счет дыхания, посаженных в культиватор рыб. Одновременно рыбы обогащают воду азотосодержащими веществами. Для этих целей пригодны
рыбы, потребляющие в пищу обрастания на стенках культиватора. Хорошие результаты достигаются, если в культиваторе находятся живородящие карпозубые рыбы: гуппи, меченосцы и т.д. На 20 л культиватора помещают от 20 до 100 рыб. При недостатке рыб на стенках культиватора появляются пузырьки кислорода. При нехватке кислорода (при избытке рыб) они поднимаются к поверхности воды и интенсивно дышат. Гуппи для культиватора пресноводных водорослей можно наловить в очистных сооружениях. Рыбок необходимо выдержать без корма 1 - 2 недели в отдельной посуде. В течение того же времени, параллельно с гуппи, в отдельном сосуде выдерживают трубочник до полной потери им корма, содержащегося в кишечнике (т.е. когда под кучкой трубочника перестают скапливаться его выделения в виде грязи). Далее 2 - 3 раза гуппи интенсивно кормят очищенным трубочником. Последняя кормежка осуществляется трубочником, обработанным бициллином - 5. Такая процедура необходима для удаления из кишечников гуппи иных одноклеточных водорослей. Далее гуппи помещают в культиватор. Для использования удобен культиватор с коническим дном и нижним вытоком воды (рис. 9). Погибшие водоросли удаляются из культиватора снизу. Рыб кормят трубочником 1 раз в неделю (по поедаемости). Такой культиватор позволяет получать сценедесмуса для кормления разводимых дома кормовых беспозвоночных. За сутки можно сливать из культиватора 1/3 объема воды (со сценедесмусом), взамен которой в культиватор добавляется водопроводная вода. Из полученной воды сценедесмус можно осаждать крахмалом или следующим способом: 1) к воде с водорослями добавляют 1 - 2% СаСl2 + 0,2 - 0,8% NаОН, доводя до рН 8 - 9,5. Далее, для осаждения водорослей, добавляют 0,1 - 0,5% СаСl2 [2NаОН + СаСl2 = 2NаСl + Са(ОН)2] дает осаждение клеток; 2) через 30 - 60 минут водоросли осядут и их следует отфильтровать; 3) осадок от содержащегося в нем Са(ОН)2 отмывают 0,5 - 0,05% НСl, доводя рН до 7. [Са(ОН)2 + 2НСl = СаСl2 + 2Н2O]; Полученный СаС12 можно использовать повторно. Зеленую пасту хранят в холодильнике (т°= -3...5 °С). По мере надобности ее скармливают растительноядным кормовым организмам. Для осаждения водорослей можно использовать: Аl2(SO4)3, а также (1-2%) КАl(SO4)2·12 Н2O, (1,5- 2%) СаСl2, (1,5-2%) Сu(ОН)2. Последние два готовятся на щелочной среде. Хороших результатов при культивировании пресноводных водорослей можно добиться добавляя 1 раз в неделю 250 - 500 мг любого удобрения для цветов на каждые 25 литров культуры. Помимо биогенов важными факторами, регулирующими рост микроводорослей являются: температура, рН, свет. Культивировать водоросли лучше при комнатной температуре (I 18-20 °С). Постепенно увеличивая (одновременно) освещенность и температуру можно интенсифицировать рост культуры. Верхний температурный предел у разных водорослей сильно различается. Перегрев приводит к гибели культуры, в то время как снижение температуры ниже оптимальной приводит только к замедлению процесса фотосинтеза. Морская вода является достаточно хорошим буфером. Для большинства видов морских микроводорослей оптимум рН среды лежит в пределах 7 - 8, но выживают они при рН от 5,5 до 9,6. Пресноводные микроводоросли более подвержены влиянию изменения рН. Пресная вода обладает меньшей буферностью. При интенсивном фотосинтезе рН может подниматься до 10 - 11. В темноте происходит закисление воды за счет угольной кислоты и рН достигает значения 5,5 - 6. Резкие перепады рН губительно влияют на пресноводные водоросли. Особенно резкие перепады рН могут возникать при замене части водной суспензии фитопланктона на свежую воду. В качестве емкостей для культивирования микроводорослей можно использовать цельностекольные, пластмассовые, эмалированные сосуды или же емкости из нержавеющей стали. Посуда из меди и цинка, а также каркасные аквариумы, в состав замазки которых входят эти элементы, не пригодна, так как даже небольшое количество этих элементов сильнейшим образом подавляет рост водорослей. Начинать культивирование микроводорослей лучше с небольших объемов (100 - 500 мл), используя для этого, неглубокие емкости с большой площадью поверхности, что необходимо для лучшего проникновения в культуру СО3 воздуха. По мере увеличения плотности культуры ее переводят в большие емкости (5 - 10 литров и более). Культура водорослей должна иметь вполне отчетливый зеленый цвет. Очень разбавленные культуры весьма медленно наращивают свою плотность. Для небольшого домашнего хозяйства обычно достаточно двух емкостей по 20 - 50 л. Одна используется для культивирования микроводорослей, другая емкость - для отстаивания водопроводной или
морской воды, в зависимости от объектов культивирования. В периоды, когда нет необходимости массового разведения кормовых ракообразных, для культивирования пресноводной водоросли сценедесмуса достаточно менять в культиваторе 1/3 водной суспензии фитопланктона на равный объем отстоянной в течении 2 - 3 дней водопроводной воды, содержащей, как правило, минимум необходимых биогенов для поддержания неплотной культуры сценедесмуса. Для интенсификации производства фитопланктона в емкости добавляют богатую биогенами среду. Для массового разведения рыб необходимы культиваторы от 100 л и более. Освещение лучше осуществлять круглосуточно, используя люминисцентные лампы типа ЛДЦ, ЛБ, ЛХБ, ЛТБ мощностью 40 или 80 Вт. Эти лампы дают на расстоянии 6 - 8 см освещенность в 10000 лк, а новые в первый месяц эксплуатации - до 15000лк. Можно использовать лампы типа ДРЛ-250, ДРЛ-400, ДНаТ-400, а также освещать культиваторы, используя комбинацию ламп типа ДРЛ-1000 и ДНаТ-400. Наиболее удобными являются U-образные люминисцентные лампы, светящуюся часть которой непосредственно опускают в культуру водорослей. Недопустимо попадание влаги на цоколи и ближайшую к цоколям части лампы! Опущенную в культуру часть лампы необходимо 1 раз в неделю протирать чистой тряпкой, удаляя с нее обрастания. При использовании в качестве культиватора бутылей, цельностекляных емкостей или пластмассовых сосудов, лампы можно располагать у боковой стенки сосуда. Однако следует учитывать, что рост культуры при равной мощности ламп в сосудах из стекла будет медленнее, чем в пластмассовых, поскольку стекло толщиной свыше 5 мм практически полностью поглощает ультрафиолетовые лучи, необходимые для роста микроводорослей и подавления роста бактерий. Плексиглас хорошо пропускает эти лучи, но обладает другим недостатком - он сильно подвержен обрастанию водорослями. Обрастания со стенок сосуда необходимо соскабливать. Освободив сосуд от культуры микроводорослей, можно удалять обрастания со стенок сосуда, ополаскивая его или протирая его стенки тампоном, смоченным раствором лимонной кислоты. После этого сосуд промывают водой до нейтральной реакции рН. Сосуд для культивирования водорослей лучше размещать у окна: прямые солнечные лучи способствуют быстрому росту культуры. Водоросли можно культивировать в мешках из толстого полиэтилена: полиэтилен хорошо пропускает необходимые для роста культуры лучи и не обрастает водорослями. Во всяком случае, они легко удаляются со стенок, стоит лишь потереть стенки мешка друг об друга. Для производства большого количества фитопланктона можно изготовить стеллаж из стеклянных или пластмассовых трубок, последовательно соединенных шлангом. Циркуляцию воды с фитопланктоном осуществляют при помощи эрлифта, благодаря которому одновременно происходит также и насыщение среды культуры углекислым газом. Такой стеллаж из трубок можно расположить у окна или между трубками разместить люминесцентные лампы. Можно также осуществлять циркуляцию фитопланктона по прозрачному пластмассовому шлангу, обмотав этим шлангом люминесцентную лампу. Итак, освоив производство фитопланктона в домашних условиях, вы создадите у себя необходимую базу для производства других высококачественных кормовых культур организмов, обеспечив своих питомцев живыми кормами в течение круглого года.