ГЛАВА 4 ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА НЕПРЕРЫВНОГО КУЛЬТИВИРОВАНИЯ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОДНЫХ БЕСПОЗВОНОЧНЫХ
Интерес к водным беспозвоночным как продуцентам белка Возрастает не только с научной, но и с практической точки зрения. Рассмотрим биохимический состав некоторых представителей водных беспозвоночных, выращенных в непропорционально-проточной культуре, а также другие возможные варианты применения метода.
О
ТІРЕДЕЛЕНИЕ КПД популяции. с помощью МЕТОДА НЕПРЕРЫВНОГО КУЛЬТИВИРОВАНИЯ
Для изучения продукционных процессов в естественных и Искусственных водных экосистемах необходимо знать количественные соотношения всех трофических звеньев.
Строительство ГЭС и ТЭС влечет за собой создание новых водных экосистем. Для увеличения производительности экосистем, а также управления всеми процессами в них требуются количественные характеристики каждого звена. Эти данные также важны при создании экосистем биологической очистки сточных вод и т. д.
Различают несколько трофических уровней. Первый занят автотрофными организмами (фототрофами и хемотрограми), второй — растительноядными животными, третий - хищниками первого порядка и т. д. (Одум, 1975; Ройс, 1975].
Взаимоотношения компонентов экосистемы могут быть выражены количественно. Г. Г. Винберг (1962) считает, что для додобных расчетов необходимо знать: С — рацион, т. е. количество энергии, поступающей с пищей с предыдущего трофического уровня за единицу времени, Р — продукцию (прирост) данного трофического уровня, выраіенного в единицах энергии за единицу времени; R — затраты энергии на обмен за единицу времени; ?— энергию неусвоенной за единицу времени пищи, т. е. с = p + RTF.
Важно знать коэффициент использования потребленной пищи на рост [Ивлев, 1977):
к, -е.
(21)
По мнению Л. В. Камлюк (1979), рыболовные пруды могут служить сжатой во времени, удобной моделью исследования
многих структурных и функциональных особенностей водных сообществ в условиях легкорегулируемого пресса хищников, функции которых в нагульных прудах выполня от двухлетние ?арпЫ.
Значение зоопланктона для продуктивности пруда за ключа - ется в его способности трансформировать энергию первичного органического вещества зеленых растений в форму, доступную для потребления рыбами. В связи с этим интересны расчеты эффективности переноса энергии между первым, вторым и конечными звеньями, которые позволяют судить о КПД экосистемы с точки зрения рыбохозяйственного эффекта.
По расчетам Л. В. Камлок (1979), отношение продукции карпов (Р) к продукции фитопланктона (Ре) равно 10,1 % Для экспериментальных прудов, где PR формировалась за счет искусственных и естественных кормов. В контрольных прудах без кормления оно составляет 3,1 %, что совпадает с данными других авторов (Винберг, 1974; Ройс, 1975).
До. Я инфузорий в общей численности и да се биомассе 300планктона, как показали исследования последних лет, мокет быть очень значительlой. В отдельных случаях инфузории составлякът до 40 % общей численности зоопланктона [1ордухай-Болтовская, 1965; Мамаева, 1976, 1979] или в высокоэвтрофных прудах Кубани – 85 % (Корниенко, 1972).
Однако, как отмечает Т. В. Хлебович (1979), количественные закономерности питания свободно живущих инфузорий, игра оших заметную роль в трансформации бактериальной и первичной продукции, малоизвестны. Для инфузорий с разным типом питания – фитосфагов (Stokesia), седиментаторов (Paramecium, Colpoda, Tetrahymena) — критическая концентрация корма определена в 15-60 мг/л сырого веса. Коэффициент использования потребленной пищи на рост у инфузорий колеблется от 0,11 до 0,45.
Для определения к, необходимо знать количество потребленного корма. Околичественных особенностях питания рачков-фильтратов имеется обширная литература (Гаевская, 1945; Сущеня, 1958, 1973, 1975; Печень-Финенко, 1954, 1979; и др. ).
Методика определения скорости фильтрации довольно сло4на. Л. М. Сущеня (1958) для установления скорости фильтрации и количества потребляемого корма четырьмя видами пресноводных Cladocera использовал цилиндрические сосуды с объемом 40 мл, в которые помещалось конкретное число животных. Чтобы избежать размножения водорослевого корма, рауков содержали в темноте. Продолжительность опыта 1-2, иногда 4 ч. Данный метод позволил получить количественные характеристики, необходимые при создании и расчетах экосистем.
Г. А. Печень-Финенко (1965) установила, что к, для D. pulex при кормлении сценедесмусом — 20%, у моин — не 96
выше 5%. По мнению автора, последнее свидетельствует о непригодности данного вида водорослей для питания моин, Эффективность использования пищи D. palex при питании хлореллой составляет 20%.
По данным с. Ричмана (Richman, 1958), при кормлении D. puler (De Geer) зелеными водорослями Chlamydomonas reinhardii Dang. сконцентрацией 25, 50, 75 и 100 тыс. кл./см* к, с возрастанием концентрации водорослей снижается от 18 до 4%.
Аналогичная зависимость К, от концентрации корма долучена другими авторами [Крючкова, 1967; Сущеня, 1975). . При расчетах усвояемости корма (относительная безразмерная величина, означающая долю усвоенного корма от потребленного) по рациону, приросту и тратам на обмен выяснено, что она снижается по мере возрастания концентрации корма Крюч
кова, 1967; Сущеня, 1975.
Г. А. Печень-Финенко (1979) утверждает, что животные хорошо регулируют количество потребленного и ассимилированного корма, сохраняя постоянную эффективность усвоения. Это не дает основания считать, что «избыточное питание» характерно для животных в природных условиях.
Н. М. Крючкова (1967) отмечает, что для М. rectirostris K, закономерно изменяется в течение жизни.
В литературе имеются данные по К, ІІо коловраток, рыб и т. д. Л, А, Эрман (1962), изучая питание Br. calyciflorus водорослью Lagerheimia ciliata, установил, что максимальный коэффициент использования потребленного корма на рост равен 38 %.
Таким образом, из краткого литературного обзора видно, что в зависимости от концентрации корма и других внешних ус
ловий к, меняется [Richman, 1958).
Определение К, методом непрерывного культивирования открывает возможности создавать исследуемые условия Неограниченно долгое время. Выше приведены примеры Длительного непрерывного выращивания Коловраток (155 сут), моин (110 сут), простейших (47 сут). Культура находится в повторяемых условиях по обмену среды, концентрации корма, температуре и т. д. Это позволяет снять различные количественные характеристики: скорость потребления корма, расход корма на одну дочернюю особь, что, вероятно, более важно, чем скорость фильтрации и, наконец, КПД биосинтеза культуры (превращеНие вещества корма в вещество водных беспозвоночных). Вработе В. А. Павлютна (1979) отмечено, что важным этапом исследования влияния детрита на рост водных беспозвоночных является проведение длительных опытов для того, чтобы получить многие поколения популяции, определить поведение культуры в конкретных условиях по концентрации детрита, его составу и т. д. На наш взгляд, названные характеристики
тв, Е. Кокува
КПД биосинтеза культуры
Культура
Корм
Прессованные дрожжи
Простейшие Paramecium caudatum Blepharisma undalans Paramecium caudatum Blepharisma undalans
Дрожжи-бактерии
Коловратки Philodina acuticornis
Хлорелла
Ветв инструс е рачки 1
Moira macrocopa
1 Хлорелла + дрожжи
.
можно получить в непрерывной культуре гидробионтов,
Для определения КПД биосинтеза популяции нами использовано следующее уравнение:
Y, - 100 КПД — —
(S, — S.): ?р Это уравнение можно преобразить (Ивлев, 1977):
K, =
Расход дрожжевого корма в культуре инфузорий на продуцирование одной дочерней особи рассчитывали по уравнению
Пріг кормлении прессованными дрожками для P. caudatum рії составил 11 250 кл., а для B. andalans — 20 875 л. [Кокова, Лисовский, 1976), при использовании хлореллы для Philodina acuticornis – 50 тыс. кл. (см. гл. 2), для M. macrocopa — 10,5 млн. кл. (дроякі хлорелла) при скорости протока 0,64 об./сут и снизился до 5 млн. кл. при скорости протока 3 об./сут (см. табл. 6).
КПД биосинтеза популяции изменяется в зависимости от ее вида и условий (табл. 8), что согласуется с утверждением Г. В. Никольского (1965); «ІІопуляция — это трансформатор энергии, поступающей извне. Характер и тем этой трансформации, а также КПД специфичны для вида, хотя и меняются в известных пределах в связи с изменением окружающей обстановки».
Таблица 8
