Определение токсичности компонентов отходов на дафниях

С другой стороны, избыточное количество бактерий (более трёх-пяти миллионов  на один кубический сантиметр) так же вредно влияет на рачков и вызывает прежде всего замедление или приостановку их размножения,а иногда даже их гибель. Это объясняется выделением бактериями продуктов обмена веществ, ядовитых для ветвистоусых.

От количества бактерий в водоёме  зависит численность ветвистоусых. Неоднократно наблюдалось уменьшение числа дафний в период массового развития сине-зелёных водорослей. Однако, по данным Е.Ф.Мануйловой, бурное развитие сине-зелёных само по себе никакого влияния на рачков не оказывает. Оно подавляет развитие бактерий, именно таким образом косвенно воздействует на дафний.

Помимо бактерий, дафнии используют в пищу одноклеточные водоросли. Они могут заглатывать только  самые мелкие виды протококковых и зелёных водорослей, которые обычно развиваются в большом количестве в прудах, но не в крупных озёрах.

Фильтрация пищи рачками происходит беспрерывно. Время, нужное для заполнения кишечника. Колеблется от десяти до двухсот сорока минут и зависит от величины рачков, размеров пищевых частиц. [3,6]

2.5.Размножение дафний

 

У дафний наблюдается чередование половых поколений с бесполыми. В летние месяцы у дафний существуют партеногенетические поколения самок. Они следуют одни за другими, и через каждые три – четыре дня производят на свет пятьдесят – восемьдесят особей, которые через две недели, в свою очередь, становятся способными к размножению. Яйца развиваются в выводковой камере матери , где из них образуются сначала подвижные эмбрионы, а затем вполне сформировавшиеся маленькие рачки, покидающие выводковую камеру и приступающие к самостоятельному существованию. Вышедшая на свободу молодь часто линяет и быстро растёт. Первые три линьки происходят через  одни-полутора суток, а следующие через двое-трое суток. Большинство видов достигают половозрелости после третьей- четвёртой линьки, то есть через два-шесть дня после рождения. Так получаются новые поколения самок, продолжающие размножаться партеногенетически (размножение самок без участия самцов).

Даже кратковременное отклонение от нормальных условий жизни может прервать процесс партеногенетического размножения. Судьба яйца определяется за пятнадцать минут до его выхода из половой системы самки. Если в этот момент рачки подвергаются каким-нибудь неблагоприятным воздействиям. Из их яиц выведутся самцы или эти яйца будут нуждаться в оплодотворении.

Самцы дафний - карлики по сравнению  с самками. Часто они в несколько раз меньше самок. Их передние антенны удлинены, а первичная пара грудных ножек снабжена коготками, чтобы удерживать самку.[13,14]

3.Экологическое значение  дафний

 

1. Дафнии служат индикатором степени загрязнённости водоёмов.

 В благоприятных условиях из яиц появляются главным образом самки,  но   при ухудшении условий рождаются и самцы. Этой закономерностью можно воспользоваться для определения качества  воды и обнаружения в ней ядовитых веществ; в данном случае самцы играют роль индикаторов, так как содержание в водоеме даже ничтожного количества ядов изменяет соотношение  между самками и самцами в пользу последних. индикатором степени загрязнения воды углекислым газом. .   Наблюдая за поведением дафний, помещенных в банку с чистой водой, легко заметить, что они относятся к свету безразлично. Если в воду добавить 5—10% газированной воды, поведение дафний изменится: у них появится положительный фототаксис. По мнению Боровского, причина заключается в том, что углекислый газ снижает темп сердцебиения дафний (иногда на 30%), а это влечет за собой общее понижение жизнедеятельности рачков. Свет же учащает сердцебиение дафний и возвращает их в нормальное состояние. Поэтому они стремятся переместиться в освещенную зону сосуда с более благоприятными условиями. Следовательно, положительный фототаксис дафний в какой-то мере может служить индикатором степени загрязнения воды углекислым газом.

2. Применении дафний в качестве тест - объектов, как наиболее чувствительных в биотестировании уровня загрязнённости донных отложений.

 Донные отложения  - важный компонент водных экосистем.  В условиях загрязнения водоемов, донные отложения аккумулируют загрязняющие вещества, которые могут накапливаться в больших количествах и сохраняться длительное время. В последствие загрязняющие вещества могут поступать обратно в воду и водных животных, то есть может происходить вторичное загрязнение водоема. Изучение свойств донных отложений в условиях загрязнения водоемов - важная и актуальная задача. Одним из методов ее решения является биотестирование. В работе используются животные, являющиеся стандартными тест-объектами для тестирования донных отложений . Это бентосные беспозвоночные - бокоплав Hyalella azteca, личинка комара Chironomus riparius, а также высоко чувствительное планктонное ракообразное дафния (Ceriodaphnia affinis). Первые два вида применяются для тестирование цельных донных отложений, последний - для тестирования водной вытяжки из них. Наиболее чувствительным из изученных тест-обектов оказываются дафнии: отмечается их гибель при действии водной вытяжки из наиболее сильно загрязненных районов и снижение количества потомства при действии вытяжки грунтов, загрязненных в меньшей степени.

3. Роль санитаров водоёма.

Значение дафний в жизни стоячих  пресноводных водоёмов очень велико. Они выполняют важную роль санитаров водоёмов, поедая разлагающиеся вещества. Рачки потребляют большое количество органических остатков, погибших мелких животных,  бактерий и водорослей, тем самым, очищая воду.

4. Специальное разведении на рыбоводческих заводах дафний (в том числе и дафний) для корма молоди промысловых рыб.

 Питательность этого корма  очень высока: содержание белка  в теле дафнии достигает пятидесяти  процентов, а жира одиннадцать процентов по весу. В настоящее время на водоёмах рыбозаводов специально выращивают дафний в качестве живого корма.

5. Перенос пищевых ресурсов в глубины, благодаря регулярным вертикальным миграциям.
6. Участие дафнии в жизнедеятельности водоёма как одного из  звеньев цепи питания.[3,5,13]

 

4.Материалы  и методы

4.1.Оборудование, материалы, реактивы

Для проведения исследований по данной методике необходимы следующие средства измерений, материалы и реактивы:

 климатостат  (бокс для культивирования  дафний), позволяющий поддерживать освещение лампами дневного света от 500-1000 лк и температуру окружающего воздуха +20 ±2°С;

 климатостат  (бокс для культивирования  водорослей) позволяющий поддерживать освещение лампами дневного света 3000-4000 лк и температуру окружающего  воздуха от+20 до +25°С;

  мешалка магнитная (ТУ 25-11-834-73), или аппарат для встряхивания (ТУ 64-1-1081-73);

  весы лабораторные общего  назначения,4класса точности, с наибольшим  пределом взвешивания 200 г (ГОСТ 24104-2001);

  термометр лабораторный  шкальный с диапазоном измерения  от 0 до 50°С с ценой деления шкалы 0,5°С;

  люксметр любого типа

  сушильный электрический шкаф  общелабораторного назначения (ТУ 64-1-909-80)

  ступки и пестики фарфоровые (ГОСТ 9147-80)

  сачки диаметром 1-2 см фильтры  бумажные обеззоленные «белая  лента» (ТУ 6-09-1678-77, ГОСТ 12026-76)

  вата хлопковая медицинская  (ГОСТ 5556-81);

  бинт марлевый медицинский  (ГОСТ 1172-93);

  воронки лабораторные (ГОСТ 25336-82);

  стаканы стеклянные лабораторные  вместимостью 150, 200, 250, 1000 см³

(ГОСТ 25336-82);

  колбы стеклянные лабораторные вместимостью 0,25, 1и 2 дм³

(ГОСТ  25336-82);

  пипетки вместимостью 1, 2, 5, 10 см³

с ценой деления 0.1 смª (ГОСТ 29227-91);

  вода дистиллированная (ГОСТ 6709-72);

  вода питьевая (ГОСТ 2874-82).[10]

 

 

     Для выполнения исследований  были освоены методы по культивированию  тест-объекта, подготовки материалов  для биотестирования.

4.2.Культивирование дафний

А) Содержание и выращивание маточной культуры

        Культуру дафний  выращивают в климатостате или  эквивалентном приспособлении, обеспечивающем поддержание искусственного освещения лампами дневного света с интенсивностью света от 500 до1000 лк, 16-часовой световой и 8-часовой ночной (без освещения) период; температуру 20±2 ºС.

        В качестве  культиваторов используют чашки кристаллизованные толстостенные, или батарейные стаканы объемом 2-5 дм³, которые наполняют на ¾ объема культивационной водой, сажают туда самок дафний среднего размера с выводковыми камерами, заполненными эмбрионами, и неплотно прикрывают культиваторы (от попадания пыли и для уменьшения испарения) пластинами из стекла или оргстекла толщиной не менее 6мм. Для пересадки в культиваторы можно отобрать взрослых самок с помощью фильтрования культуры через крупное сито (размер ячеек 1800-2200 мкм). Маточная культура дафний поддерживается в одном или двух сосудах. Ежедневно утром с поверхности воды в сосудах, в которых культивируются рачки, стерильной марлевой салфеткой снимается дрожжевая и бактериальная пленка. После этого вода вместе с рачками осторожно переливается в чистый культиватор так, чтобы накопившийся осадок остался на дне. В чистый культиватор добавляется свежая порция культивационной воды. Таким образом, ежедневно проводится очистка поверхности воды и дна сосуда, в котором культивируются рачки. Аэрирование воды в культиваторах с дафниями не допускается.

       Один или два  раза в неделю осуществляется  пересадка культуры в свежую  культивационную воду (частота пересадки  определяется содержанием растворенного  кислорода в культиваторах). Плотность маточной культуры 20-25 особей на 1 дм³ культивационной воды.

        Не допускается  использование молоди маточной  культуры для биотестирования.

Б) Выращивание синхронизированной культуры

     Биотестирование воды  и водных вытяжек проводят  только на синхронизированной культуре дафний. Синхронизированной является одновозрастная культура, полученная от одной самки путем ациклического партеногенеза в третьемпоколении. Такая культура генетически однородна. Рачки, ее составляющие, обладают близкими уровнями устойчивости к токсическим веществам, одновременно созревают и в одно время дают генетически однородное потомство. Для получения синхронизированной культуры отбирают одну самку средних размеров с выводковой камерой, заполненной эмбрионами, и помещают в химический стакан объемом 250 см³, заполненный культивационной водой на 200 см³. Появившаяся молодь переносится в кристаллизатор (25 особей на 1 дм³ воды) и культивируется указанным способом. Полученная третья генерация является синхронизированной культурой и может быть использована для биотестирования в возрасте 6-24 часов.

     Для непрерывного  осуществления массовых анализов  на токсичность различных сред  при большом количестве проб  необходимо культивирование 4-5 генетически  однородных синхронизированных культур, отличающихся друг от друга по возрасту. Ежедневно осуществляется очистка поверхности воды и дна культиваторов по п.4.4.

     Пересадка плодоносящих  самок в свежую культивационную  воду осуществляется один раз  в неделю. Родившуюся молодь ежедневно отсаживают и используют для биотестирования.

В) Кормление маточной и синхронизированной культуры дафний

     Оптимальное количество корма и соблюдение режима кормления – одно из основных условий получения удовлетворительных результатов биотестирования, так как изобильное кормление может привести к снижению чувствительности тест-организмов, засорению фильтрующего аппарата дафний и сокращению содержания растворенного кислорода в культивируемой среде. Недостаточное питание приводит к неадекватному реагированию дафний на воздействие токсических веществ.

     Кормят маточную и  синхронизированную культуру дафний  ежедневно, один раз в сутки,  добавляя 7-10 см³ концентрированной  водорослевой суспензии на 1 дм³  культивационной воды 1-2 раза в  неделю добавляя дополнительно 3 см³ дрожжевой суспензии на 1 дм³ культивационной воды.

 

Г) Кормление  дафний в эксперименте

     Дафний в остром  опыте кормят также ежедневно,  один раз в сутки, добавляя 1 см³ концентрированной или разбавленной  в два раза дистиллированной  водой водорослевой суспензии на 100 см³ воды.

     В хроническом опыте  добавляют дополнительно 1-¸ раза  в неделю 0,1-0,¸ см³ дрожжевой  суспензии на 100 см³ воды. Достаточность  питаниятест-организмов подтверждается  удовлетворительными результатами  контроля.

     Перед кормлением температуру дрожжевой и водорослевой суспензии доводят до комнатной.

4.3.Приготовление вытяжки из почвы для биотестирования

 В лаборатории отобранные на токсикологический анализ почвы сначала разрыхляют вручную металлическим шпателем и освобождают от материала, заведомо относящегося к инородным (случайным) механическим включениям.

Перед биотестированием пробы просеивают сквозь сито с размером ячей 1 мм и  доводят до воздушно-сухого состояния. Для чего пробу подсушивают в вытяжном шкафу или в хорошо проветриваемом помещении.

Размещенные таким образом пробы  почвы выдерживают открытыми  не менее двух часов при комнатной температуре и влажности воздуха (ГОСТ 5180-84 «Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик»). Подготовленную пробу распределяют на ровной поверхности слоем толщиной не более 1см и отбирают ложкой или шпателем из пяти точек методом конверта. Не допускается предназначенное для исследования на токсичность пробы почв подвергать тепловой обработке, поэтому гигроскопическая влажность почвы определяется в отдельном образце.