Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Методы изучения почвенных водорослей
Методы сбора, фиксации и культивирования водорослей разнообразны. Остановимся на тех из них, которые доступны для школьных исследований. 1. Сбор почвенных проб. На выбранном для сбора проб участке следует подробно описать растительность, рельеф местности, тип почвы. Если имеются макроскопически заметные поверхностные разрастания водорослей в виде общего позеленения почвы, пленок, корочек, собирают поверхностный слой площадью 10-100 см2. Для выявления водорослей в толще целинной почвы берут индивидуальные пробы весом 20-50 г, приуроченные к определенным растительным ассоциациям и к определенному почвенному горизонту. В окультуренных почвах берут смешанный образец весом 20-50 г, составленный из 5-10 индивидуальных (методика отбора индивидуальных проб и приготовления смешанного образца приведена в разделе 7.2.1). Пробы берут стерильным ножом, совком или лопатой. В полевых условиях стерилизация может быть проведена многократным втыканием ножа в исследуемую почву. Образцы почв отбирают в конверты из плотной бумаги. На конверте делается надпись простым карандашом: номер образца, дата сбора, глубина взятия. Делаются записи в полевом дневнике. 2. Определение видового состава почвенных водорослей. Видовой состав водорослей определяется при изучении свежевзятой почвы (прямое микроскопирование) и с использованием культуральных методов. Просмотр небольшой порции свежевзятой почвы под микроскопом в капле воды дает представление о доминирующих видах. Методом прямого микроскопирования изучаются водоросли, образующие макроскопически заметные поверхностные разрастания на почве, и водоросли, образующие заметные талломы. Главным методом выявления видового состава водорослей является метод культур. При постановке культур пользуются общепринятыми приемами микробиологической техники, касающимися стерильности посуды, питательных растворов, воды и инструментов (автоклавирование или кипячение и стерилизация спиртом). Задача культивирования заключается в получении интенсивного роста всех имеющихся в почве водорослей. Наиболее простым методом выявления видового состава водорослей является метод «стекол обрастания». Исследуемую почву помещают в стерильные чашки Петри, увлажняют дистиллированной водой (если почва сухая). На поверхности почвы раскладывают стерильные покровные стекла в количестве 4-8 на чашку. Стерилизация покровных стекол может быть проведена спиртом или легким прокаливанием в пламени спиртовки. Стекла положить так, чтобы между ними и почвой оставались свободные пространства - «влажные камеры». Через 5-7 дней можно начать просмотр стекол под микроскопом. Покровное стекло снимают с поверхности почвы пинцетом, удаляют крупные частички почвы и кладут на предметное стекло в каплю воды. Для полного выявления видового состава водорослей в почве достаточно 3-6 недель культивирования. Метод «стекол обрастания» дает возможность выявить активную альгофлору исследуемой почвы, определить виды-доминанты, выявить видовой состав водорослей. Существуют также методы водных и агаровых культур, но в школе они малоприменимы, так как требуют специального оборудования и реактивов. Для определения почвенных водорослей нет специального определителя. Используются многотомные «Определитель пресноводных водорослей СССР», «Визначник прiсноводных водоростей УРСР» и др. 3. Количественные методы изучения почвенных водорослей: 1) прямое взвешивание - используется для определения массы поверхностных корочек или пленок водорослей, собранных с определенной площади (1 см2 или 1 дм2); 2) подсчет водорослей, рассеянных между частицами почвы. Для количественного учета берут среднюю пробу почвы. Средняя проба составляется из разного числа (от 5 до 10) индивидуальных проб. Пробы отбираются способом случайного отбора или в шахматном порядке. Отбор почвенных образцов проводят с глубины 0-5 см. При подготовке образца к количественному анализу почву необходимо подсушить, чтобы можно было разрушить комочки, и тщательно перемешать. Затем распределить ровным слоем толщиной 0, 5 см в виде прямоугольника, разделить на квадраты. Для составления навески берут из каждого квадрата небольшое количество почвы. Навески в 1 г помещают в пенициллиновые склянки. Повторность проб – 3-5. Допустимо хранение проб в холодильнике при 5°С в течение нескольких суток. Если обработка проб проводится не сразу, пробы фиксируют 4%-ным формалином (4-5 мл). На склянку наклеивают этикетку, на которой указывают номер пробы, дату. Приготовление препарата для прямого учета микроскопических водорослей состоит в следующем. Навеску почвы тщательно растирают в склянке с добавлением небольшого количества дистиллированной воды (если почва свежая) или в небольшом объеме формалина. Для растирания используют пестик, изготовленный из препаровальной иглы и резинового наконечника, вырезанного пробочным сверлом. Затем добавляют воду до 4 мл, склянку тщательно взбалтывают в течение 2 минут. После 0, 5 мин. отстаивания взвесь сливают в пробирку, к осадку добавляют 3 мл воды, взбалтывают 1 мин., отстаивают 0, 5 мин. и взвесь сливают в ту же пробирку. Процедуру повторяют еще раз. Осадок отбрасывают, а суспензию доводят до объема 10, 20, 40 мл (в зависимости от густоты), пробирку закрывают пробкой и взбалтывают (не менее 2 мин.). Затем мерной пипеткой со слегка подточенным носиком наносят каплю суспензии на предметное стекло (одну из первых капель, пока не нарушена гомогенность суспензии). Каплю закрывают покровным стеклом. Препарат готов для микроскопирования. Для замедления подсыхания препарата в каплю суспензии можно добавить каплю глицерина, перемешать краем покровного стекла. Определяют объем капли суспензии, подсчитав число капель в 1 мл. Приготовленный к счету препарат изучают под микроскопом. Отмечают число встреченных в препарате водорослей по систематическим группам: сине-зеленые, зеленые и желто-зеленые, диатомовые. Обязательно просчитывают три навески, а при значительном расхождении результатов - все пять. Количество клеток водорослей определяется по формуле: х = а∙ в∙ 20, где х - число клеток в 1 г почвы, а - число клеток, обнаруженных при счете, в - количество капель в 1 мл суспензии, 20 - разведение в мл. При просмотре препарата необходимо отличать водоросли от спор грибов и от протонемы мхов. Споры грибов имеют толстую оболочку и гомогенное содержимое. Нити протонемы мхов отличаются от нитей водорослей косыми перегородками и большим количеством хлоропластов в клетках. Количество водорослей в почве подвержено резким колебаниям и изменяется за короткий промежуток в значительных пределах, поэтому для установления численности водорослей в почве необходимы многократные учеты. Альгологический метод оценки используется при изучении водного режима почв, влияния мелиорации, удобрений, пестицидов на почвенную биоту и др. Так, влажность почвы, действуя как постоянный экологический фактор, обусловливает специфику водорослевых сообществ и интенсивность развития отдельных видов и групп водорослей. Выявлены виды водорослей, специфичные для участков различного увлажнения почв выработанных торфяников. Индикаторами слабого увлажнения почв (40%) являются виды: Nostoc calcicola, Chlorosarcinopsis minor, Actinochloris sphaerica, Dictyoccus irregularis, Spongiococcum tetrasporam, Characiopsis minutissima, Pleurochloris pyrenoidosa, Navicula pelliculosa, рис. 7: 2 (1-4); среднего увлажнения (60%): Phormidium valderiae, Phormidium corium, Phormidium boryanum, Chlorhormidium flaccidum f. nitens, Dispora crucigenoides, Tribonema ulotrichoides, Bumilleria sicula, Navicula mutica, рис. 7.2 (5-9); сильного увлажнения (80%): Gleocapsa minima, Gleocapsa minuta, Anabaena variabilis, Cylindrospermum majus, Oscillatoria splendida, Oscillatoria amoena, Oscillatoria limosa, Tetraedron minimum, Nitzschia palea, рис. 7.2 (10-12), рис. 7.3 (1, 3, 4, 12). Наблюдения за макроскопическими разрастаниями водорослей показали, что при умеренном увлажнении преобладали водоросли из отделов зеленые, желто-зеленые, а при сильном увлажнении - нитчатые сине-зеленые из порядка осциллаториевые и зеленые водоросли из рода зигнема, являющиеся типичными гидрофильными видами. Массовые разрастания водорослей на выработанных торфяниках служат индикаторами увлажнения почв. Следует помнить, что при использовании водорослей в целях биодиагностики надо учитывать сезонную динамику их состава и численности. На неосушенных дерново-подзолистых почвах выявлены виды водорослей - показатели переувлажнения минеральных почв (рис. 7.3). Присутствие данных видов водорослей в пахотной почве указывает на ее заболачивание и необходимость проведения осушительной мелиорации. В процессе окультуривания постепенно формируются водорослевые сообщества пахотных почв, которые отличаются богатым видовым разнообразием сине-зеленых, зеленых, желто-зеленых и диатомовых водорослей. Доминирующими видами пахотных почв являются: Nostoc punctiforme, Anabaena sphaerica (рис. 7.3 (1, 2)), Cylindrospermum licheniforme, Cylindrospermum muscicola (рис. 7.4 (5)), Cylindrospermum catenatum (рис. 7.4 (6)), Phormidium autumnale (рис. 7.4 (4)), Microcoleus vaginatus (рис. 7.4 (3)), Navicula mutica (рис. 7.2 (9)), Hantzschia amphioxys (рис. 7.4 (9)), Pleurochloris magna (рис. 7.5 (1)), Pleurochloris anomala (рис. 7.5 (3)), Botrydiapsis eriensis (рис. 7.5 (8)), Botrydipsis arhiza, Polyedriella helvetica (рис. 7.5 (9)), Polyedriella irregularis (рис. 7.5 (10)), Characiopsis minuta (рис. 7.5 (12)), Heterothrix exilis (рис. 7.4 (7)), Chlamydomonas gloegama (рис. 7.4 (8)), Chlorhomidium flaccidum f. nitens (рис. 7.2 (6)). Многие из названных видов при благоприятных условиях среды (влажности, температуры, наличии питательных веществ) образуют макроскопически заметные разрастания на поверхности почвы (рис. 7.4). В весенний период в поверхностных разрастаниях основную численность и биомассу составляют диатомовые, зеленые, желто-зеленые водоросли; летом - зеленые и желто-зеленые; осенью преобладают сине-зеленые, составляя 93-99% численности и 60-90% биомассы поверхностных разрастаний. При этом численность водорослей в пятнах «цветения» достигает 2, 0-16, 1 млн. клеток на 1 см2. Желто-зеленые водоросли отзывчивы на окультуривание почвы. В старопахотных дерново-подзолистых почвах видовое разнообразие желто-зеленых водорослей обычно бывает в 3-4 раза больше по сравнению с целинной почвой. Желто-зеленые водоросли являются показателями чистых почв (рис. 7.5). При различных способах загрязнения почвы данная группа водорослей исчезает
7.1.8.3. Кресс-салат как тест-объект для оценки загрязнения почвы и воздуха [27] Кресс-салат - однолетнее овощное растение, обладающее повышенной чувствительностью к загрязнению почвы тяжелыми металлами, а также к загрязнению воздуха газообразными выбросами автотранспорта. Этот биоиндикатор отличается быстрым прорастанием семян и почти стопроцентной всхожестью, которая заметно уменьшается в присутствии загрязнителей. Кроме того, побеги и корни этого растения под действием загрязнителей подвергаются заметным морфологическим изменениям (задержка роста и искривление побегов, уменьшение длины и массы корней, а также числа и массы семян). Кресс-салат как биоиндикатор удобен еще и тем, что действие стрессоров можно изучать одновременно на большом числе растений при небольшой площади рабочего места (чашка Петри, кювета, поддон и т. п.). Привлекательны также и весьма короткие сроки эксперимента. Семена кресс-салата прорастают уже на третий - четвертый день, и на большинство вопросов эксперимента можно получить ответ в течение 10-15 суток. Методика Прежде чем ставить эксперимент по биоиндикации загрязнений с помощью кресс-салата, партия семян, предназначенных для опытов, проверяется на всхожесть. Для этого семена кресс-салата проращивают в чашках Петри, в которые насыпают промытый речной песок слоем в 1 см. Сверху его накрывают фильтровальной бумагой и на нее раскладывают определенное количество семян. Перед раскладкой семян песок и бумагу увлажняют до полного насыщения водой. Сверху семена закрывают фильтровальной бумагой и неплотно накрывают стеклом. Проращивание ведут в лаборатории при температуре 20-25°С. Нормой считается прорастание 90-95% семян в течение 3—4 суток. Процент проросших семян от числа посеянных называется всхожестью. После определения всхожести семян приступают к проведению эксперимента, закладывая один или несколько опытов в следующей последовательности. 1. Чашку Петри заполняют до половины исследуемым субстратом (почвой, илом и т. п.). В другую чашку кладут такой же объем заведомо чистого субстрата, который будет служить в качестве контроля по отношению к исследуемому материалу. 2. Субстраты во всех чашках увлажняют одним и тем же количеством отстоянной водопроводной воды до появления признаков насыщения. 3. В каждую чашку на поверхность субстрата укладывают по 50 семян кресс-салата. Расстояние между соседними семенами должно быть по возможности одинаковым. 4. Покрывают семена теми же субстратами, насыпая их почти до краев чашек и аккуратно разравнивая поверхность. 5. Увлажняют верхние слои субстратов до влажности нижних. 6. В течение 10-15 дней наблюдают за прорастанием семян, поддерживая влажность субстратов примерно на одном уровне. Результаты наблюдений записывают в таблицу (табл. 7.11). В зависимости от результатов опыта субстратам присваивают один из четырех уровней загрязнения. 1. Загрязнение отсутствует Всхожесть семян достигает 90-100%, всходы дружные, проростки крепкие, ровные. Эти признаки характерны для контроля, с которым следует сравнивать опытные образцы. Слабое загрязнение Всхожесть 60-90%. Проростки почти нормальной длины, крепкие, ровные. Среднее загрязнение Всхожесть 20-60%. Проростки по сравнению с контролем короче и тоньше. Некоторые проростки имеют уродства. Сильное загрязнение Всхожесть семян очень слабая (менее 20%). Проростки мелкие и уродливые. При проведении опытов с кресс-салатом следует учитывать, что большое влияние на всхожесть семян и качество проростков оказывают водно-воздушный режим и плодородие субстрата. В гумусированной, хорошо аэрированной почве (чернозем, верхний горизонт серой лесной почвы) всхожесть и качество проростков всегда лучше, чем в тяжелой глинистой почве, которая из-за малой проницаемости для воды и воздуха имеет плохой водно-воздушный режим. Поэтому в качестве субстрата для контроля следует брать почву того же типа, что и для опытов. Кроме загрязнения почвы, на кресс-салат оказывает влияние состояние воздушной среды. Газообразные выбросы автомобилей вызывают морфологические отклонения от нормы у проростков кресс-салата, в частности отчетливо уменьшают их длину. Кресс-салат можно выращивать на незастекленных балконах многоэтажных домов, расположенных вдоль автодорог. Газообразные выбросы автотранспорта имеют плотность более высокую, чем воздух, и скапливаются в приземном слое до высоты 2-х метров. Одновременное выращивание кресс-салата на балконах нижних и верхних этажей летом, в период теплой и безветренной погоды, обычно показывает заметные различия в качестве проростков. |
Последнее изменение этой страницы: 2017-03-14; Просмотров: 1673; Нарушение авторского права страницы