Определение сырого, сухого весов водных организмов и их зольности

При определении сырого веса используются как различные косвенные методы, так и взвешивание водных организмов. Большая часть косвенных методов заключается в определении объема тела животного. При этом удельный вес сырого вещества тела водных организмов обычно принимается равным единице. Большинство косвенных методов разработано для тех случаев, когда требуется определить сырой вес мелких, чаще всего план­ктонных организмов.

Одним из них является расчетный метод геометрического подобия. По этому методу форма тела организмов приравнивает­ся к каким-либо простым геометрическим телам (шар, эллипс, цилиндр, конус и т. п.). Под микроскопом измеряются необхо­димые для расчета параметры, и по известным формулам рас­считывается объем.

Методы определения индивидуальных сырых весов по объему исследуемых организмов обладают рядом общих для них не­достатков, основными из которых являются значительная трудо­емкость и недостаточная точность получаемых результатов, в особенности когда тела организмов имеют сложную форму.

Кроме расчетных методов определения объема, для этой цели часто используются приборы разной конструкции, измеряющие объем организмов в пробе,— валюминометры, например валюминометр П. И. Усачева в модификации Б. С. Грезе (1948). При работе с валюминометром этого типа регистрируются изменения уровня жидкости, заполняющей прибор, до и после внесения в него исследуемых объектов, и по этим данным рассчитывается их объем.

Валюминометрические методы чаще всего применяются при определении биомассы планктона и дают удовлетворительные результаты при достаточно больших пробах (порядка несколь­ких сотен миллиграммов).

При определении сырого веса у сравнительно крупных объ­ектов или при работе с достаточно большими пробами (вес от нескольких миллиграммов и выше) часто используют методы прямого взвешивания. Основная трудность, с которой сталкива­ются при прямом взвешивании водных организмов, заключа­ется в следующем. Перед взвешиванием организмы должны быть освобождены от наружной воды. При обсушивании сразу же после удаления наружной воды начинает извлекаться вода, входящая в состав тела. Уловить момент, когда организм осво­бодился от наружной воды и еще не начал терять внутреннюю, очень трудно.

Л. Д. Резвой и Н. С. Ялынская (1966) использовали метод, исключающий предварительную обсушку. Суть метода заключается в следующем. На чашке весов прежде всего идет испарение захваченной организмами наружной воды. Пока она испаряется, не происходит испарение внутренней воды, защищенной наружными покровами. Если непрерывно следить за весом, мы сначала наблюдаем сравни­тельно быстрое его падение, пока не испарится вся наружная вода. Тогда в потере веса наступает остановка или хорошо заметное замедление. Далее потеря воды возобновляется, но уже более медленным темпом, так как при этом будет испаряться внутренняя вода через наружные покровы. Наблюдая за весом через равные промежутки времени, мы можем построить кри­вую потери веса. Момент исчезновения поверхностной воды бу­дет отмечен или полной остановкой, горизонтальным участком кривой или перегибом кривой, за которым она станет более пологой. Вес, соответствующий остановке или перегибу, и будет истинным весом организма.

Однако этот метод не всегда дает четкие результаты. Так, Л. М. Сущеня и С. Н. Ветрова (1957) показали, что очень часто кривые падения веса во времени не имеют четко вы­раженного перегиба и поэтому неясно, какая из точек соответ­ствует прекращению испарения внешней воды.

Большинство авторов, разрабатывая различные варианты определения сырого веса методом прямого взвешивания, пошли по пути стандартизации времени и способов обсушивания организмов. Так, например, Е. В. Боруцкий (1934) при определении сырого веса бентосных организмов рекомендует одноминутное обсушивание. С. Н. Уломский (1951) при работе с планктонны­ми организмами предлагает обсушивать пробу до прекращения появления мокрых пятен на фильтровальной бумаге.

Метод С. Н. Уломского дает сравнительно хорошие результаты и может быть применен при определении сырого веса бентосных и планктонных организмов. Приведем этот метод в из­ложении автора.

«Животные, перенесенные на часовое стекло и просчитанные под бинокуляром или штативной лупой, всасываются в трубку пипетки. После того как оседающие организмы сконцентрируются в нижнем конце пипетки, они с 3—4 каплями воды переносятся на вырезанный из мельничного газа (№ 20—25) квадратик материи площадью 2 см², положенный на колечко, лежащее на фильтровальной бумаге. Капля воды с заключенными в ней животными в течение некоторого времени не успевает смочить газ и не впитывается фильтром. Захватив пинцетом одну из сторон квадратика, придерживаем препаровальной иглой другую, пока капля воды не просочится, впитанная фильтром. Прошедшая через газ капля должна возможно меньше смочить нижнюю сторону материи и не растечься. Влажные кружки на газе должны иметь одинаковую площадь, что достигается рав­ным числом капель. На смоченной поверхности газа в один слой обычно равномерно располагаются организмы. После этого газ с организмами опускают на сухой фильтр и, приподнимая, а за­тем, прижимая его иглой с пинцетом, подсушивают до тех пор, пока на бумаге перестанет оставаться влажный след. После это­го квадратик газа с организмами переносят в бюксу, закры­вают крышкой и взвешивают. Взвешивание повторяют. Для это­го газ споласкивают в часовом стекле и просушивают до постоянного веса, а организмы просчитываются и снова наносятся пипеткой на сухой кусочек газа. Берется среднее из двух взве­шиваний».

Тщательное и точное соблюдение условий и времени обсушки позволяет получать результаты с ошибкой 5% и менее.

Определение сырого веса моллюсков, особенно пластинчато-жаберных, часто сопряжено с большими погрешностями за счет воды, содержащейся в мантийной полости. Поэтому перед взве­шиванием моллюсков нужно удалять воду из мантийной поло­сти. У мелких видов для этого достаточно проколоть тонкой препаровальной иглой раковину, при помощи фильтровальной бумаги извлечь полостную жидкость и только после этого про­изводить взвешивание.

При определении сырого веса гидробиологам в большин­стве случаев приходится работать с фиксированным материалом. Известно, что вес фиксированных формалином организмов мо­жет отличаться от веса живых организмов. По данным Е. В. Боруцкого (1934), вес фиксированных животных изменяется в про­цессе хранения и стабилизируется лишь после 4 месяцев. Для бентосных организмов разница в весе между фиксированными и живыми организмами порядка 2—4%. Для планктонных организмов различия сырого веса у фиксированных и живых организмов еще очень плохо изучены.

Под сухим весом следует понимать постоянный вес полно­стью обезвоженного вещества тела исследуемых организмов. Применяется несколько способов высушивания биологического материала до постоянного веса: высушивание в эксикаторах над различными осушителями (СаСl₂, H₂S0₄, силикогель и т. п.), высушивание под вакуумом, лиофильная сушка, сушка в инфракрасных лучах, высушивание проб в сушильном шкафу.

При массовых определениях сухого веса немаловажным условием является количество времени, затрачиваемое на дове­дение пробы до постоянного веса. Высушивание пробы в эксика­торе требует для достижения постоянного веса пробы в 15— 20 мг 20—25 дней, в то время как в сушиль­ном шкафу эта же навеска достигает постоянного веса за не­сколько часов. Поэтому в практике гидробиологических иссле­дований при определении сухого веса чаще всего применяется простой и быстрый метод высушивания проб в сушильном шкафу. Остальные способы используются значительно реже в основном для специальных целей, когда следует опасаться окисления липидов и других легко окисляющихся соединений. Разные авторы при высушивании проб биологического материала в сушильном шкафу рекомендуют различные температуры в интервале 50—105°. Известно, что величины постоянного веса, полученные при разных температурах, несколько различаются. Однако различия эти столь невелики, что при массовых определениях сухого веса ими можно пренебречь. Например, постоянный вес Chironomus thummi, полученный при 50°, отличался от постоянного веса, полученного при 105°, всего на 3,5%. Продолжитель­ность высушивания после достижения постоянного веса при температурах не свыше 105° на результаты определений не влияет.

Так как результаты определения сухого веса при температурах 100—105° незначительно отличаются от результатов, полу­ченных при более низких температурах, а процесс сушки при использовании высоких температур значительно ускоряется, массовые определения сухого веса водных организмов следует проводить при температуре высушивания 100—105°. При этой температуре навески 100—300 мг сырого веса достигают посто­янного веса за 2—3 часа.

При определении сухого веса следует обращать внимание на тип весов, с тем чтобы точность определений была не ме­нее ±1—3%.

Количество золы у различных представителей одного и того же вида может колебаться в значительных пределах и зависит, по-видимому, от экологических условий и физиологического со­стояния организмов.

Для определения содержания золы в теле водных организ­мов чаще всего используется метод прокаливания проб в му­фельной печи. Известно, что на результат сильно влияет темпе­ратура, при которой происходит прокаливание пробы. Некоторые соли, входящие в состав минеральной фракции тела водных организмов, при определенных температурах разлагаются с вы­делением газообразных продуктов, что приводит к потере веса минеральной фракции, остающейся после прокаливания пробы. При температуре свыше 550° происходят значи­тельные потери К и Na. В интервале же 400—450° длительное прокаливание не вызывает заметной потери этих элементов.

Основным скелетным материалом у многих водных беспо­звоночных служит СаСО_з. Пейн (Paine, 1964) показал, что это соединение интенсивно разлагается при температуре свыше 550°, с образованием СаО. Это может снизить величину минерального остатка на 44%. Процесс разложения минеральных солей после достижения критической температуры происходит очень резко в небольшом температурном интервале.

При определении зольности следует учитывать, что внутри муфельной печи может создаваться значительный температурный градиент (до 50°). Поэтому во избежание его влияния на результат определения тигли с пробами следует помещать компак­тно в среднюю часть муфельной печи на равном расстоянии от передней и задней стенок.

Иногда содержание золы определяют по количеству мине­ральных веществ, оставшихся в калориметрической бомбе после сгорания при температурах, близких к 1000°, органического ве­щества пробы. Результаты определения золы, полученные подобным методом, всегда не­сколько занижены вследствие термического разложения не­которых солей.

При определении содержа­ния золы у водных организ­мов, скелетный материал кото­рых представлен в основном СаСО_з (например, моллюски с раковиной), значительные ошибки могут возникать из-за недоучета кристаллизацион­ной воды, сцепленной с СаСОз. При высушивании этих орга­низмов при температурах вплоть до 105° кристаллиза­ционная вода остается, а при прокаливании пробы полностью теряется.

Следует рекомендо­вать прокаливание проб в муфельной печи при температурах 500—550° (не выше). Для полного сгорания органического веще­ства навески порядка 100 мг сухого веса достаточно 20—24 ча­сов прокаливания.

Определение золы в теле моллюсков следует проводить, предварительно освободив его от раковины, и анализировать только мягкие ткани.