Prisny_Zoologia_Praktikum_laboratorny_2018

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Белгородский государственный национальный исследовательский университет»

Ю.А. Присный, А.В. Присный

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ ПО ЗООЛОГИИ БЕСПОЗВОНОЧНЫХ

Учебное пособие

Белгород 2018

УДК 592

ББК 28.6 П 77

Рекомендовано к изданию редакционно-издательским советом Института инженерных технологий и естественных наук НИУ «БелГУ» (протокол № 23 от 13.06.2018).

Р е ц е н з е н т ы :

О.П. Негробов, доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой экологии и систематики беспозвоночных животных Воронежского государственного университета

С.Д. Чернявских, кандидат биологических наук, доцент, декан факультета математики и естественнонаучного образования Педагогического института Белгородского государственного национального исследовательского университета

Присный Ю.А.

П 77 Лабораторные работы по зоологии беспозвоночных: учеб. пособие / Ю.А. Присный, А.В. Присный. – Белгород : ИД «Белгород» НИУ «БелГУ»,

2018. − 130 с.: ил.

ISBN 978-5-9571-2598-3

Пособие составлено в соответствии с учебной программой курса «Зоология» для студентов, обучающихся по направлению подготовки

06.03.01.62 «Биология».

УДК 592 ББК 28.6

ISBN 978-5-9571-2598-3

© Присный Ю.А., Присный А.В., 2018 © НИУ «БелГУ», 2018

2

3

ВВОДНАЯ ЧАСТЬ

Познание живых организмов без непосредственного их рассмотрения на модельных объектах невозможно, и классических курс зоологии включает, как обязательный компонент, лабораторные занятия, на которых студенты не только изучают особенности организации животных, но и приобретают навыки работы с микроскопической техникой, отбора природных проб, получают базовые знания о вскрытии и постигают азы научного рисунка. В связи с тем, что исследователи постоянно получают новые знания об окружающей нас природе, система органического мира претерпевает изменения, корректируются учебные планы и потребности общества, учебные пособия также требуют определенных обновлений, чтобы оставаться актуальными.

Данный практикум является, по сути, настольной книгой студента-биолога на первом курсе, в которой в краткой форме изложены основные моменты, касающиеся организации беспозвоночных животных, и приведены современные систематические характеристики отдельных представителей. В связи с тем, что, по мнению авторов, биолог должен иметь возможность «потрогать руками» то, что он изучает, набор зоологических объектов, приводимых в практикуме, носит региональный характер. Иными словами, у студента есть возможность рассмотреть животное не только на готовом препарате, но и самому собрать нужный материал и приготовить временный или постоянный препарат.

Теоретическая часть практикума подготовлена на основе следующих учебников, которые авторы данного практикума рекомендуют к обязательному прочтению студентам-биологам.

1.Догель В.А. Зоология беспозвоночных. – М.: Высшая школа, 1981.

2.Протисты: Руководство по зоологии. Ч. 1 / Гл. ред. А.Ф. Алимов. – СПб.: Наука, 2000.

3.Протисты: Руководство по зоологии. Ч. 2. – СПб.: Наука, 2007.

4.Протисты: Руководство по зоологии. Ч. 3. – СПб.; М.: Товарищество научных изданий КМК, 2011.

5.Буруковский Р.Н. Зоология беспозвоночных. – СПб.: Проспект Науки, 2010.

6.Зоология беспозвоночных. В 2-х т. / Под ред. В. Вестхайде и Р. Ригера. – М.: Товарищество научных изданий КМК, 2008.

7.Рупперт Э.Э., Фокс Р.С., Барнс Р.Д., Зоология беспозвоночных: Функциональные и эволюционные аспекты. В 4-х т. – М.: Издательский центр «Академия», 2008.

Раздел, касающийся особенностей научного рисунка, подготовлен на основе статей С.М. Глаголева «Задачи и техника биологического рисунка» и В.И. Мелешко «Рисуйте правильно», опубликованных в журнале «Биология» издательского дома «Первое сентября» №27 за 2000 г.

Схемы, изображающие строение отдельных представителей беспозвоночных животных, приводимые в практикуме, взяты из вышеуказанных учебников. Фото препаратов являются оригинальными и размещены здесь только для того, чтобы студент мог получить первичную ориентировку на то, что он должен увидеть в микроскоп.

Основная идея и цель данного пособия в том, чтобы помочь студенту-биологу получить базовые знания о зоологических объектах, которые он сможет расширить и углубить в дальнейшем при прохождении полевой практики и изучении дисциплин зоологического цикла.

4

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 Оптические приборы. Правила работы с микроскопами.

Правила оформления лабораторной работы

Изучение устройства лабораторного светового монокулярного микроскопа

Световой микроскоп – оптико-механический прибор, предназначенный для увеличения изображения предметов, невидимых невооруженным глазом. Именно длина волны определяет разрешающую способность микроскопа, то есть минимальное расстояние, на котором изображение двух точек не сливается в единое.

По схемам изучите устройство и принцип действия светового микроскопа (рис. 1). Внимательно разберитесь с назначением отдельных элементов оптической системы светового микроскопа.

Рис. 1. Устройство светового монокулярного микроскопа (А) и схема хода световых лучей в нем (Б).

А: 1 – окошко окуляра, 2 – тубус, 3 – монокулярная насадка, 4 – револьверное устройство, 5 – объективы, 6 – предметный столик, 7 – конденсор, 8 – источник света (осветитель), 9 – основание, 10 – предохранитель (плавкая вставка), 11 – включатель-выключатель осветителя, 12 – макро- и микровинты, 13 – винты для перемещения препарата, 14 – штатив, 15 – тубусодержатель, 16 – зажим для препарата;

Б: 1 – источник света, 2 – линза конденсора, 3 – ирисовая диафрагма, 4 – препарат, 5 – фронтальная и коррекционная линзы объектива, 6 – призма, 7 – собирательная и окулярная линзы, 8 – окошко окуляра

Рассмотрите основные части микроскопа: механическую, оптическую и осветительную.

Найдите на микроскопе элементы механической части – основание, штатив, предметный столик, тубус, револьвер, макро- и микрометрический винты.

5

Штатив закреплен на массивном основании (станине), которое придает микроскопу устойчивость. На основании имеется кнопка включения электрической лампы и предохранитель (плавкая вставка). В основание встроен осветитель проходящего света вместе с источником света и блоком питания.

Штатив включает в себя изогнутый тубусодержатель, к нему прикреплены револьвер и тубус. На штативе также находится макрометрический винт, или кремальера. С его помощью можно поднять или опустить тубус для приблизительной настройки прибора на фокус. Макрометрический винт используется для изучения объекта при малом (слабом) увеличении.

Предметный столик подвижно укреплен на штативе и имеет круглое отверстие в центре. На него помещают рассматриваемый объект, который изучают в проходящем свете (пучок света проходит через отверстие в центре столика). На предметном столике препарат фиксируется при помощи зажима. Препарат двигают при помощи двух рукояток, расположенных под предметным столиком. Верхняя рукоятка используется для передвижения препарата вперед-назад, нижняя – для передвижения препарата вправо-влево.

Помните, что изображение в микроскопе обратное.

Найдите микроскопический винт (диаметр микроскопического винта меньше, чем диаметр винта кремальеры). Его можно вращать только на пол-оборота в обе стороны. Он используется в работе с большим (сильным) увеличением для точной настройки прибора на фокус.

Оптическую часть микроскопа составляют окуляры и объективы.

Окуляр (от лат. oculus – глаз) находится в верхней части тубуса и обращен к глазу. Он представляет собой систему линз в металлическом корпусе цилиндрической формы. По цифре на окуляре можно узнать кратность увеличения (×5, ×10, ×16).

Объективы находятся в гнездах револьвера. Револьвер (от лат. reversio – возврат, вращение) найдите с противоположной стороны тубуса. Объектив – это система линз, заключенных в металлический цилиндр. Увеличения объектива указаны на стенке цилиндра. Найдите объектив малого увеличения (×4) с красным кольцом, объектив среднего увеличения (×10) с желтым кольцом, объектив большого увеличения (×40) с зеленым кольцом и иммерсионный объектив (×100) с белым кольцом на цилиндре.

Общее увеличение микроскопа определяется путем умножения увеличения окуляра на увеличение объектива. Таким образом, общее увеличение микроскопа составляет от 20 до 1600 раз.

Найдите элементы осветительной части микроскопа – лампу, конденсор и диафрагму.

Лампа находится под предметным столиком и закреплена в основании.

Между лампой и предметным столиком имеется конденсор. Он состоит из системы линз, которая направляет пучок света от лампы на исследуемый объект. Положение конденсора можно менять с помощью винта, расположенного на штативе. При опускании конденсора освещенность уменьшается, а изображение становится темнее и контрастнее (как при закате солнца). При поднятии конденсора освещенность возрастает, но контрастность уменьшается (изображение как в ясный солнечный день – знойное марево).

Найдите на конденсоре (обычно справа) черный язычок ирисовой диафрагмы. Сама диафрагма, состоящая из пластин, расположенных по кругу, не видна, так как вмонтирована в систему конденсора. Если язычок сместить влево, просвет диафрагмы и освещенность уменьшаются, а при смещении язычка вправо – увеличиваются.

Под диафрагмой располагается оправа для светофильтра.

6

Правила работы с лабораторным световым монокулярным микроскопом

Работу с микроскопом лучше осваивать на практике, производя последовательно все необходимые операции.

Запомните: при переноске микроскоп следует правой рукой брать за штатив или тубусодержатель, а левой – поддерживать основание.

На столе микроскоп должен располагаться слева от исследователя. Микроскоп должен прочно стоять и не шататься. При работе микроскоп не желательно двигать или переносить.

1.Установите микроскоп. Тубусодержатель должен быть обращен к вам. Опустите предметный столик при помощи кремальеры (вращая винт от себя). Отведите зажим на предметном столике и вставьте препарат (покровным стеклом вверх) в «уголок» зажима до упора, зафиксируйте препарат, отпустив зажим.

2.Поставьте объектив малого увеличения в рабочее положение. Для этого вращайте револьвер до тех пор, пока объектив малого увеличения не установится над отверстием в предметном столике. Если действие выполнено правильно, то вы услышите легкий щелчок.

Запомните: изучение любого объекта начинается с малого увеличения.

3.Поднимите столик к объективу малого увеличения, чтобы расстояние между препаратом и объективом составляло примерно 2 мм, с помощью кремальеры (для этого винт нужно вращать на себя). Откройте диафрагму и приподнимите конденсор.

4.Включите лампу. При помощи двух винтов, расположенных под предметным столиком и двигающих препарат вправо-влево и столик вперед-назад, поместите исследуемый объект в центр проходящего пучка света.

5.Смотрите в окуляр (левым глазом!) и медленно! опускайте предметный столик макрометрическим винтом (вращайте винт от себя!) до тех пор, пока не увидите изображение объекта в поле зрения. Фокусное расстояние при малом увеличении приблизительно равно 0,5 см.

6.Найдите на объекте интересующий вас участок и расположите его точно в центре. Эта операция называется центрирование. Рассмотрите препарат и сделайте зарисовки.

7.Перейдите к рассмотрению объекта при среднем увеличении. Для этого вращайте револьвер до тех пор, пока объектив среднего увеличения не установится над отверстием в предметном столике. Если действие выполнено правильно, то вы услышите легкий щелчок.

Перейдите к рассмотрению объекта при большом увеличении. Для этого вращайте револьвер до тех пор, пока объектив большого увеличения не установится над отверстием в предметном столике. Если действие выполнено правильно, то вы услышите легкий щелчок.

Внимание! При переходе к большому увеличению не трогайте макро- и микроскопические винты и постарайтесь не сдвинуть руками препарат. Не бойтесь, объектив не заденет стекло, если объект находится в фокусе на среднем увеличении.

8.Положите руку на микроскопический винт и, медленно! вращая его на полоборота вперед и назад, найдите фокус.

9.Зарисуйте препарат при большом увеличении. При зарисовке смотрите в окуляр левым глазом, а в альбом – правым.

10.Для изучения очень тонких деталей и структур объекта используйте иммерсионный объектив. Он отличается маркировкой в виде белого (водная иммерсия) или черного (масляная иммерсия) кольца. Для работы в данном случае нужно увеличить освещенность.

11.Отведите объектив большого увеличения в сторону.

7

12. Капните на покровное стекло дистиллированную воду или иммерсионное

масло.

13.Вращайте револьвер так, чтобы иммерсионный объектив оказался над отверстием в предметном столике, при этом он погрузится в каплю воды или масла. Если вы все сделали правильно, то услышите легкий щелчок.

14.Для наведения на фокус используйте микроскопический винт, при этом поворачивайте его крайне осторожно.

15.По окончании работы приведите микроскоп в следующее состояние: объективы переведите в нейтральное положение, то есть они не должны смотреть в отверстие в предметном столике, или установите револьвер на объектив с малым увеличением; поднимите предметный столик и конденсор вверх до предела; откройте диафрагму.

Если вы работали с водой или иммерсионным маслом, то хорошо протрите объектив и препарат мягкой тряпочкой, смоченной в спирте. Поставьте микроскоп на место, держа его правой рукой за штатив и поддерживая левой рукой основание.

Изучение устройства стереоскопического светового микроскопа

Микроскоп биологический стереоскопический (рис. 2) дает прямое и объемное изображение объекта в проходящем или отраженном свете. Он предназначен для изучения мелких и средних объектов и препарирования их, так как имеет большое рабочее расстояние (расстояние от предметного столика до фронтальной линзы объектива здесь обычно составляет несколько сантиметров).

Рис. 2. Устройство светового стереоскопического микроскопа:

1 – окуляр, 2 – бинокулярная насадка, 3 – оптическая головка, 4 – объектив, 5 – рукоятка переключения увеличения, 6 – стойка, 7 – винт грубой наводки, 8 – винт фиксации кронштейна с реечным механизмом передвижения, 9 – винт стопорного (страховочного) кольца, 10 – подставка, 11 – предметный столик, 12 – зажимы, 13 – лампа, 14 – включатель/выключатель электропитания, 15 – переключатель освещения, 16 – регулировка интенсивности освещения

8

Основная часть микроскопа – это оптическая головка. В нижнюю часть ее вмонтирован объектив, состоящий из системы линз, которые можно переключать или перемещать при помощи рукоятки и этим менять увеличение. Увеличения объектива обозначены цифрами на рукоятке – ×0,6, ×1, ×2, ×4, ×7. На корпусе головки имеется риска. Для установки нужного увеличения объектива надо цифру на рукоятке совместить с риской на корпусе головки.

На верхнюю часть головки установлена бинокулярная насадка. Окуляры имеют увеличения ×6, ×8, ×12,5. Для установки удобного для глаз расстояния между окулярами надо раздвинуть или сдвинуть тубусы.

К задней части корпуса оптической головки прикреплен кронштейн с реечным механизмом передвижения. Подъем и опускание корпуса головки осуществляется вращением винта. Кронштейн надет на стойку, прикрепленную к подставке. Не смотря на то, что сам кронштейн фиксируется на стойке винтом, целесообразно дополнительно (!) закреплять под ним страховочное кольцо во избежание срыва вниз всей оптической насадки.

На кронштейне (или на объективе) расположен источник света, освещающий объект сверху. Источник света, освещающий объект снизу, расположен под предметным столиком внутри корпуса подставки.

Столик установлен в круглом окне на верхней поверхности корпуса подставки. Он может быть либо стеклянным (используется при проходящем свете), либо металлическим (или пластмассовым), с белой и черной поверхностями (используется при отраженном свете).

Правила работы со стереоскопическим световым микроскопом

Работа с объектом при помощи стереоскопического микроскопа, в основном, схожа с таковой при использовании лабораторного микроскопа.

Перед началом работы с бинокулярной насадкой следует выставить окуляры на расстояние, соответствующее расстоянию между глазами исследователя. Изображение, наблюдаемое обоими глазами в окуляры, не должно раздваиваться или сливаться. Для регулировки расстояния между окулярами используется специальный винт, расположенный на оптической головке, либо могут двигаться тубусы окуляров.

После того, как настроено расстояние между окулярами, следует настроить резкость окуляров, чтобы изображение было четким для обоих глаз. На одном из тубусов окуляров для этого имеется винт настройки резкости. Этот момент можно отстроить заранее или же подрегулировать в процессе работы с объектом.

Исследуемый объект помещается на предметный столик. Освещение объекта (сверху или снизу), а также материал самого столика (прозрачное стекло или непрозрачный металл или пластик) выбираются исходя из особенностей объекта и задач его исследования.

Начинают работу с малого увеличения, затем переходя на большее. Настройка резкости осуществляется при помощи винта грубой настройки.

Если объект слишком мал, всю оптическую головку можно разместить ниже на стойке. Если объект крупный, оптическую головку целесообразно передвинуть выше, закрепив ее на стойке. Не забывайте, перемещая вверх-вниз оптическую головку, передвигать и фиксировать страховочное кольцо на стойке.

Приготовление временного препарата

Возьмите предметное стекло и положите его на стол. Стекло должно быть чистым и обезжиренным. Стекло нужно брать только за боковые грани.

Пипеткой наберите воду из стакана, в котором находится проба воды из реки.

9

Нанесите пипеткой 1-2 капли воды из реки в центр предметного стекла.

Возьмите покровное стекло за боковые грани и приложите его аккуратно боковой гранью к краю капли воды. Когда капля равномерно распределится по всей грани, медленно опустите на нее стекло. Излишки воды уберите фильтровальной бумагой.

Рассмотрите готовый препарат под микроскопом. На препарате можно видеть различные микроорганизмы, обитающие в реке и входящие в состав планктона.

Препарат называется временным, так как тонкий слой воды между стеклами быстро высыхает.

Правила оформления лабораторной работы

На практических занятиях по зоологии студенты знакомятся с особенностями организации отдельных групп беспозвоночных на примере типичных представителей.

Для выполнения работ необходимо иметь следующий набор принадлежностей: альбом (формат 30×21 см) либо отдельные листы бумаги (формат А4), которые подшиваются в папку, шариковую ручку, карандаши (простой и цветные) и ластик. Бумага должна быть плотной, гладкой и выдерживающей несколько стираний ластиком. Карандаш должен быть средней жесткости («М» или «ТМ»), остро заточенным (под углом 20–25 градусов). Подтачивать карандаш следует постоянно; многие дефекты рисунков возникают именно из-за пользования тупым карандашом. Годятся для рисования и автоматические карандаши с диаметром стержня 0,5 мм, которые в заточке не нуждаются. Ластик должен быть мягким.

Выполняя каждую работу, студент записывает в альбом (или на отдельном листе плотной бумаги) номер и название темы. По усмотрению преподавателя, если требуется, в альбом записывают цель работы и оснащение занятия, а также краткое теоретическое дополнение к работе.

Записи и рисунки можно делать только на одной стороне листа.

Далее студенты приступают к изучению зоологических объектов, выполняя задания, описанные в конкретной работе.

Объект, изучаемый по схеме, под лупой, лабораторным или стереоскопическим микроскопом, зарисовывают в альбом. Это делают, во-первых, для того, чтобы закрепить в памяти строение объекта, форму отдельных структур, их взаимное расположение, индивидуальные особенности. Во-вторых, навыки зоологического рисунка важны в будущей деятельности биолога. Например, при публикации таксономических или морфологических описаний требуется наличие рисунка. В данном случае использование фотографий не может заменить рисунок.

Преимущество рисунка состоит, прежде всего, в том, что он позволяет создать обобщенный образ объекта и выделить его существенные черты, отказавшись от второстепенных деталей. Кроме того, рисунок позволяет отразить на одном изображении детали строения, которые на одной фотографии показаны быть не могут (например, потому, что не попадают в плоскость изображения и получаются размытыми).

Главное в научном рисунке – его достоверность. Достоверность рисунка состоит в соблюдении всех пропорций, в верном изображении деталей, видимых при данном увеличении, в точной передаче цвета в случае цветного рисунка.

Особенное внимание следует обращать на линии как элемент графического изображения. Каждая линия на контурном рисунке что-то означает. Например, границы тела животного (или границы клеток на препарате) замкнуты. Линии, обозначающие их на рисунке, должны быть сплошными.

10