книги из ГПНТБ / Микробиология и гидробиология природных и сточных вод учеб. пособие

порами в 2 мк. Осадок с. фильтра исследуется под мпкроско- ' пом.

Для улавливания более крупных гпдробнонтов применяют сачки из газовых тканей различной крупности петель, напри­

ничного сита № 20 с петлями в 75 мк длинойНижние части сачков делают глухими (стеклянными, металлическими, луч­ ше хлорвиниловыми или из других пластических материалов,' которые легче прикреплять к шелковым сптам или газам)1 .

Внизу таких глухих сачковых мешочков делают спускные краники или вставляют куски мягких шлангов с( зажимами. Применяют и специальные планктические сети' различных кон­ струкций. Сачки применяют по-разному: то продолжительное время держат их против течения, то тянут их с лодки на опре­

С практической точки зрения особое внимание гидробио­ логов должны привлекать бентосные гндробионты, относящи­ еся к перифитону, т. е. всякие обрастания подводных свай, подводных береговых камней, подводных частей плотов, паро­ мов, наплавных мостов и т. п. Даже беглый осмотр таких об­ растаний может дать ценные ориентировочные сведения о за­ грязнении водоема и о его биоценозе. Профессор Никитин­ ский Я. Я. и Долгов Г. И. изучению перифитона придают важ­ ное значение.*). Для получения материала по изучению об растаний пользуются простыми инструментами — черпака­ ми, скребком, сачком.

Для получения же бентосных гидробионтов из глубоких частей водоема используют различные драги, которые протя­ гиваются по дну, используются специальные механизирован­ ные дночерпатели, которые захватывают грунты с определен­ ной площади дна, используются илососы (илосос Перфилье­ ва и др.).

Изъятый планктон и бентос подвергаются качественному и количественному изучению. Для этого прибегают к разде- ^ л.ению гидробионтов при помощи разной крупности сит. Снача­ ла процеживают определенное количество материала через

*) См.: Гидробиологические методы исследований в «[Стандартных ме - тодах исследовании питьевых и сточных вод». 1927 г.

100

крупные сита (№ 12). Крупных, гндробпонтов меньше, чем других, и их определить легче. Для облегчения подсчетов, особенно мелких гндробпонтов. берут небольшие порции мате­ риала, а мутные воды даже разбавляют дистиллированной водой в 10, в 100, а иногда и в большее количество разПере­ счет определяют в конце концов на 1 литр, за исключением микробов, подсчет которых производят на 1 миллилитр мёто дом определения микробного числа воды.

исследовать их внутреннее строение и даже их морфологию. Для такого изучения прибегают к фиксированию гндробпон­

вание разрушает большинство жгутиковых. При отстаивании фиксированных формалином жидкостей сине-зеленые водорос­ ли чаще всплывают наверх, флотируют (носток и др.), осталь­ ные оседают па дно.

Микроскоппрованпе: гндробпонтов в живом виде всегда производят с плоским зеркалом,' узкой диафрагмой и с не­ сколько опущенным осветительным аппаратом.

Под микроскоп берут каплю отстоя со дна флаконаДля практических целей первоначально достаточно быва­

ет установить гидробионты хотя бы по группам, так как уста­ новление видов их — работа довольно трудоемкая и отвеча­ ет более научным целям.

Можно, например, придерживатьсяследующих групп * ) :

101

11. Жгутиковые водоросли: а) эвгленовые; б) факусовые; в) перидпиовые; г) жгутиковые бесцветные (род «Бодо»); д) хрпЗомонады-

П1. Зеленые водоросли: а) хламидомонады; б) вольвоксовые; в) протокковые; г) конюгаты (ецеплянкм);' д) конфервалн 1улотрпксовые); е) харовые'(лучицы); ж) сифоно­ вые.

IV. Диатомовые водоросли: а) двухсторонние симметрич­

X. Личинки насекомых.

В случае необходимости количественного анализа поль­ зуются различными счетными камерами или средними подсче­ тами микроскопических полей зрения-

Для прямого подсчета количества гидробионтов в воде водоемов удобна счетная камера Горяева. Пересчеты обыч­ но производят па 1 м.\ пли на один литр.

Количество водорослей и простейших в том или ином объ­ еме воды, например в 1 мл, служить мерилом чистоты воды не может. Точно так же количество водорослей до очистных со-

»оружеинй и после них не может служить контролем качества раб,оты очистных сооружений.

Для такого контроля прибегают к определению микробно­ го числа в жидкостях по выращенным колониям. Определяют также кбли-пидекс до очистки и после нее. Наконец, опреде­ ляют БПКо до очистки п.после очистки.

Методы выращивания колоний водорослей на специаль­ ных элективных т в е р д ы х средах для разделения водорос­ лей хотя бы по классам их пока не разработаныЖидкие пи­ тательные среды дли" размножения различных водорослей су­ ществуют.

Г л а в а I I I . Водоросли.

Под термином водоросли в обычной жизни разумеют цве­

102

группа организмов водоросли ничего подобного не имеет. У них нет ни корней, ни стеблей, ни листьев.

Некоторые (высшие) водоросли и колонии низших водо­ рослей действительно имеют на концах выросты, подобные корням — р и з о и д ы *), при помощи которых они прикрепля­ ются иногда ко дну, а иногда и к другим неподвижным пред­ метам, к субстратам, находящимся- в воде. Однако «ризоиды» не иптакху водорослей и разветвлений в грунте не имеютЕс­ ли водоросли и имеют подобие стебля, то в них нет проводя­ щих сосудов, питающих листья.

Водоросли пресноводных водоемов и морей по большей час­

Красное море красно от присутствия в его поверхностных во­ дах микроскопических сине-зеленых водорослей (триходесмиумов), имеющих дополнительный красный пигмент эритрин (фнкоэритрин).

Во время цветения водоемов в 1 мл их воды помещаются тысячи, десятки тысяч и даже миллионы отдельных водорос­

но распространены колониальные нитчатые формы додорослей как ветвистые, так и неветвистые («Зеленые русалочьи косы»)- По колоссальной распространенности на земном шаре водо­ росли после микробов занимают второе место. Считается, что три четверти органических веществ земного шара заключены в одних диатомовых и жгутиковых водорослях. Одна из тео­ рий происхождения колоссальных запасов нефти на земном шаре считает источником этой нефти жировые вещества, вхо­ дившие в состав огромного количества диатомовых водорос­

лей Средней Мезозойской эры.

Водоросли чрезвычайно чувствительны к изменению сре­ ды их обитания и быстро реагируют на малейшие примеси ор­ ганических, загрязнений в среде их обитания. Эта чувствитель­ ность водорослей и послужила основой для использования во­ дорослей в качестве индикаторов чистоты воды при гидробио­ логических исследованиях водоемов-

) Точный перевод — подобие корней.

103

Гак как в циклах развития почти все водоросли (за ис­ ключением сине-зеленых) имеют жгутиконосные стадии разви­ тия, они и считаются родоначальниками всех животных и рас­ тении па земном шаре.

Все водоросли автотрофны, т. е. способны производить (.вон клетки при помощи фотосинтеза из углекислоты (С0 2 ) п других простейших, элементов и соединений. Фотосинтез, спо­ собность к автотрофному питанию - - это более позднее при­ обретение организмов, первоначально питавшихся гетеротрофпо из мирового первичного бульона готовыми органическими веществами. Но эта способность к гетеротрофному питанию сохранилась у многих водорослей — и сине-зеленых, н жгути­ ковых, и зеленых, и даже у диатомовых.

Па заре разделения живых организмов на животных-и растения новый, . автотрофпын способ питания при помощи фотосинтеза не мог сразу обеспечивать будущие растения пи­ танием в полной мере их потребности, и они долго еще поль­ зовались готовой пищей из первичного бульона Мирового оке­ ана. Застывшие в своем развитии начальные формы живот­ ных и растений, различные водоросли донесли эту двойствен­ ную способность питания до наших дней. На свету они име­ ют хлорофилл и питаются при помощи фотосинтеза. В темно­ те они теряют хлорофилл, становятся бесцветными и питают­ ся гетеротрофно. готовыми органическими веществами.

Эта их'исключительная способность к двойственному пи­ танию и является ocooetino ценной для минерализации орга­ нических загрязнений и очистки4 природных вод, эта двойст­ венность питания особенно ценна и в использовании всех во­ дорослей в деле очистки сточных вод.

ние ученых своими питательными ценностями (хлорелла, мор­ ская капуста): В Японии считают, что повышенная выносли­ вость и продолжительность жизни их населения зависят от широкого употребления населением морских водорослей.

В.деле очистки питьевых и сточных вод особый интерес

Iпредставляют пресноводные водоросли сине-зеленые, жгути­ ковые, зеленые, диатомовые.

I 104

I

Некоторые ученые жгутиковых, особенно теряющих хло­ рофилл, например эвглен, относят к простейшим животным (протозоа), другие объединяют сине-зеленые водоросли и бак­ терии в один тип — дробянок (шизофнта). Есть и такие уче­ ные, которые объединяют водоросли, бактерии и простейших животных в отдельное царство простейших, протпстов (Protista).

В настоящее время водоросли делятся на типы, типы де­ лятся на классы, классы — на порядки, порядки — на семей­ ства |роды) н последние — на видыСуществуют и другие деления. Классификация водорослей, видимо, дело далеко не оконченное и еще долго и многократно будет изменяться.

Для -целей санитарной гидробиологии пока достаточно простое деление пресноводных водорослей на сине-зеленых, жгутиковых, зеленых п ;u(aTOMOBbix(Cyanopliyta, Flagellata, Chlorophyta, Diatomea или Bacillariophyta i.

Ни одни водоросли, обитающие в естественных водоемах, сами но себе не являются патогенными ни для животных, ни для , человека. Никаких болезней, а тем более эпидемий они не вы­ зывают. Наше внимание к ним определяется либо теми поме-' хами, которые они причиняют при очистке питьевой воды, ли­ бо теми потенциальными способностями, которые они могут • проявить в деле очистки сточных вод, в деле минерализации органических загрязнений и превратить сточные воды в итоге своей жизнедеятельности в обыкновенные естественные при­ родные воды, которые уже при современном уровне науки и техники можно превратить в безопасную питьевую воду.

Конечно, наличие в воде каких бы то ни было водорослей, хотя бы в небольших количествах, говорит о* загрязнении во­ ды, а следовательно, и о возможном наличии в этой воде пато­ генных микробов-

Колоссальная способность водорослей к быстрому размноже­ нию, их богатство питательными веществами и витаминами ставит вопрос об использовании водорослей в качестве пи­ щевого материалаНекоторые водоросли особенно из синезеленых, видимо, содержат вещества ядовитые для животных.

С и н е - з е л е н ы е в о д о р о с л и . (Cyanophyta) являют-- -

ся наиболее примитивными по своему строению из всех водо-. рослей и наиболее приближаются в этом отношении к бакте­ риям. Сине-зеленых водорослей насчитывают около 2500 ви­ дов. Они делятся на 3 класса: 1) гормогониевые, 2) хамосифониевые 1ьЗ) хроококковые. Наиболее распространенными яв-,

105

ляютея гормогонпевые. Сине-зеленые водоросли кроме хлоро­ филла имеют еще синий или голубой пигмент —• фнкоцпан (фпкос — морское растение, цнанус — синий). Эти же водо­ росли часто содержат и другие пигменты, чаще всего красный

— эрйтрин (фикоэрптрнн) п каротин. Отсюда и различная окраска этих водорослей — сине-зеленая, красная, бурая, ро­ зовая, фиолетовая и даже черная.

Внутреннее строение сине-зеленых водорослей не иТмеет точно очерченных образований. Ядерное хроматиновое веще­ ство в них не собрано в хроматиновые нити и в обособлен­ ное ядроОно разлито по всей цитоплазме. Точно так и ппг- «енты не оформлены.в пластинках, хроматофорах. Пигмен­ ты включены днффузно в периферическом слое цитоплазмы, а центральная часть цитоплазмы остается бесцветной, причем не заметны переходы окрашенных частей цитоплазмы к бес­ цветным.

Клетки сине-зеленых водорослей внутри цитоплазмы име­ ют газовые вакуоли. Они-то и позволяют водорослям парить

образом осциллатории, медленно движутся (I мм в минутуКондратьева Н. В.). Морфологически клетки сине-зеленых во­

Снаружи сине-зеленые водоросли покрыты чаще пектино­ вой, реже целлюлозной оболочкой. Оболочка выделяет лип­ кую студенистую массу, которая объединяет отдельные клет­ ки обычно в нитчатые колонии, иногда ветвистые. В результа­ те ослизлости оболочки снаружи водоросли образуется вла­ галище. Слизь влагалища имеет обычно фнбрнло-сетчатое строение, иногда видимое даже в обычные микроскопы. Эта же слизь прикрепляет сине-зеленые' водоросли к субстратам. Слизистая оболочка характерна почти для всех сине-зеленых водорослей. Она служит хорошим источником питания и на­ дежным укрытием для многих видов микробов, а также и для других типов водорослей и даже для простейших (протозоа). создавая своеобразные симбиозы. Эти симбиозы затрудняют •получение сине-зеленых водорослей в чистом виде в лаборато­ риях.

Питаются сине-зеленые водоросли автотрофноНаличие хлорофилла обеспечивает^ иг* фотосинтез белков, углеводов, жиров. Однако они хорошо развиваются в загрязненных водо-

106

снах. Видимо, д.тя успешного развития сине-зеленые водорос­ ли нуждаются в дополнительном питании готовыми органи­ ческими веществами. Охотно используя загрязненные водоемы и питаясь органическими веществами Из этого подобия пер­ вичного бульона, сине-зеленые водоросли являются индикато­ рами загрязнения водоемов.

Продукты фотосинтеза, например гликоген, образуются во внешнем слое, в хроматоплазме. Многие сине-зеленые водо­ росли для фотосинтеза белка своих клеток поглощают азот непосредственно из воздуха (Анабена,"Формидиум и др.). Эти азотфпксирующпе сине-зеленые водоросли обогащают водо­

и жгутиковые формы, как стадии развития, у них тоже отсут­ ствуют. Колониальные нитчатые формы сине-зеленых водорос­ лей образуются вследствие размножения клеток в линейном направлении, что и дает длинные нити — колонии. Время от времени длинная нить р/аспадается (делится) на отрезки, на­ зываемые гормогониямиРазрыв происходит около гетероцист, т. е. пограничных клеток, где делящиеся клетки прорывают слизистое влагалище. Гетероцпсты имеют толстую слизистую оболочку. Отделившаяся от "материнской колонии гормогонпя дает начало новой колонииПри неблагоприятных усло­ виях сине-зеленые водоросли образуют цисты, а некоторые — споры, подобно бациллам микробов. Как одноклеточные, так и колониальные сине-зеленые водоросли обычно микроскопич­ ны. Их величина в пределах 10—60 мк.

Имеются сведения, что спороносная сине-зеленая водо­ росль носток коммуна осталась живой после 107 лет хранения в гербарии (проф. Э. Штпна)-

ниже нуля. Они же живут и в горячих водоемах, где темпера­ тура воды доходит до 70—80° и даже выше. Сине-зеленые во­ доросли переносят даже наличие сероводорода в воде. Боль­ шинство сине-зеленых гормогониевых водорослей придержи­ вается дна водоемов. В планктоне и на поверхности водоемов ы-ш встречаются реже. Только при массовом развитии во вре­ мя цветения водоемов водоросли всплывают на поверхность, благодаря наличию в клетках многочисленных газовых пу­ зырьков.

107

На полях фильтрации спне-зеленые водоросли способству­ ют минерализации органических веществ сточных жидкостей. Они так же, как и все другие, накопляют в качестве запасно-, го питательного материала жировые вещества. Эти жировые вещества прогоркают особенно после гибели водоросли и по­ этому очень часто портят неприятными запахами и привку­ сами воду. К таким водорослям относятся апабены и микро­ цисты, дающие запах гниющего навоза, а также афаннзоменон. осцнллаторня, рпвулярия, анацнста и др.

Цветение воды летом обычно вызывается сине-зелеными водорослями. Осенью многие спне-зеленые водоросли отмира­ ют, другие перезимовывают на дне водоемов в виде цист и спор и поэтому запаздывают весной в своем развитии. Цвете­ ние воды в водоемах вызывают анабены, афанпзоменон, микроцнста, лингбия, ривулярия, спирулина, осцнллаторня и др. Ос­ цнллаторня размножается даже зимой и может вызвать зим­ нее цветение воды. Цветение осциллаторий настолько портит воду, что иногда вызывает замор рыбы-

Осцнллаторня чаще рентосная сине-зеленая водоросль. Некоторые-сине-зеленые водоросли, например нострк, употреб­ ляются в пищу людьми. Внешне носток напоминает виноград, сливы и продается в Китае как лакомство. Эта сине-зеленая водоросль распространена в водоемах и болотах даже Край­ него Севера.

Индийский исследователь П. Де указал, что сине-зеленые водоросли играют важную роль в азотном балансе рисовых

пышного зеленого водорослевого ковра, называемого в Китае зеленым мхом. Удобрение арычным илом имеет ту же основу. В нем происходит массовое размножение сине-зеленых водо­ рослей и азотфиксирующих бактерий. Вот почему сине-зеле­ ные водоросли привлекли особый большой интерес в Индии — они поднимают урожай рисовых полей.

Чрезмерное размножение водорослей вообще с особым преобладанием сине-зеленых происходит в водохранилищах

— охладителях тепловых электростанций. Здесь вода, обычно имеет температуру на 2—3°, а в местах сброса и на 10° выше обычногоЭто способствует интенсивному развитию сине-зе­ леных водорослей, затрудняющих работу водонасосных, очист­ ных и охладительных сооружений. Сине-зелеными водоросля-

108

109