В статье публикуются результаты исследования возможности сохранения и культивирования водорослей на искусственной влагоудерживающей среде на базе гидрогеля (аквагрунта).
Ключевые слова: водоросли, искусственные влагоудерживающие среды, аквагрунт.
Хранение и культивирование водорослей — традиционное направление исследований в академической и экспериментальной альгологии. Немецкий ученый Фердинанд Кох (F. Koch) (1850), основатель бактериологии, смог сохранить одноклеточную жгутиковую водоросль Haematococcus (Chlorophyceae) в течение некоторого времени и назвал эту процедуру «культивирование». [1, с. 5]. Многочисленные работы исследователей по выращиванию чистых и массовых культур водорослей описывали ряд проблем, с которыми сталкивались исследователи данного направления. В частности, вредность водопроводной воды, содержащей хлор, для водорослей, сложность поддержания водного баланса, лимитирующий фактор света в лабораторных условиях, проблема выделения чистых культур, сохранение культур в течении длительного времени.
Актуальность: исследования: в ходе лабораторных исследований по альгологии довольно часто есть необходимость использовать водоросли в живом состоянии, которое даёт преимущество при их определении и проведении ряда экспериментальных исследований. Сохранение живой культуры в лаборатории довольно трудоёмкий процесс, требующий в первую очередь поддержания водного баланса в таре для хранения образцов, что в свою очередь требуют постоянного присутствия персонала лаборатории. В ряде случаев гарантировать своевременное дополнение тары водой надлежащего качества проблематично, что может привести к утрате ряда образцов.
В этих условиях становится актуальным применение способа хранения культуры живых водорослей на искусственной влагоудерживающей среде (аквагрунте на базе гидрогеля), исследованного и описанного авторами в данной статье.
В качестве искусственной влагоудерживающей среды был выбран аквагрунт в виде шаровидных гранул размерами до: 3 мм (в сухом состоянии), до 14 мм (во влажном состоянии). Для размачивания аквагрунта применялась дистиллированная вода. Начало эксперимента: май 2019 года.
Гипотеза: комплексная культура живых водорослей хорошо сохраняется и воспроизводится на искусственной влагоудерживающей среде на базе гидрогеля и может быть использована в учебных и исследовательских целях в качестве среды для хранения и воспроизводства контрольных, опытных и учебных образцов.
Предмет: свойства влагоудерживающих сред в отношении сохранения условий жизни водоросли.
Объект: сохранение и воспроизведения культуры водорослей на влагоудерживающей среде.
Методы: эксперимент, наблюдение, анализ данных.
Материалы: влагоудерживающая среда — аквагрунт на базе гидрогеля, лабораторная посуда, комплексная культура водорослей.
Гидрогели представляют собой трехмерные полимерные сетки, образованные с помощью, электростатической или ковалентной сшивки из гидрофильных мономеров. В результате наличия упругой сети, вода эффективно заполняет внутрипоровое пространство полимерных гидрогелей. Соответственно, гидрогель легко изменяет свои размеры и форму в ответ на воздействие окружающей среды, и это является одной из его основных характеристик. Количество воды в полимерной матрице может составлять от 20 до 99 массы [2].
В пластиковые контейнеры с крышкой объёмом 170 мл пищевого назначения помещался предварительно подготовленный аквагрунт объёмом 150 мл. Подготовка включала предварительное размачивание аквагрунта в дистиллированной воде и стабилизацию при комнатной температуре. Условия стерильности не поддерживались, так как в исследовании не ставилась задача абсолютизации сохранения чистой культуры. Вместе с тем требования к качеству лабораторной посуда и сред выполнялись. Затем в контейнеры, заполненные гидрогелем, была внесена живая комплексная культура водорослей в объёме 1 мл. Объем культуры был взят из лабораторных учебных образцов, собранных в ходе полевого сезона 2019 года. Был также подготовлен контрольный образец без культуры водорослей с целью изучения длительности сохранения влагоудерживающей среды. Образцы были закрыты крышками и помещены в лабораторию альгологии и микологии Могилевского Государственного Университета имени А. А. Кулешова для стабилизации и хранения.
Условия хранения: рассеянный свет, колебания температуры и влажности учебного помещения в зависимости от сезона в пределах гигиенических норм. Образцы хранились 5 лет без вскрытия и перемещения контейнеров, долив воды не производился.
Результаты работы и их обсуждение:
Начало изучения проб — ноябрь 2023. Внешний вид влагоудерживающей среды в контейнерах с культурой водорослей за период хранения изменился. Гранулы гидрогеля практически утратили изначальный цвет. Образцы в контейнерах приобрели сине-зеленый цвет, что подтверждает визуальное расселение водорослей в искусственной влагоудерживающей среде. У большинства гранул утрачена характерная сферическая форма. Вместе с тем, отдельные гранулы ее сохранили. Методом световой микроскопии (микроскоп Микромед 1, 2–20 inf; микроскоп Биомед 6) изучены микропрепараты, изготовленные по стандартной методике из шести образцов: пять из опытных образцов, один из контрольного образца. Анализ видового разнообразия водорослей в опытных образцах представлен в Таблице 1.
Таблица 1
Видовое разнообразие водорослей в опытных образцах с искусственной влагоудерживающей средой
|
Образец № 1 |
Образец № 2 |
Образец№ 3 |
Образец№ 4 |
Образец№ 5 |
Образец № 6 контроль |
|
Толипотрикс (Tolypothrix) обильно |
Толипотрикс (Tolypothrix) обильно |
Толипотрикс (Tolypothrix) обильно |
Толипотрикс (Tolypothrix) часто |
Толипотрикс (Tolypothrix) часто |
Фрагменты гидрогеля |
|
Хлорелла (Chlorophyta) часто |
Хлорелла (Chlorophyta) часто |
Хлорелла (Chlorophyta) часто |
Хлорелла (Chlorophyta) часто |
Хлорелла (Chlorophyta) часто |
|
|
Хлорококк (Chlorococcum) редко |
Хлорококк (Chlorococcum) редко |
Хлорококк (Chlorococcum) часто |
Хлорококк (Chlorococcum) редко |
Хлорококк (Chlorococcum) редко |
|
|
Преврококк (Pleurococcus) редко |
Преврококк (Pleurococcus) редко |
Преврококк (Pleurococcus) редко |
Преврококк (Pleurococcus) редко |
Преврококк (Pleurococcus) редко |
|
|
Спирулина (Spirulina) единично |
Пероноспора (Peronospora) Часть спорангия и признаки прорастающего мицелия дважды |
Пероноспора (Peronospora) Часть спорангия и признаки прорастающего мицелия единично |
|||
|
Коконеис (Cocconeis) единично |
Данные проведенного исследования по сохранению и культивированию водорослей на искусственной влагоудерживающей среде на базе гидрогеля показали следующее:
— В течение длительного времени (5 лет) искусственная влагоудерживающая среда на базе гидрогеля сохраняет влагоудерживающие свойства.
— В течение длительного времени (5 лет) помещённая в искусственную влагоудерживающая среду культура водорослей сохранила жизнеспособность и на момент контроля виды находились в живом состоянии (отмечено наличие особей разного размера и объекты в стадии деления).
— В течение длительного времени (5 лет) среда пригодна для хранения и воспроизводства живой культуры водорослей.
С учетом полученных результатов данное исследование логично продолжать в контексте культивирования чистых культур водорослей на искусственной влагоудерживающей среде на базе гидрогеля с целью выявления видов, наиболее толерантных к описанным условиям культивирования и хранения.
Литература:
- Гайсина Л. А., Фазлутдинова А. И., Кабиров Р. Р. Современные методы выделения и культивирования водорослей: учебное пособие. — Уфа: Изд-во БГПУ, 2008. — 152с.
- V. Kudela, Encyclopedia of Polymer Science and Engineering//Wiley — New York. 1987
