Устройство для культивирования мелких водных организмов Советский патент 1985 года по МПК A01K61/00 A01K67/00 

Систепа

стабилизации зно/юzut ecHoli среды энергией cSemoSoso потока

Система

стабилизации энологичеснои с/)еаы. энергией /Tfe/fjafeso потопа

О

Ю Ч СЛ

00

V

Изобретение относится к культиви рованию водных организмов в искусственных условиях, в частности к устройствам для культивирования мелких водных организмов, и может быть применено в гидробиологии, экологии и водной токсикологии.

Целью изобретения является обеспе.чение в процессе культивирования точного количественного подсчета организмов и возможности определени биологического состояния комплекса популяций организмов в условиях замнутой экологической среды.

. Использование предлагаемого устройства позволит изучить ряд научноприкладных вопросов гидробиологии, родной токсикологии и биотехнологии искусственных экологических систем, особенно при разработке саморегулирующихся искусственных экологических систем, а также вопросов биологического равновесия, биологической продуктивности, определения самостоятельной способности воды в искусственных экологических системах и, в том числе, влияния биоценозов искусственных экологических систем на газовый состав воздушной среды в .закрытых экологических системах.

На фиг. 1 схематично изображена структурно-функциональная схема работы устройства для культивирования мелких водных организмов; на .фиг. 2 - предлагаемое устройство в рабочем положении, поперечньй разрез; на фиг. 3 - то же, план (без систем контроля параметров его экологической среды); на фиг. 4 то же, в положении для количественного подсчета организмов в популяциях, поперечный разрез.

Устройство содержит сосуд 1 (фиг. 1) в виде полой герметической сферы.

Сосуд 1 образован из двух полусфер - нижней 2 и верхней 3 (фиг. 2-4), установленных с образованием между ними щели 4, расположенной в горизонтальной плоскости.

Полусферы 2 и 3 на обращенных один к другому участках имеют с наружной стороны кольцевые пояски 5 и 6, при этом поясок 5 закреплен по краю полусферы 2 наклонно к горизонтальной оси симметрии, а поясок 6 горизонтально со смещением относи92758

тельно края полусферы 3 и образует кольцевой выступ7.

Кольцевые пояски 5 и 6 соединены с образованием кольцевой канавки 8,

5 Сообщенной с поло.стью сосуда 1 посредством щели 4.

Между кольцевыми поясками 5 и 6 расположена уплотнительная прокладка 9, а снаружи их размещены прижимные кольца 10 и 11.

Для соединения кольцевых поясков 5 и 6 предусмотрены болты 12 (фиг.2), которые стягивают пояски 5 и 6, уплотнительную прокладку 9 и прижимные кольца 10 и 11.

В нижней полусфере-2 расположены водосливной патрубок с вентилем 13 и воздушная вентиляционная трубка с вентилем 14, верхний конец которой

20 расположен внутри сосуда 1 на уровне щели 4.

Полусферы 2 и 3 с кольцевьми пояска ми 5 и 6 выполнены из стекла. Наиболее подходящим для этих целей яв5 ляется увиолевое стекло или оргстекло. Сосуды 1 изготавливают с полезным рабочим обьемЬм 2500-5000 мл.

Устройство оснащено системой контроля параметров экологической

0 среды внутри сосуда 1 (фиг. 1 и 3), состоящей из датчика 15 температуры воды, датчика 16 температуры воздуха, датчика 17 влажности воздуха и датчика 18 давления воздуха. Датчики 15-- 18 связаны с преобразователем 19 сигналов, который, в свою очередь, связан с устройством 20 регистрации и преобразования информации о параметрах экологической

Q среды.. Преобразователь 19 предназна чен для преобразования электрических сигналов датчиков 15 - 18 в цифровой двоичный код. Конструктивно он представляет собой типовой аналогоj цифровой преобразователь в интегральном исполнении.

Устройство 20 регистрации и преобразования информации предназначено для записи на одном из видов

л носителя информации (перфолента или магнитная лента) и отображения в визуальной форме значений контролируемых параметров экологической среды. Конструктивно устройство 20 представляет собой в зависимости

от используемого носителя информации , перфоратор или накопитель на магнит-, ной ленте и блок согласования соответствующей конструкции (промьшшенного образца) с преобразователем сигналов. Для отображения информации используются типовые знаковые элементы для отображения информации в десятичной системе счисления, управляемые дешифратором двоичного кода в десятичный. Для проведения исследований сосуд располагают в гнездах перфорированной подставки 21. (фиг. 2 и 9)..

Конструкция устройства сосуда дл культивирования мелких водных организмов представляет миниатюрную модель биосферы, выполненную в виде замкнутой -экологической системы (фиг. 1). .

При биологическом равновесии . и стабилизации системы энергией светового поток а и потоком тепловой энергии (т.е. при оптимальном световом и температурной режимах) биокомплекс популяций организмов в такого типа замкнутых экологических системах может существовать довольно долгий промежуток времени (фиг. 1).

Устройство используют следующим образом.

Отбирают со дна пруда, озера или реки слабоуплотненный мелкодисперсный ил. В лаборатории его тщательно перемешивают и определяют его состав: содержание влаги, сухого вещества, золы, органических веществ, количество биогенных веществ и микроэлементов, путем микроскопирования определяют его видовой состав и путем разбавления с последующим посевом на питательной среде количество микроорганизмов.

После определения физико-химического показателя и видового состава отбирают навески по 420 г и помещают их в нижнюю полусферу 2, Туда же доливают 1200 мл отстоянной водопроводной воды. Между кольцевыми поясками 5 и 6 вставляют уплотнительную прокладку 9 и-посредством прижимных колец 10 и 11 и болтов 12 (фиг. 2 - 4) сосуд 1 герметизируют. После герметиз-ации сосуда 1 вентили 13 и 14 закрывают и ставят его в гнезда перфорированной подставки 21 (фиг. 2).

После размещения сосудов 1 в гнездах перфорированной подставки 21 задают необходимый температурньй и световой режимы с соответствуюпщм

192758

фотопериодом, причем все сосуды 1 должны находиться в условиях одного и того же температурного и светового режимов. Через 100-120 дней устанавливается биологическое равновесие за счет.жизнедеятельности организмов и собственного круговорота веществ в созданной , таким образом, замкнутой экологической системе при стабилизации ее потоками световой и тепловой энергии (фиг. 1),

Кроме того, в отличие от взятого из природных условий комплекса биоценоза популяций организмов биоцено)5 зы популяций организмов предлагаемой замкнутой экологической системы можной создавать искусственным путем.

Для этого в расположенные в гнездах перфорированной подставки 21

20 загерметизированные стерильные сосуды 1 через патрубок с открытым вентилем 14 (вентиль 13 тоже открыт) заливают во внутрь сосуда 1 пробы отдельно выращенных чистых культур

25 отдельных видов организмов, создавая таким образом полиаксеническую замкнутую экологическую систему с известным набором числа видов организмов. Путем многократного пересеJQ ва взятых из природных экосистем организмов и помещением в сосуды 1 определенных объемов таких культур организмов, как водоросли, бактерии, грибы, дpoжж, простейшие и ракообразные сгоздают самоподдерживающие35ся замкнутые экологические системы. После формирования видового состава искусственной экологической системы описанным путем из выделен- |ных культур видов организмов вен40тили 13 и 14 сосудов 1 закрьшают и затем создают заданный температурный и световой реж11мы и включают в работу систему автоматического контроля параметров экологической среды. Информацию об этих парамет- . pax получают следующим образом. Электрические сигналы от .датчиков 15 - 1,8 поступают на входы преобразователя 19 сигналов, где

с помощью аналого-цифровых преобразователей значение амплитуды сигналов преобразуется в цифровой двоич ный код. Числовые значения контролируемых параметров поступают на устройство 20 регистрации и отображения информации, где через согласующие устройства подаются либо на перфоратор, либо на накопитель и фиксируются на магнитной ленте. Параллельно числовые значения контролируемых параметров с выхода, преобразователя 15 поступают на двоично-десятичный дешифратор (не показан),, который управляет отображением информации . на табло из десятичных знаковых элементов. Таким образом, в наглядной форме представляется информация об изменениях в течение времени. культивирования организмов значений температуры водной среды, а также температуры, давления и влажности воздуха экологической среды замкнутой системы. ..

Как в первом, так и во втором случаях в процессе культивирования водных организмов в сосуде 1 вьшолняют визуальное наблюдение и количественньй-подсчет живых организмов. Для подсчета количества живых организмов берут в руки сосуд 1 из гнезда перфорированной подставки 21 и . осторожно переворачивают. В этом случае водная, среда с живыми организмами, передвигаясь по полусферам 2 и 3, поступает через щель 4 в кольцевую канавку 8. Поворачивая осторожно, далее сосуд 1, содержимое сосуда переливают из нижней полусферы 2 (фиг-. 2) в верхнюю полусферу 3 (фиг. 4). 4adTb водной среды с живыми организмами задерживается в кольцевой канавке 8 благодаря наличиюкольцевого выступа 7.

Следует отметить, что в каждом из сосудов 1 перед началом их использования в работе кольцевые ка. навки 8 калибруют. /|ля Sforo в сосуды 1 наливают по 1000 мл воды. Затем сосуд 1 осторожно переворачивают снизу вверх и воду сливают через, вентиль 13 при открытом вентиле 14 и определяют объем вылитой из сосур;а воды. Разница между исходным количеством и вьтитым из сосуда объемом воды соста1вляет количество воды, оставшейся в кольцевой канавке 8, т.е. .ее полезный объем. Кольцевые канавки 8 рассчитьтают так, что. количество пробы воды в кольцевой канавке 8 любого из сосудов 1 60100 мл. Калибровку кольцевых канавок 8 каждого из сосудов 1 осуществляют не менее трех раз.

Для более точного подсчета количества организмов кольцевой поясок 5 разбивают на квадраты. Подсчет количества организмов в кольцевой канавке 8 осуществляют с помощью длиннофокусной лупы или бинокулярного микроскопа путем просчитывания в квадратах кольцевого пояска 5 количества особей. Сначала определяют количество особей каждого вида организмов .в объеме воды кольцевой канавки 8, а затем ведут пересчет на весь объем воды, содержащейся в сосуде 1. После окончания пересмотра и подсчета количества организмов сосуд 1 обратно переворачивают и ставят на прежнее место в гнездо подставки 21. Вода с живыми организмами стекает из кольцевой канавки 8 по стенке наклонно расположенного пояска 5 (фиг. 2) через щель 4 в яижнюю полусферу 2.

Отбор проб для физико-химических анализов из сосуда 1 в процессе культивирования водных организмов осуществляют следующим образом. Перед отбором пробы содержимое сосуда 1 слегка перемешивают, затем открывают вентиль 14 и далее путем открытия вентиля 13 дозируют необходимое количество водной среды с живыми организмами для анализов. После отбора необходимого объема закрывают вентили 13 и 14, затем сосуд. 1 ставят на прежнее место. ; Следует отметить, что одним из

важных вопросов является выяснение 5 влияния комплекса биоценозов популяций организмов на изменение газового состава воздушной среды.

Для выяснения этого отбор проб

воздуха из сосудов 1 в течение длительного времени культивирования организмов осуще.ствляют следующим образом. Предварительно в сосудах 1 с набором видов живых организмов

создают разное давление воздушной среды путем нагнетания или отсоса во.здуха через патрубок с открытым вентилем 14 и при закрытом вентиле 13. После создания требуемых давлений в серии сосудов вентиль 14 закрывают и через определенные промежутки времени отбирают пробы воздуха на анализ его .газового состава путем отсоса его через патрубок

5 с открытым вентилем 14.

При осуществлении работы с устройством сосуды 1 с установившимся 7 . экологическим равновесием популяций организмов в опытах можно выдерживать до 3 лет, при этом 11927588 в них обеспечивается саморегуляция сообщества организмов этой системы.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МЕЛКИХ ВОДНЫХ ОРГАНИЗМОВ, включающее сосуд в форме сферы и приспособления для подачи и слива водной среды с организмами, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью обеспечения в процессе культивирования точного количественного подсчета организмов и возможности определения биологического состояния комплекса популяций организмов в условиях замкнутой экологической среды, сосуд состоит из двух полусфер, установленных с образованием между ними щели, расположенной- в горизонтальной плоскости, и оснащенных с наружной стороны кольцевыми поясками, кольцевой поясок верхней полусферы расположен горизонтально со смещением относительно ее края, а кольцевой i поясок нижней полусферы закреплен (Л по ее краю лаклонно к горизонтальной оси симметрии, при этом кольцевые пояски соединены между собой с образованием канавки, сообщенной с полостью сосуда через щель.

S 6

16

12

12