Факультет

Студентам

Посетителям

Измерение дыхания воздушнодышащих беспозвоночных

В настоящее время при измерении дыхания воздушнодышащих беспозвоночных получают все большее распространение приборы с электролитической компенсацией убыли кислорода в дыхательной камере (Winteringham, 1959; Macfadyen, 1961; Вызов и др., 1967; Вызова, 1971; Dunkle, Strong, 1972).

Преимущество этого метода перед всеми перечисленными очевидно. Здесь устранен недостаток манометрического метода, состоящий в снижении концентрации кислорода в камере в течение опыта. В респирометрах с кислородным генератором животное в течение всего периода измерения дыхания находится в условиях заданного постоянного напряжения кислорода. Большинство из имеющихся моделей таких респирометров позволяет проводить длительные измерения. Объем потребленного кислорода определяется, в зависимости от конструкции прибора, либо по уравнению электролиза, либо по числу стандартных порций кислорода, выделенных генератором за определенный отрезок времени. Макфедьен (Macfadyen, 1961) подробно рассмотрел все предложенные к тому времени варианты и возможные принципы устройства респирометров с электролитической компенсацией убыли кислорода и показал, что надежность их работы во многом зависит от типа датчика, управляющего электролитической ячейкой. Надежнее в работе те приборы, в которых, как и в последней модели прибора Макфедьена (Macfadyen, 1961), кислородный генератор и управляющий его включением датчик разобщены. Кроме того, можно отметить, что удобнее те приборы, в которых кислород выделяется дозированно. Две таких модели приводятся в данной статье. Животное помещают в стеклянном или пластиковом контейнере в дыхательную камеру. При открытых кранах прибор приготавливают к работе: закрывают шлифом респирационную камеру и вместе с крышкой вставляют в малый сосуд, после чего кран этого сосуда закрывают. Все вместе вставляют в большой сосуд, помещенный в водяную баню. Кран большого сосуда после периода термостатирования закрывают и проводят измерения.

Компенсация убыли кислорода создает преимущество этого прибора перед поплавковым микрореспирометром. Прёимущество обсуждаемой модели состоит и в том, что кислород при включении генератора выделяется стандартными порциями. Однако в приборе датчиком служит замыкание цепи Pt—CuSO4, что, как показал Макфедьен, нежелательно из-за поляризации платинового электрода. Кроме того, как и при открытой манометрии, точность измерения зависит от строгости термостатирования. Этот недостаток может быть устранен, если респирационную камеру переконструировать по типу компенсирующих сосудов. Еще один недостаток прибора, а именно сложная система герметизации, может быть легко устранен путем замены резиновых пробок пришлифованными крышками.

Как уже говорилось, использование принципа дифференциальной манометрии может практически снять проблему строгого термостатирования. В этом случае достаточным оказывается грубое термостатирование с точностью в пределах одного градуса, т. е. только такое, которое исключает биологическое влияние изменений температуры на газообмен. На этом принципе основана конструкция респирометра с электролитической компенсацией убыли кислорода для измерения дыхания различных наземных и почвенных беспозвоночных (Вызов и др., 1967; Вызова, 1971). Точность измерения не зависит от атмосферного давления, так как использована схема компенсирующих сосудов, а также и от температуры, поскольку дыхательная и компенсирующая камеры выточены в едином медном или латунном блоке, выравнивающем в них температуру. Респирометр помещается в теплоизолирующую оболочку (при работе с комнатной температурой) или в специальный воздушно-водный термостат с циркулирующей в двойной стенке водой. Через кислородный генератор пропускаются импульсы тока длительностью 0,12 сек., благодаря чему кислород вырабатывается стандартными порциями. Объем порции кислорода может быть рассчитан по уравнению электролиза, а также определен объемным методом.

Оттягивание с помощью шприца воды из микропипетки имитирует снижение давления в рабочей камере, которое происходит при потреблении кислорода. Снижение давления затем компенсируется работой кислородного генератора. Таким образом несколько раз определяется объем кислорода, выделившегося при 50—100 включениях электролитической ячейки, откуда и рассчитывается объем единовременной порции кислорода. В сочетании с ручной схемой управления генератором прибор может работать при разном напряжении в сети. Для этого электролитическая ячейка должна быть откалибрована при разных напряжениях. В данной схеме объем порции кислорода при 120 в составляет 0,24 мм3, при 190 в — 0,45 мм3. Применение в качестве источников питания анодных батарей большой емкости или аккумуляторов позволяет использовать прибор в полевых условиях. Подготовка прибора к работе состоит в следующем. Электролитические ячейки в рабочей и компенсирующей камерах заполняются равным количеством насыщенного раствора медного купороса. В тефлоновые стаканчики на дне камер наливают раствор щелочи. На второе дно из оргстекла кладут кусочки влажной фильтровальной бумаги, затем в рабочую камеру помещают животное. При открытых капиллярных ходах крышка привинчивается к блоку, поверхность которого покрывается вакуумной смазкой. Прибор термостатируется 5—10 мин. Капля жидкости в капилляре-манометре устанавливается у средней метки. Это можно сделать, слегка надавливая поочередно на капиллярные ходы крышки. Затем оба хода одновременно закрываются скользящими на вакуумной смазке покровными стеклами. С этого момента ведется отсчет времени измерения потребления кислорода. Объем потребленного кислорода равен объему единовременной порции кислорода, умноженной на количество включений генератора за определенный период.