Для определения потребления кислорода почвенными беспозвоночными используются главным образом разнообразные модификации классических объемных методов.
Применяются приборы, конструкция которых основана на принципах открытой и дифференциальной манометрии (Dixon, 1941; Кожанчиков, 1961; Умбрейт и др, 1951). Следует напомнить, что объемные методы измерения потребления кислорода рассчитаны на то, что в процессе участвуют только два газа — потребляемый кислород и выдыхаемый углекислый газ.
Потребление кислорода у одиночных особей или групп особей чаще всего измеряется манометрическим методом по Варбургу или Баркрофту в различных модификациях.
При открытой манометрии (аппарат Варбурга) система зависит от темпера-туры и атмосферного давления. Контрольные манометры (без животного в респирационном сосудике) позволяют вносить поправку, связанную с изменением температуры и атмосферного давления в период измерения дыхания. При дифференциальной манометрии наличие компенсирующего сосудика делает систему независимой от колебаний температуры и атмосферного давления во время измерений. Это преимущество дифференциальной манометрии успешно используется при конструировании респирометров.
Порядок работы с манометрическими приборами состоит в следующем. В стаканчики для поглотителя СO2 помещают раствор щелочи (5—20%) и полоски фильтровальнбй бумаги. В респирационный сосудик помещают влажную фильтровальную бумагу й животное, в контрольные, или компенсирующие, сосуды — только фильтровальную бумагу. Если животное выделяет при этом секрет пахучих желез, необходимо воздух в сосудике сменить, осторожно отсасывая его с помощью груши. Сосудики прикрепляют к манометрам при открытых кранах. Штативы с манометрами укрепляют затем на водяной бане и оставляют для выравнивания температуры и давления при открытых кранах на 15—20 мин. После термостатирования устанавливают t манометрическую жидкость на нулевой точке и закрывают краны. Отсчет времени измерения ведется с момента закрытия кранов. Через определенный отрезок времени в случае открытой манометрии уровень манометрической жидкости в соединенной с респирационным сосудиком ветви манометра устанавливают (при закрытом кране) на нулевой точке и записывают показания открытой ветви манометра. При дифференциальной манометрии в конце периода определения потребления кислорода записывают показания обеих ветвей манометра.
Методы определения константы сосудов описаны в ряде руководств (Мешкова, Северин, 1950; Кожанчиков, 1961). Однако при работе с объектами разного размера достаточно знать объем газового пространства сосуда и затем рассчитывать константу для конкретных условий. Объем газового пространства сосуда определяется по объему (весу) дистиллированной воды, которая вмещается в сосудик, прикрепленный к манометру, и в верхнюю часть трубки манометра до нулевой отметки.
Для измерения дыхания простейших, нематод, микроартропод, яиц беспозвоночных применяется поплавковый микрореспирометр, или картезианский поплавок (Holter, 1943; Zeuthen, 1950). В отечественной литературе модель поплавкового респирометра и принцип работы с ним описаны А. П. Щербаковым (1940). Поплавок изображен в рабочем состоянии: на дно помещено животное, в шейку поплавка на «определенном уровне введена капля щелочи-поглотителя СО2, нейтрального масла, а оставшаяся часть трубочки заполнена флотационной жидкостью (в). Поплавок опускается в флотационную камеру. Камера и сосуд с запасом воздуха помещаются в водяную баню. Положение поплавка регистрируется визуально с помощью увеличительной оптики.
Объем газового пространства поплавка может быть определен по объему (весу) дистиллированной воды, заполняющей поплавок до определенной метки, около которой при измерениях помещается кайля щелочи, или другими указанными в руководствах методами.
Манометрический метод регистрации движения поплавка может быть заменен электромагнитным (Brzin, Zeuthen, 1964; Oman, Brzin,1971). Изменение плавучести дыхательной камерки компенсируется контролируемым изменением магнитного поля, воздействующего на магнитный поплавок. На этой схеме изображен картезианский поплавок, который применяют для работы с водными животными. Для воздушнодышащих беспозвоночных он должен быть соответствующим образом изменен.
Для измерения дыхания мелких объектов, например яиц насекомых, Тафт (Tuft, 1950) предложил оригинальный микрореспирометр, который по точности измерения близок к картезианскому поплавку, однако имеет в сравнении с ним преимущества. В основу конструкции респирометра положен принцип дифференциальной манометрии, что делает систему независимой от температуры и атмосферного давления. Объем и устройство дыхательной и компенсирующей камер можно изменять. В оригинальном описании указан объем 50—100 мм3. Камеры соединены капиллярным манометром. Респирометр помещен в водяную баню. При потреблении кислорода в респирационной камере уровень жидкости в манометре смещается по отношению к нулевой отметке. С помощью, пипетки, заполненной ртутью и соединенной с микрометром, положение жидкости восстанавливают. Объем потребленного кислорода при этом равен показанию микрометра, умноженному на цену одного деления (в единицах объема), которая определяется предварительной калибровкой прибора. Прибор при относительно большом объеме рабочей камеры позволяет улавливать изменение объема газа, равное 0,01 ммг. Разработана схема автоматического устройства для выравнивания давления и регистрации изменения объема воздуха в дыхательной камере, однако при-бор может быть вполне использован и при ручном управлении. Относительно большой запас воздуха в камере позволяет проводить длительные измерения без опасения создать в камере дефицит кислорода.