РАЗДЕЛ 2
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Методы и условия выращивания
Основная часть экспериментальных работ выполнена на базе научно-производственного предприятия "Агро-Виктория" (г. Адлер, Россия) в весенне-летний период (май - июль) 2000 - 2001 гг. Культиваторами для выращивания спирулины служили расположенные в типовой стеклянной теплице прямоугольные бассейны из пищевой полиэтиленовой пленки (толщиной 150 мкм), уложенной на выровненную поверхность грунта и закрепленной на ограждающих конструкциях с помощью деревянных планок и скреп. Различные условия минерального обеспечения в опытах создавали путем варьирования состава сред и применения различных методов культивирования. Объем среды в культиваторах составлял 100 - 120 дм3, высота слоя раствора - 7,2 - 7,7 см. В зависимости от поставленных задач выращивание спирулины осуществляли методами накопительной, квазинепрерывной и непропорционально проточной культуры. Квазинепрерывную культуру со скоростью протока 0,1 сутки-1 получали путем периодической (с интервалом в 24 ч) замены 1/10 части суспензии спирулины равноценным объемом свежеприготовленной среды (соответствующей по составу данному варианту). При непропорционально проточном выращивании перед выполнением описанного выше "10%-ного обмена" часть биомассы, сосредоточенной в поверхностном слое, удаляли при помощи рейки с целью поддержания плотности культур на уровне 0,5-0,6 г АСВ/дм3.
В качестве инокулята использовали S. platensis, выращенную в теплице на среде Заррука [240] непропорционально проточным методом. После концентрирования взятой биомассы на планктонном сите 100-105 ПЭ и промывки свежей средой (не содержащей азота в случае экспериментов по азотному питанию) инокулят вносили в культиваторы с таким расчетом, чтобы начальная плотность во всех вариантах опыта была одинаковой (? 0,2 г АСВ/дм3). Эксперименты выполнялись в двух повторностях. Интенсивность освещения на поверхности культур регистрировали ежедневно в 9 и 12 ч. В это же время измеряли температуру питательной среды. В мае освещенность колебалась в пределах 5 - 50 кЛк, температура среды - в диапазоне 18 - 30єС; в июне-июле колебания соответствующих параметров составили 4 - 60 кЛк и 18 - 32єС. Культуру в течение дня многократно перемешивали вручную. Для компенсации испарения ежедневно (перед измерением плотности биомассы) добавляли воду до установленной на культиваторе метки.
В эксперименте № 1 "Исследование влияния разведения питательной среды на рост и химический состав спирулины" (май 2000 г.) использовали метод накопительной (периодической) культуры - для более четкого и быстрого проявления общих закономерностей минерального обеспечения. В эксперименте № 2 "Исследование влияния концентрации нитратного азота в среде на рост и химический состав спирулины" (май 2000 г.) применяли метод квазинепрерывной культуры, позволяющий в определенной мере стабилизировать условия азотного питания.
Эксперимент № 3 "Исследование влияния концентраций различных химических форм азота в среде на рост и химический состав спирулины в периодической культуре" (июнь 2001 г.) был поставлен в качестве предварительного в 1-литровых колбах, размещенных в теплице (объем среды 600 см3). Эксперимент № 4 "Исследование влияния концентраций различных химических форм азота в среде на рост и химический состав спирулины в непропорционально проточной культуре" (июнь 2001 г.) проводили в бассейнах-культиваторах.
Эксперименты № 5 и 6 по изучению влияния концентрации селена на рост S. platensis и накопление элемента биомассой были поставлены в лабораторных условиях. В опыте № 5 накопительную культуру получали
в литровых стеклянных колбах (объем суспензии 500 см3) на люминостате при круглосуточном освещении снизу (лампы ЛДС-20) и непрерывном барботаже воздухом со скоростью 0,2 дм3/мин. Освещенность составляла 5,3 кЛк, температура среды 25,5 - 26,0? С.
В опыте № 6 культивирование осуществляли квазинепрерывным методом в прямоугольных бассейнах объемом 100 дм3 при высоте слоя культуры 10 см при непрерывном освещении сверху лампами ДЛР-750. Перемешивание осуществляли при помощи электрических насосов. Освещенность на поверхности культур составляла 4,4 кЛк, температура раствора - 20 - 22? С. Начальная плотность суспензии в бассейнах была ~ 0,6 г АСВ/ дм3.
2.2. Питательные среды
Для приготовления сред, используемых в экспериментах, использовались реактивы квалификации х.ч. и ч.д.а. Основой сред служила модифицированная среда Заррука. Суть модификации состояла в увеличении концентрации нитратного азота (N+5) до 500 мг N+5/дм3 за счет добавления нитрата калия, а также эквимолярной замены сульфата железа хелатом железа, оксида молибдена молибдатом аммония, сульфата титана двуокисью титана. Состав модифицированной среды Заррука был следующий (на 1 дм3): 16,8 г NaHCO3, 0,5 г K2HPO4, 2,52 г NaNO3, 0,6 г KNO3, 1,0 г K2SO4, 1,0 г NaCl, 0,2 г MgSO4М7H2O, 0,04 г CaCl2, 0,01 г хелата железа, 0,08 г трилона Б, 2,86 мг H3BO3, 1,81 мг MnCl2М4 H2O, 0,222 мг ZnSO4М7H2O, 0,079 мг CuSO4М5H2O, 0,02 мг (NH4)2MoO4, 22,96 мкг NH4VO3, 192 мкг K2Cr2(SO4)2?12Н2О, 44,8 мкг NiSO4М6 H2O, 17,94 мкг Na2WO4М2 H2O, 12,1 мкг TiO2, 43,98 мкг Co(NO3)2М6 H2O. В разных экспериментах, в зависимости от поставленных задач, в состав среды вносили соответствующие изменения. Подробная характеристика сред в отдельных вариантах будет представлена в главах раздела "Результаты и обсуждение".
2.3. Методы измерений и анализов
Интенсивность освещения на поверхности культуры регистрировали при помощи люксметра Ю-116. рН среды контролировали при помощи иономера ЭВ-74.
Пробы для анализа плотности культуры и химического состава биомассы получали следующим образом. Ежедневно в одно и то же время объем культуры доводили до метки водой (для компенсации испарения), суспензию тщательно перемешивали и быстро отбирали по периметру бассейна и в центре несколько проб до общего объема 3 дм3. Затем из этого объема брали среднюю пробу