Хлореллу используют при биологической очистке сточных вод потому что она

Хлорелла в очистке сточных вод

ОЧИСТКА, ДООЧИСТКА И ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ СТОЧНЫХ ВОД

С ПОМОЩЬЮ МИКРОВОДОРОСЛИ.

ХЛОРЕЛЛА – ЦЕННАЯ КОРМОВАЯ ДОБАВКА С ЛЕЧЕБНО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКИМ И ИММУНОСТИМУЛИРУЮЩИМ ДЕЙСТВИЕМ

Глобальная техногенная нагрузка вызывает значительное загрязнение окружающей среды, которое связано с расширением масштабов производства, несовершенством используемых технологий. Особенно это касается выбросов в гидросферу. В настоящее время очистка сточных вод основывается на бактериальной деятельности. При этом необходимым условием является барботирование (продувка воздухом и перемешивание для обогащения сточных вод кислородом) активного ила в аэротенках воздухом, из которого бактерии для своей жизнедеятельности поглощают кислород, а в окружающую среду выбрасывают углекислый газ. Порочность этой системы очистки заключается в колоссальном расходе кислорода на бактериальные процессы деструкции органических и минеральных веществ в сточных водах. Углекислый газ – продукт жизнедеятельности бактерий- выделяется в воздух, т.е. ныне существующие очистные сооружения являются потребителями кислорода и загрязнителями воздуха углекислым газом. Бактериальная очистка, в санитарном отношении, не очищает, а стимулирует развитие патогенных микроорганизмов, вызывающих заболевания человека и животных (дизентерия, туберкулез, гепатит и т.д.). Об этом свидетельствуют частые случаи различных заболеваний от сточных вод, попавших в водопровод или в водоемы. Биологическая особенность бактерий заключается в том, что они узко специализированы, т.е. нет одного вида бактерий, который мог бы очистить весь спектр веществ, находящихся в сточных водах.

Экологические технологии предлагают свой способ очистки сточных вод с различной концентрацией загрязняющих веществ с помощью определенного штамма микроводорослей. Экологически это оправдано тем, что для своей жизнедеятельности водоросли потребляют углекислый газ и выделяют кислород. Эволюционно водоросли находятся на более высокой ступени развития по сравнению с бактериями, и поэтому многие виды являются универсальными потребителями многих органических и минеральных веществ. Штамм микроводоросли хлореллы, который может использоваться для биологической очистки, доочистке и обеззараживания всех известных категорий сточных вод: хозяйственно- бытовых, химико – фармацевтического комбината, цеха гальваники и пр. При этом достигается понижение концентрации загрязняющих элементов более чем на 90%, а обеззараживание – примерно 100%.

С помощью этого штамма достигается высокая степень химической и полная бактериологическая очистка, независимо от вида и патогенности микроорганизмов. Для использования этого штамма не требуется реорганизации или капитального строительства новых очистных сооружений. Очищенные и обеззараженные сточные воды, в качестве «зеленых» удобрений, необходимо использовать для мелиоративного земледелия. Использование штамма хлореллы с заложенными в нем принципиально новыми возможностями очистки сточных вод позволит изменить экологическую обстановку и создать надежную систему оздоровления окружающей среды. Показатели гидрохимического состава сточных вод предприятий г. Пенза после культивирования в них микроводоросли «Хлорелла» /без фильтрации и отделения.

Источник

Хлореллу используют при биологической очистке сточных вод потому что она

Мы вывели и запатентовали штамм CHLORELLA Vulgaris GKO — это одноклеточная микроводоросль размером 2-10 микрон.

Хлорелла живёт в поверхностном слое воды на глубине до 1,5 метров. Она потребляет углекислый газ и выделяет молекулярный кислород.

Суспензия не оседает на дно, благодаря чему происходит процесс фотосинтеза и активного размножения микроводоросли: каждые 12 часов ее количество увеличивается в 2-4 раза. Поэтому очистка водоёма происходит быстро и требуется совсем немного суспензии, чтобы запустить процесс.

Повышает прозрачность воды, насыщает ее кислородом, устраняет неприятный запах

За несколько дней хлорелла становится доминирующей микроводорослью в поверхностном слое воды, насыщая его кислородом и удаляя из него излишки углекислого газа, различные органические и неорганические загрязнения.

Хлорелла предотвращает процесс гниения органических соединений. В результате, снижая количество патогенной микрофлоры.

Значительно улучшает кормовую базу для рыб, являясь пищей для зоопланктона

Хлорелла и выделяемые в процессе жизнедеятельности вещества являются отличным кормом для рачков, дафний и других полезных микроорганизмов, являющихся кормом для рыб.

За 10 дней размножения хлореллы, численность зоопланктона в водоеме увеличивается в разы. Больше корма — больше рыбы.

Численность хлореллы в какой-то момент начинает регулироваться естественным путем: цветение водоема при переизбытке микроводоросли хлорелла в принципе невозможно.

Эффективно борется с цветением сине-зеленых водорослей (цианобактерий), тиной и нитчаткой в водоемах любого размера

Хлорелла эффективно подавляет сине-зелёные водоросли. В процессе альголизации происходит разностороннее восстановление экосистемы водоема, вплоть до его полной реабилитации: если у вас зацвёл водоём, то уже через 3 дня в нём активируется клёв, а через 2 недели очистится поверхность воды.

Расчёт необходимого количества

Как очистить водоём в 2021?

Согласие на обработку персональных данных

Источник

БИОИНДИКАЦИЯ РЕФЕРАТ. Определение качества воды по изменению биомассы хлореллы (Chlorella vulgaris)

Министерство Образования Московской Области
Государственное образовательное учреждение высшего образования Московской области
Московский Государственный Областной Университет
(МГОУ)
Биолого-химический факультет
Кафедра ботаники и прикладной биологии

По дисциплине: Биоиндикация
на тему: «Определение качества воды по изменению биомассы хлореллы (Chlorella vulgaris) »

Студент 4 курса очной формы обучения

Зайдуллина Алина Ильфаковна

Оглавление

1.Биология Chlorella vulgaris. 5

2.Характеристика водоросли Chlorella vulgaris как биоиндикатора качества вод. 7

3.Сущность метода определения качества воды по изменению биомассы хлореллы (Chlorella vulgaris) 9

Список использованной литературы 16

Введение

Биологический контроль качества окружающей среды – важный этап

мероприятий, направленных на охрану природы и выявления предельных

техногенных нагрузок на наземные и водные экосистемы. В природоохранной деятельности используется комплексная оценка природных сред с учетом реакции живых организмов – биодиагностика экологического состояния, включающая методы лабораторных исследований реакций живых организмов и наблюдений за природными популяциями. Биоиндикация и биотестирование дополняют результаты химических анализов, которые дают представление лишь о химических «маркерах» – содержании вредных веществ. Тогда как перспективы устойчивого функционирования или, наоборот, деградации экосистем определяются состоянием населяющих их живых организмов [7].

Биологический анализ воды наряду с другими методами используется при оценке состояния водоемов и контроля за качеством воды [5]. В качестве тест-организмов в экологической оценке вод достаточно эффективно использование низших организмов, в том числе и одноклеточных. Токсикологические исследования проводят на зеленых водорослях Scenedesmus quadricauda, Chlorella vulgaris, C. Pyrenoidosa, видах рода Ankistrodesmus и др [3]. Токсичность испытываемых веществ определяют по визуальным показателям (изменение окраски культуры водорослей, лизис клеток), значениям рН культуры, численности клеток, выделению и поглощению кислорода, соотношению живых и мертвых клеток [2].

Большое внимание в последнее время уделяют микроводорослям, в частности зеленой водоросли Chlorella vulgaris. Водоросли благодаря стенотопности многих видов, их высокой чувствительности к условиям окружающей среды играют важную роль в биологическом анализе воды [3].

Н. Богданов, проводивший эксперименты по альголизации Пензенского водохранилища, выявил особенности воспроизводства хлореллы (Chlorella vulgaris) и возможности ее использования для биологической реабилитации сточных вод после аэротенков, воды загрязненного водоема и пруда накопителя птицефабрики, сточных вод химкомбината, животноводческих хозяйств [3].

В данной работе будет рассмотрена роль водоросли Chlorella vulgaris в биоиндикации природных вод и непосредственно методика определения качества воды по изменению биомассы данного тест-объекта.

Биология Chlorella vulgaris.

Рисунок 1. Хлорелла под микроскопом [ 9 ].

Биолог Г. Энтц описывал в клетках хлореллы ещё особые сократительные вакуоли, подобные таковым у хламидомонад, но позднейшими исследователями его утверждения были опровергнуты. Микробиолог и ботаник Мартин Бейеринк изучил питание хлореллы и установил, что для добычи необходимого азота они нуждаются не только в пептоне, но и в каком-нибудь углеводе, например, в сахаре, а потому он причислил их к установленной им физиологической группе пептон-углеводных организмов [4].

Характеристика водоросли Chlorella vulgaris как биоиндикатора качества вод.

Одноклеточные водоросли — одни из наиболее распространенных организмов водной среды. К ним относятся представители самых различных систематических групп: диатомовые, перидиниевые — в морских водоемах, желто-зеленые, зеленые и протококковые, обитающие в пресных водах [2].

В силу своих физиологических особенностей одноклеточные водоросли обладают наибольшей чувствительностью к изменениям внешней среды. Короткий цикл их развития позволяет проследить на нескольких поколениях действие токсических веществ. Одноклеточные водоросли используются для биотестирования широкого класса веществ (тяжелые металлы, хлор и фосфорорганические соединения, ПАВ, детергенты), сточных вод различных отраслей народного хозяйства, загрязненных природных вод и грунтов [3].

Метод биотестирования по выживаемости Chlorella vulgaris в загрязненном водоеме включен в Международные стандарты ИСО 14000 [6].

В лабораторных условиях хлореллу выращивают на жидких и агаризованных питательных средах со специально подобранным составом компонентов [7]. Жидкую питательную среду после стерилизации охлаждают и в стерильных условиях разливают по колбам. Культивирование водорослей осуществляют в колбах объемом 250-300 мл либо в специальных культиваторах. Инокулят вносят в среду из расчета 106 клеток на 1 мл среды. После инокуляции колбы закрывают стерильными ватно-марлевыми пробками и сверху прикрывают стерильными бумажными колпачками [1]. Выращивание водорослей проводят при постоянной аэрации в люминостатах или на специально оборудованных стеллажах, оснащенных лампами дневного света (интенсивность 2 000-2500 лк), установленных над верхней полкой и под каждой нижеследующей [6].

Сущность метода определения качества воды по изменению биомассы хлореллы (Chlorella vulgaris)

Для биотестирования водной среды с использованием Сh. vulgaris предложены тест-реакции, основанные на изменении показателей выживаемости, численности, содержания хлорофилла в клетках при культивировании на питательных средах в течение 24 ч (табл. 1).

Таблица 1. Тест-реакции Chlorellavulgaris при комплексной оценке токсичности водной среды [6].

В основу метода определения качества воды по изменению биомассы хлореллы положены следующие тест-реакции одноклеточных водорослей: изменение численности клеток и их морфологических признаков, учет живых и мертвых клеток, содержание фотосинтезирующих пигментов. Данные параметры могут послужить надежной основой для количественной оценки угнетения или стимулирующего влияния сточных вод. Идентификацию живых и мертвых клеток производят по характерным морфологическим изменениям, возникающим под влиянием загрязняющих веществ. К числу признаков мертвой клетки относятся: альбинизация, лизис, появление уродливых форм и т. д. Подсчет клеток проводят в камере Горяева (см. рис. 2) под микроскопом с увеличением 320 (объективом х 40) [7].

Рисунок 2. Счетная камера Горяева: А – сверху; Б – сбоку; В – схема камеры Горяева [6].

Рисунок 3. Схема просчета Chlorella vulgaris клеток в камере Горяева [6].

Сущность метода заключается в определении токсичности анализируемой пробы по изменению плотности (численности) клеток водорослей относительно контрольной пробы при экспозиции в течение 96 ч при постоянных освещении и температуре. Используют культуру, находящуюся в экспоненциальной стадии роста (от 3 до 5 суток после пересева). Пересев делают регулярно один раз в 7 суток для поддержания экспоненциальной стадии роста водорослей [6].

Для определения численности клеток водорослей камеру Горяева предварительно накрывают покровным стеклом и притирают его до образования радужных колец интерференции. После этого водоросли в колбе перемешивают, пипеткой вносят по одной капле произвольного объема на верхний и нижний края покровного стекла. После того, как камера Горяева заполнится водорослевой культурой, ее помещают под объектив микроскопа и подсчитывают число клеток в 25 больших квадратах при увеличении объектива микроскопа 20х и окуляра от 10× до 15× [6].

Оценку степени токсичности проб воды в биотесте на водорослях при экспозиции до 96 ч по ГОСТ Р 54496 проводят, используя таблицу 2. Ранжирование в таблице носит условный характер. Наиболее надежной является оценка острого токсического действия, о наличии которого судят по снижению численности водорослей в опыте на 50 % и более по сравнению с контролем за 72 ч экспозиции. Следует отметить, что согласно некоторым нормативным документам, в частности методики [8], угнетение роста водорослей учитывают при изменениях 50 % и более. Рекомендуемое ГОСТ Р 54496 детальное ранжирование (см. таблицу 2) более информативно.

Таблица 2. Общая и детальная оценка токсичности проб на водорослях [8]

Результаты биотестирования на водорослях считают приемлемыми, если выполнены следующие требования по ГОСТ Р 54496:

— культура при калибровке чувствительности соответствовала установленным требованиям;

— численность клеток водорослей в контроле увеличилась в три и более раза за 96 ч экспозиции;

— колебания темпов роста клеток водорослей в каждой из трех повторностей в течение биотестирования должны быть не более 5 % относительно их среднего арифметического значения;

— изменение pH в конце эксперимента не изменилось более чем на 1,5 ед[8].

Заключение

Одноклеточные зеленые водоросли Chlorella vulgaris являются биоиндикаторами (тест-организмами), которые обширно используются с целью оценки качества воды в лабораторных условиях. Одним из основных условий является получение результатов анализа проб на основе генетически однородных организмов.

Так как водоросли хлорелла используют загрязнители водных объектов в качестве источника питания, их также принято использовать как биологический объект для минимизации загрязнения вод. При высоком размножении Chlorella vulgaris в водоеме растет число зоопланктона, в результате чего повышается естественное питание в водоеме, что является благоприятным фактором для размножения рыб. Но, несмотря на все достоинства данного метода очистки токсичных вод, Chlorella vulgaris имеет тенденцию к быстрому размножению, поэтому существует необходимость наблюдения и контроля за популяцией этих водорослей.

Источник

Тест с ответами по теме: “Водоросли”

1. Самые древние растения на земле:
а) Водоросли +
б) мхи
в) лишайники

2. Водоросли относятся к … растениям:
а) высшим
б) низшим +
в) культурным

3. Простейшие водоросли относятся к … организмам:
а) одноклеточным +
б) многоклеточным
в) сапрофитам

4. Из нижеприведённых вариантов выберите ту водоросль, что вызывает цветение водоёмов:
а) хлорелла
б) спирогира
в) хламидомонада +

5. Назовите одноклеточную водоросль, приспособившуюся к жизни на суше:
а) хлорелла
б) хламидомонада
в) плеврококк +

6. Назовите тело многоклеточной водоросли:
а) таллом
б) стебель
в) слоевище +

7. Какую из нижеперечисленных водорослей можно отнести к многоклеточной?
а) хлорелла
б) плеврококк
в) спирогира +

8. Какая группа имеет самое сложное строение?
а) харовые +
б) эвгленовые
в) бурые

9. Выберите правильное название отдела водорослей, к которому принадлежит порфира:
а) харовые
б) бурые
в) красные +

10. Для каких водорослей характерна желто-зеленая темная окраска?Жёлто-зелёная окраска характерна для … водорослей:
а) красных
б) бурых +
в) золотистых

11. Что образуется при бесполом размножении улотрикса?
а) зооспоры +
б) гаметы
в) зиготы

12. Какая водоросль является одноклеточной?
а) спирогира
б) улотрикс
в) хлорелла +

13. У чего хроматофор имеет форму незамкнутого кольца?
а) спирогиры
б) хламидомонады
в) улотрикса +

14. Что встречается в водоёмах во время «цветения»?
а) спирогира
б) хламидомонада +
в) улотрикс

15. В хроматофорах хлореллы и спирогиры происходит:
а) фотосинтез +
б) образование гамет
в) клеточное дыхание

16. Если условия неблагоприятны, то хламидомонада размножается:
а) половым путем +
б) бесполым путем

17. Почему на больших глубинах не обитают зелёные морские водоросли?
а) из-за низких температур
б) из-за недостатка органических веществ
в) из-за недостатка света+

18. Почему хлореллу используют при биологической очистке сточных вод?
а) потому что она выделяет много кислоты
б) потому что она активно поглощает органические вещества +
в) потому что она выделяет особые секреты, разрушающие вредные вещества

19. Выберите правильное количество пульсирующих вакуолей у хламидомонады:
а) 1
б) 2
в) 3 +

20. Из чего получают йод?
а) из зеленых водорослей
б) из бурых водорослей
в) из красных водорослей+

21. Что образуется при бесполом размножении хламидомонады?
а) зооспоры+
б) гаметы
в) зиготы

22.Тело водорослей не разделено на: корни, стебли, листья.
а) верно+
б) неверно

23. У спирогиры … имеет вид спирально закрученной ленты:
а) хроматофор +
б) хламидомонада
в) улотрикс

24. Что имеет ризоида?
а) хлореллу
б) хламидомонаду
в) ламинарию +

25. Что происходит в хроматофорах хламидомонады и улотрикса?
а) фотосинтез +
б) образование гамет
в) клеточное дыхание

26. Каким путём размножается хлорелла при благоприятных условиях?
а) половым путем
б) бесполым путем+

27. Где находится хлорофилл у водорослей?
а) в ядре
б) в хроматофоре +
в) в оболочке

28. В каких целях используют хламидомонаду при очистке стока?
а) она выделяет много кислоты
б) она активно поглощает органические вещества+
В) она выделяет особые секреты, разрушающие вредные вещества

29. В какой стадии зимует хламидомонада?
а) зооспоры
б) гаметы
в) зиготы+

30. Из чего получают агар-агар?
а) зеленых водорослей
б) бурых водорослей
в) красных водорослей+

Источник

Введение

Черноисточинский пруд является источником централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения промышленных предприятий и населения города Нижнего Тагила. Водоем предназначен также для культурных, оздоровительных и рекреационных целей.

Ухудшение экологического состояния Черноисточинского пруда наблюдается с 1998 года (Савостьянов и др., 1999). Особенно резкое ухудшение показателей было зафиксировано в последние два года. У воды появился гнилостный запах и неприятный привкус. Причиной непригодности питьевой воды стало большое количество сине-зеленых водорослей.

Исходя из всего выше сказанного цель нашей работы – оценить экологическое состояние Черноисточинского пруда и роль хлореллы в снижении эвтрофикации воды.

Задачи исследования :

1. Оценить токсичность воды Черноисточинского пруда.

2. Изучить многообразие сине-зеленых водорослей Черноисточинского пруда.

3. Оценить биологические особенности хлореллы в очищении воды от сине-зеленых водорослей.

4. Определить эффективность использования хлореллы в очищении водоема.

5. Разработать рекомендации для улучшения экологического состояния Черноисточинского пруда.

Объект: Черноисточинский пруд, хлорелла

Предмет: экологическое состояние пруда, биологические особенности хлореллы.

Метод: наблюдение в природе и в лабораторных условиях, сбор материала для лабораторного исследования, изучение и оценка собранного материала, оценка результатов.

Гла ва 1. Общая характеристика Черноисточинского пруда

Черноисточинский пруд находится на реке Исток на расстоянии двух километров выше впадения в реку Черную, в черте поселка Черноисточинск Горноуральского городского округа Свердловской области. Пруд расположен между реками Чусовой и Тагилом на восточном склоне Уральских гор.

В Черноисточинский пруд впадают реки: Каменка, Большая и Малая Березовка, Бобриха, Мусатиха, Белогорская Каменка, Чауж, Свистуха, Свистунья, Бурундуковка, Лодочников, Продольный ручей, Ипатьевская, Змеева и Ушковская Канава. Самые крупные из них – Чауж и Егорова Каменка.

Единственная река, вытекающая из Черноисточинского пруда – это река Исток. Первоначально река называлась Черный Исток. Черноисточинский пруд принадлежит бассейну рек Северного Ледовитого океана.

На пруду находятся несколько островов: Сосновый, Воровской, Ивойлов, Лешаков, Родионов, Мусатова, Пуганый, Петрушков, Каменный, Нефонтов, Куца, Тепленький, Поленков, Кедровый, Сухонький, Горбатый, Средний, Дальний. В 1974 году уровень Черноисточинского пруда понизили более чем на один метр. Поэтому острова стали полуостровами, образовались новые острова (Пичугин, 2009).

В Черноисточинский пруд вдаются мыс Крутики и мыс Березовый. Также находятся полуостров Лиственный, отмель Безымянная, впадина Бороздина и три залива: Черноисточинский, Егоро-Каменский и Чауж. Черноисточинский пруд протянулся с северо-востока к юго-западу на 9 километров, а с юго-востока к северо-западу на 5 километров. Площадь пруда составляет 26,4 квадратных километра. В штормовую погоду высота волн достигает около метра (www.grgo.ru).

Хозяйственное использование

Черноисточинский пруд является источником централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения промышленных предприятий и населения города Нижнего Тагила. Водоем предназначен также для культурных, оздоровительных и рекреационных целей.

В результате строительства заводской плотины и железоделательного завода в 1726–1729 годах на реке Черный Исток образован Черноисточинский пруд, на берегу которого расположен поселок Черноисточинск (дата основания 1726 год). В 1849 году построен канал от реки Черной. Черноисточинский пруд дополнительно пополнился водой и принял современные очертания.

В настоящее время Черноисточинский пруд и Ушаковская канава являются ландшафтным заказником Свердловской области. Неподалеку от Черноисточинского пруда находится гора Белая, где работает горнолыжный комплекс.

Экологическое состояние Черноисточинского пруда

Ухудшение экологического состояния Черноисточинского пруда наблюдается с 1998 года (Савостьянов и др., 1999). Особенно резкое ухудшение показателей было зафиксировано в последние 2 года. У воды появился гнилостный запах и неприятный привкус. В управление Роспотребнадзора по Свердловской области сообщили, что жители обеспечены водой, не соответствующей по органолептическим показателям.

Причиной непригодности питьевой воды стало большое количество в Черноисточинском пруду сине-зеленых водорослей. «Цветение» воды вообще, а вызванное сине-зелеными водорослями особенно, считается стихийным бедствием, так как вода становится почти ни к чему уже не пригодной, а среди сине-зеленых очень мало таких видов, которые употреблялись бы другими организмами в пищу.

Основными источниками загрязнения Черноисточинского пруда являются регулируемые промышленные и бытовые сбросы, неочищенные канализационные стоки, нерациональное использование удобрений на приусадебных участках поселка Черноисточинск, гниющие деревья на берегах водоема.

Таким образом, Черноисточинский пруд насыщен питательными веществами (биогенами) и является эвторифицированным. Рекреационное значение эвтрофицированного озера снижается и его экологическое равновесие нарушается (Йоргенсен, 1985). Основные химические элементы, способствующие эвтрофикации – фосфор и азот. Основные антропогенные источники фосфора и азота: необработанные сточные воды Данные биогенные элементы стимулируют рост фитопланктона, который состоит из множества видов водорослей, представляющих собой отдельные клетки и их скопления вблизи поверхности воды. Вода таких «цветущих» водоемов приобретает в зависимости от присутствующих видов планктона мутную зеленую или «чайного» цвета окраску. Фитопланктон не связан со дном водоема, поэтому должен получать питательные вещества, непосредственно растворенные в воде. Это значит, что поступление в водоемы с поверхностным стоком биогенов стимулирует рост и размножение именно планктона, накопление которого ведет к помутнению воды (Большаков и др., 2000).

Стоки с фильтров станции водоподготовки возвращаются в пруд, усиливая концентрацию гниющих в нем водорослей. Здесь она максимальная: вода в районе стоков почти черная. Из-за большого количества сероводорода, выделяемого в процессе гниения водорослей, гибнет рыба, а также двустворчатые моллюски.

Глава 2. Общая характеристика сине-зеленых водорослей

Сине-зеленые водоросли (Cyanophyta) или цианобактерии – древнейшие организмы, продуцирующие кислород и создавшие кислородную атмосферу Земли; отдел водорослей, включающий около двух тысяч видов. Широко распространены в пресных и морских водах, в почве, часто поселяются там, где другие растения жить не могут (в горячих источниках, на снегу), вступают в симбиотические отношения с другими организмами. Обычно окрашены в сине-зелёный цвет, что обусловлено комбинацией пигментов: зелёного хлорофилла а, жёлтых каротиноидов и дополнительных синих и красного. Встречаются одноклеточные, колониальные и многоклеточные представители, чаще микроскопические, но некоторые колонии (например, Nostoc) могут достигать размеров куриного яйца. Клетки имеют прокариотическое строение (отсутствуют настоящее ядро, хроматофоры, митохондрии, вакуоль с клеточным соком и др. органеллы). В состав клеточной стенки входит муреин, клетки часто покрыты слизистым чехлом. В качестве запасных продуктов откладывают полисахарид (цианофициновый крахмал), соединения азота, фосфора. Способность к фиксации атмосферного азота позволяет использовать их в качестве биологического удобрения в сельском хозяйстве, некоторые виды культивируют, употребляют в пищу (в Китае, Монголии). В тоже время, цианобактерии вызывают «цветение» воды, что приводит к ухудшению её запаха, других качеств, замору рыб. Более 40 видов способны образовывать токсины, представляющие опасность не только для зоопланктона, но и для животных и человека (Жизнь растений, 1977, Биология. Современная иллюстрированная…, 2006, Воропаева, 2009).

По форме вегетативных клеток сине-зеленые водоросли можно разделить на две основные группы:

1. Виды с более или менее шаровидными клетками (шаровидные, широко эллипсоидные, груше- и яйцевидные);

2. Виды с клетками, сильно вытянутыми (или сжатыми) в одном направлении (удлиненно-эллипсоидные, веретеновидные, цилиндрические – от коротко цилиндрических и бочонковидных до удлиненно цилиндрических). Клетки живут отдельно, а иногда соединяются в колонии или образуют нити (последние также могут жить отдельно или образовывать дерновинки или студенистые колонии).

Клетки имеют довольно толстые стенки. В сущности, протопласт окружен здесь четырьмя оболочковыми слоями: двухслойная клеточная оболочка покрыта сверху внешней волнистой мембраной, а между протопластом и оболочкой находится еще и внутренняя клеточная мембрана.

В клеточной оболочке хотя и содержится целлюлоза, но основную роль играют пектиновые вещества и слизевые полисахариды. У одних видов клеточные оболочки хорошо ослизняются и содержат даже пигменты; у других вокруг клеток образуется специальный слизистый чехол, иногда самостоятельный вокруг каждой клетки, но чаще сливающийся в общий чехол, окружающий группу или весь ряд клеток, называемый у нитчатых форм специальным термином – трихом. У многих сине-зеленых водорослей трихомы окружены настоящими чехлами – влагалищами. Как клеточные, так и настоящие чехлы состоят из тонких переплетающихся волокон. Они могут быть гомогенными или слоистыми: слоистость у нитей с обособленными основаниями и верхушкой бывает параллельной или косой, иногда даже воронкообразной (Голлербах, 1953, Жизнь растений, 1977).

Протопласт сине-зеленых водорослей лишен оформленного ядра. Некоторые авторы выделяют теперь в протопласте сине-зеленых водорослей три составные части:

2. фотосинтетические пластины (ламеллы);

3. рибосомы и другие цитоплазматические гранулы.

Протоплазма сине-зеленых водорослей более густая, чем у других групп растений; она неподвижна и очень редко содержит вакуоли, наполненные клеточным соком. Зато в клетках сине-зеленых водорослей часто встречаются газовые вакуоли (псевдовакуоли). Это полости в протоплазме, наполненные азотом и придающие клетке в проходящем свете микроскопа черно-бурый или почти черный цвет. Встречаются они у некоторых видов почти постоянно, но есть и такие виды, у которых их не обнаруживают. Присутствие или отсутствие их часто считается таксономически важным признаком. Чаще всего встречаются они в клетках у таких видов, которые ведут планктонный образ жизни: представители родов Anabaena, Aphanizomenon, Rivularia, Microcystis и др.

Пигментный состав объясняет разнообразие цвета клеток и трихомов сине-зеленых водорослей. Окраска их варьирует от чисто-сине-зеленой до фиолетовой или красноватой, иногда до пурпурной или коричневато-красной, от желтой до бледно-голубой или почти черной. Цвет протопласта зависит от систематического положения вида, а также от возраста клеток и условий существования. Очень часто он маскируется цветом слизистых влагалищ или колониальной слизи. Пигменты встречаются и в слизи и придают нитям или колониям желтый, коричневый, красноватый, фиолетовый или синий оттенок. Цвет слизи, в свою очередь, зависит от экологических условий – от света, химизма и рН среды, от количества влаги в воздухе (у аэрофитов) (Голлербах, 1953, Жизнь растений, 1977).

Известно, что большинство сине-зеленых водорослей способно синтезировать все вещества своей клетки за счет энергии света. Фотосинтетические процессы, происходящие в клетках сине-зеленых водорослей, в своей принципиальной схеме близки процессам, которые совершаются в других хлорофилл содержащих организмах.

Кроме настоящего фотосинтеза, сине-зеленые водоросли способны к фоторедукции, фотогетеротрофии, автогетеротрофии, гетероавтотрофии и даже полной гетеротрофии. При наличии в среде органических веществ они используют и их в качестве дополнительных источников энергии. Благодаря способности к смешанному (миксотрофному) питанию они могут быть активными и в крайних для фотоавтотрофной жизни условиях. В подобных местообитаниях почти полностью отсутствует конкуренция, и сине-зеленые водоросли занимают доминирующее место.

В условиях плохой освещенности (в пещерах, в глубинных горизонтах водоемов) в клетках сине-зеленых водорослей изменяется пигментный состав. Это явление, получившее название хроматической адаптации, представляет собой приспособительное изменение окраски водорослей под влиянием изменения спектрального состава света за счет увеличения количества пигментов, имеющих окраску, дополнительную к цвету падающих лучей. Изменения окраски клеток (хлорозы) происходят и в случае недостатка в среде некоторых компонентов, в присутствии токсических веществ, а также при переходе к гетеротрофному типу питания.

Есть среди сине-зеленых водорослей и такая группа видов, подобной которой среди других организмов вообще мало. Эти водоросли способны фиксировать атмосферный азот, и это свойство сочетается у них с фотосинтезом. Сейчас известно уже около ста таких видов. Как уже указывалось, эта способность свойственна только водорослям, имеющим гетероцисты, да и им не всем.

Большинство сине-зеленых водорослей-азотфиксаторов приурочено к наземным местообитаниям. Не исключено, что именно их относительная пищевая независимость как фиксаторов атмосферного азота позволяет им заселять необитаемые, без малейших следов почвы, скалы.

Максимальной температурой для существования живой и ассимилирующей клетки считают +65 0 С, но это не предел для сине-зеленых водорослей. Сине-зеленые водоросли способны выдерживать и низкую температуру. Некоторые виды без повреждения хранились в течение недели при температуре жидкого воздуха (–190 0 С). В природе такой температуры нет, но в Антарктиде при температуре –83 0 С были в большом количестве найдены сине-зеленые водоросли (Nostoc).

Благодаря слизи вокруг клеток на водоросли способны переносить высокую солнечную радиацию. Слизь предохраняет клетки от высыхания и одновременно действующей как фильтр, устраняющий вредное влияние радиации. Способность слизи быстро поглощать и длительно удерживать воду позволяет сине-зеленым водорослям нормально вегетировать и в пустынных районах. Слизь поглощает максимальное количество ночной или утренней влаги, колонии набухают, и в клетках начинается ассимиляция. К полудню студенистые колонии или скопления клеток высыхают и превращаются в черные хрустящие корочки. В таком состоянии они держатся до следующей ночи, когда снова начинается поглощение влаги.

Сине-зеленые водоросли весьма обычны в почве и в напочвенных сообществах, встречаются они и в сырых местообитаниях, а также на коре деревьев, на камнях и т. п.

Таким образом, сине-зеленые водоросли встречаются на всех континентах и во всевозможных местообитаниях – в воде и на суше, в пресных и соленых водах, везде и всюду.

Говоря о хозяйственном значении сине-зеленых, на первое место нужно поставить их роль в качестве возбудителей «цветения» воды. Это, к сожалению, отрицательная роль. Положительное значение их заключается, прежде всего, в способности усваивать свободный азот. В восточных странах сине-зеленые водоросли используют даже в пищу, а в последние годы некоторые из них нашли дорогу в бассейны массовых культур для индустриального производства органического вещества (Жизнь растений, 1977).

Глава 3. Хлорелла в очистке водоемов от сине-зеленых водорослей

Существуют различные способы очистки водоёма от сине-зелёных водорослей – механическая очистка; ультрафиолетовое (УФ) излучение; биогенное манипулирование, химическая очистка, использование растительноядных рыб – толстолобиков, альгологическая очистка с применением одноклеточной зеленой водоросли хлореллы.

Хлорелла – микроскопическое растение, представитель зеленых водорослей, используется в виде суспензии как кормовая добавка в рационе сельскохозяйственных животных, пушных зверей, прудовых рыб. Широкий спектр применения хлореллы обусловлен содержанием в ней большого количества белка, полного набора незаменимых аминокислот, углеводов, жиров, витаминов и биологических стимуляторов.

Преимущество хлореллы является приспособленность к условиям аквакультуры. Хлорелла обладает выраженным антагонистически действием ко всем прочим микроорганизмам (Богданов, 2002).

Хлореллу применяли в 2005-2007 годах при очистке воды от сине-зеленых водорослей в Береславском водохранилище. Внесение штамма хлореллы способствовало тому, что участие сине-зеленых водорослей в структуре планктона снизилось на 25 %. Доля зеленых водорослей увеличилась до 35 % (Мелихов и др., 2008).

Применение в 2011 и 2012 гг. хлореллы в биологической реабилитации Черноисточинского и Верхне-Выйского водохранилищ привела к отсутствию «цветения» воды, что привело к росту растворенного кислорода и уменьшению концентрации марганца в воде. Кроме того, в обоих водоемах в 2012 году произошло улучшение качества воды по показателям: запах, нитраты, хлориды, общее железо, медь и нефтепродукты (Кульнев, Почечун, 2016).

Глава 4. Практическая часть

4.1 Материал и оборудование

Стаканчики на 100 мл, пипетки, предметные и покровные стекла, электронный микроскоп Микромед-3, цифровая камера Levenhuk D2L (0,3 Мпикс).

Воду с Черноисточинского пруда брали с четырех точек: район Обелиска, отстойник ООО «Водоканал-НТ», прибрежная зона баз отдыха, устье р. Чауж.

4.2 Ход работы

Оценка органолептических показателей воды.

Цвет (окраска) воды оценивали визуально.

Запах и интенсивность запаха воды определяли следующим образом: в колбу наливали 200 мл исследуемой воды, закрывали пробкой, встряхивали, открывали пробку и быстро определяли характер и интенсивность запаха. Оценку проводили в лабораторных условиях при комнатной температуре. Полученные данные сравнивали с таблицей 1 и 2

Характер и род запаха воды естественного происхождения

Источник