Какие условия необходимо создавать для культивирования одноклеточных зеленых водорослей кратко
Обновлено: 02.07.2024
Основные понятия
Микроорганизмы — это организмы размеров менее 0,1 мм, невидимые
невооружённым глазом (бактерии, вирусы, одноклеточные водоросли,
одноклеточные грибы).
Биотехнологии — это использование живых микроорганизмов и их составных
частей в технологических процессах.
Пояснения:
Бактерии широко используются в различных биотехнологиях. Бактерии,
усваивающие атмосферный азот, помогают повысить продуктивность растений. Бактерии используют в биологической очистке сточных вод. Молочнокислые
бактерии используются для консервации продуктов питания, приготовления
кормов (силоса), изготовления разнообразных молочных продуктов и вина.
Из-за того что вирусы обладают способностью легко проникать внутрь клетки, их используют в различных биотехнологиях. Их применяют при лечении
наследственных заболеваний. Вирусы-бактериофаги используют для лечения
бактериальных заболеваний.
Искусственное выращивание одноклеточных зелёных водорослей — сложный
технологический процесс. Белковые продукты, производимые из
одноклеточных зелёных водорослей, могут использоваться как для питания
людей, так и в качестве прибавки к кормам сельскохозяйственных животных.
Также из них делают удобрения. Водоросль хлорелла используется для очистки сточных вод.
Одноклеточный гриб пеницилл используется для производства антибиотика
пенициллина. На основе одноклеточного гриба гиббереллы разработаны
гормоны, стимулирующие рост и развитие растений. Дрожжи используются в
хлебопечении. Одноклеточные грибы, называемые благородными плесенями,
применяют в производстве таких сыров, как камамбер и рокфор.
Технология. 8—9 классы : учеб. для общеобразоват. организаций / [В. М.
Казакевич, Г. В. Пичугина, Г. Ю. Семенова и др.]; под ред. В. М. Казакевича. — М.: Просвещение, 2017.
Все, кто занимается аквариумистикой хотя бы раз в жизни разводили или пробовали разводить живые корма для своих рыбок или мальков. Разводятся в основном те культуры, которыми рыба питается в природе, это артемия, дафния, аулофорус, трубочник, для мальков инфузории и коловратки. И каждый задавался таким вопросом приобретая культуру корма, чем её кормить? Говорить будем об организмах живущих в водной среде, по классификации разделяющиеся на жаброногих, это артемия, стрептоцефал и ветвистоусых, это всевозможные дафнии и их родственники. Питаются они водорослями, бактериями, простейшими, детритом, фильтруя через себя. Основной пищей служат бактерии и одноклеточные водоросли. И поэтому в этой статье разберем такую тему, как разведение одноклеточных водорослей, как получить культуру если на старте ничего нет?
Для культивации нам потребуется:
- пластиковая пятилитровая бутылка с обрезанным горлышком, либо стеклянная банка.
- отстоянная водопроводная вода и любое цветочное удобрение, в состав которого входит Азот, Фосфор, Калий.
- Заливаем воду в ёмкость, добавляем удобрения, примерно, 1-2 мл на литр воды, если оно жидкое, либо 3-5 горошин на литр воды, если оно в твердом виде, например нитрофоска.
- Ставим ёмкость под яркое освещение не менее 12 часов в сутки.
- Примерно через неделю вода начнет приобретать зеленый оттенок.
При культивации воду ежедневно необходимо перемешивать, делается это для того, чтобы осевшие клетки водорослей поднять в толщу воды и на дне не образовывались их скопления, с последующей гибелью и заиливание дна. Можно поставить аэрацию.
Оседать они могут по двум причинам:
- это повышение температуры воды выше 30 градусов. Повышение температуры может спровоцировать гибель клеток.
- это такой тип размножения некоторых водорослей, то есть при делении они оседают на дно, после чего поднимаются в толщу воды.
Во время культивации на стенках могут появляться зеленые обрастания, в связи с этим между водорослями плавающими в толще воды и водорослями образующими колонии на стенках банки появляется конкуренция за питание, нас интересуют только свободно плавающие виды клеток, поэтому нужно содержимое банки перелить в другую емкость, налет со стенок отмыть, после чего культуру перелить назад, тем самым убрав конкурентов мы даем толчок к бурному размножению свободноплавающих одноклеточных водорослей.
Далее делим нашу полученную культуру на несколько частей, доводя до того объема, который необходим. Удобрения вносятся, примерно, 1 раз в 10 дней по 1 мл на 1 литр воды.
Как кормить водорослями культуры живых кормов?
Кормление дафнии и других рачков производится после 10 дней бурного размножения водорослей, когда в культуре с одноклеточными наименьшее содержание удобрений и других примесей.
Из культиватора изымаем часть среды с водорослями, которую скармливаем рачкам, далее доливаем чистой воды и добавляем удобрения. Процедура повторяется каждые 10 дней, тем самым мы поддерживаем высокую скорость размножения водорослей. Если среды получается много, ее можно разлить по бутылкам и поставить в холодильник, периодически взбалтывая, так она может храниться от нескольких дней, до нескольких недель.
Еще один способ кормления рачка, это кормление осадком из культиватора с водорослями. Во время разведения часть клеток отмирает и оседает на дно, образуя высокую концентрацию, предварительно взболтав осадок, вносим его в емкость с рачком.
Кормление одноклеточными водорослями культур живого корма повышает их питательную ценность, в свою очередь, при кормлении такими кормами рыбок и мальков положительно влияет их самочувствие и развитие.
Среди различных форм жизни одно из значимых мест занимают водоросли. В природе водоросли распространены повсеместно, развиваясь не только в водной среде, но и в воздухе, почве, льдах и горячих источниках. Изучением водорослей занимается самостоятельный раздел ботаники - альгология (=фикология).
Современная альгологическая номенклатура насчитывает около 40 тыс. видов водорослей, более половины из них имеют микроскопические размеры и называются микроводорослями (как правило, это одноклеточные водоросли), в отличие от макроводорослей (или макрофитов). В зависимости от набора пигментов, микроводоросли делят на зелёные, сине-зеленые (=цианобактерии), красные, бурые, золотистые и т.д.
Наряду с очень важной ролью в природе, водоросли начинают приобретать существенное значение в практической жизни человека. Это связано с успехами прикладной альгологии, особенно в области управляемого культивирования микроводорослей. Эти успехи были достигнуты благодаря резко возросшему интересу к микроводорослям во второй половине нашего столетия, причём интерес касался как романтической стороны - использования микроводорослей в замкнутых экосистемах, включающих человека, так и чисто практической стороны - решения проблемы белкового дефицита в питании населения.
Бурное развитие космонавтики поставило задачу создания систем жизнеобеспечения и в СССР была реализована идея Циолковского об использовании микроводорослей в качестве метаболического противовеса человека в условиях длительного космического полета или внеземных поселений. В качестве объекта исследования была выбрана хлорелла - зеленая одноклеточная водоросль. Эксперименты показали, что в замкнутой по газу и воде экосистеме хлорелла может обеспечивать человека кислородом, поглощать углекислоту и утилизировать продукты его жизнедеятельности практически неограниченно долго (опыты длились до года), но при этом человек не мог полностью поглотить всю синтезируемую биомассу хлореллы.
В процессе этих исследований была создана теория управляемого культивирования микроводорослей, разработаны культиваторы для их интенсивного выращивания и питательные среды для реализации продукционного потенциала и управления биохимическим составом биомассы клеток. Практическое использование таких высокотехнологических систем для массового производства водорослей для пищевых целей оказалось невозможным из-за высокой стоимости биомассы.
В эти же годы были начаты исследования по пищевым свойствам микроводорослей, которые, как предполагалось, помогут решить проблему питания людей, особенно в странах третьего мира. Особенно пристальное внимание было уделено спирулине - сине-зеленой водоросли, которая традиционно использовалась в пищу жителями Мексики (в районе озера Текскоко) и африканского народа Канембоу (озеро Чад). Природные свойства этих озер таковы, что спирулина развивается в них практически как монокультура и местным жителям достаточно только отцеживать водоросли и после высушивания использовать в пищу.
Наиболее важным фактором повышенного внимания к спирулине явилось то, что биомасса спирулины имеет очень высокое содержание белка, до 70%, что не характерно для других пищевых продуктов. Учитывая дефицит белков в детском питании большинства стран третьего мира, этот фактор сыграл решающую роль в приоритетном изучении спирулины в медико-биологическом аспекте её использования как продукта питания. Медицинские исследования привели к удивительным результатам. Кроме пищевой ценности спирулины, обнаружились лечебно-профилактические свойства этой водоросли. В связи с этим, появилось много работ, посвященных изучению биохимического состава спирулины и поиска биологически активных веществ, придающих спирулине эти свойства.
Прикладная альгология №1, 1998 г.
Промышленное производство спирулины (продолжение)
В начале 80-х г. было начато промышленное производство спирулины во многих других странах. К середине 90-х г. крупнейшими производителями спирулины стали Мексика, США, Япония, Индия, Китай, Таиланд, где производство спирулины превышает 100 т в год. Кроме того, спирулина производится в Израиле, Чили, Бразилии, Тайване, Италии, Франции, Нидерландах, Испании, Бирме, Бангладеш, России, Украине, Молдове и других странах. В основном, спирулина производится на коммерческой основе, однако, наибольший успех достигнут в странах, в которых правительством поддерживаются и финансируются научные разработки, в области биотехнологии и медико-биологические исследования пищевой и кормовой ценности спирулины.
Себестоимость спирулины в странах-производителях различна и зависит от многих причин. Цены на спирулину и препараты на её основе варьируют в широких пределах и определяются расфасовкой, добавками в препараты, информированностью населения и другими факторами.
В качестве примера приведем прайс-лист одной из американских фирм. Цены указаны в долл. США за 1 кг спирулины в 1991 г.
| Packing | Distributor | Wholesaler | Retail |
| Порошок 1т | 21.0 | - | - |
| Порошок флакон 0.454 кг | 38.6 | 51.5 | 79.3 |
| Порошок флакон 0.100 кг | 53.6 | 71.5 | 109.9 |
| Таблетки 500 мг х 500 шт | 59.9 | 79.2 | 131.9 |
| Таблетки 500 мг х 200 шт | 72.0 | 96.0 | 159.9 |
| Таблетки 500 мг х 100 шт | 78.8 | 105.0 | 175.0 |
| Лиофилизир флакон 60 г | 75.0 | 100.0 | 166.5 |
| Капсулы 300 мг х 200 шт | 105.0 | 140.0 | 233.1 |
Прикладная альгология № 1-3,.1999 г.
Официальное представительство, г.Киев
ул. Чистяковская 2, оф.339
+38 (067) 449 39 38
Анна Павлова
Всеукраинская сеть "Эко-лавка"
ILIVE – лаунж-кафе здоровой пищи
Эспланадная, 32
+38 (095) 700 5337
сайт:
Жизнь Замечательных Людей
Сеть супермаркетов "Восторг" и "Дилайт"
ул.Клочковская, пр.Правды,пр.Московский
сайт: vostorg.ua
Супермаркет Рост на Клочковской
ул.Клочковская, рядом с фреш-баром
сайт: rost.kharkov.ua
Ресторан "Наша Дача"
ул. Батумская, 4а
(057) 714 0989
сайт: firstline.in.ua
Ресторан-трактир "Шарикофф"
ул. Квитки- Основьяненко, 12
(057)752 33 44
сайт: sharikoff.kharkov.ua
Семейный ресторан "Чехов"
ул. Сумская, 84/2
(057) 700 5289
сайт: firstline.in.ua
Фитнес клуб "Сафари"
пр.Московский, 51-А
057-731-93-80
сайт: fitnes-safari.in.ua
Аптечная сеть СЛАВУТИЧ
КоКава, книжная кофейня
ул. Данилевского, 26
(057) 701-40-08
сайт: kokawa.info
Магазин здорового питания НАХЛЕБНИК
"Слободская усадьба"
Супермаркет РОСТ
ул.Клочковская,1-й этаж, фреш-бар
Коктейли + реализация
сайт: rost.kharkov.ua
Супермаркет РОСТ
Холодная Гора,2-й этаж, фреш-бар
Коктейли + реализация
сайт: rost.kharkov.ua
Монтана, ресторан-микс
пр. Научный
Эко-Лавка
ул. Петровского
пр.Московский
пр.Гагарина
Водоросли широко используются в биотехнологии.
С целью практического использования почвенных водорослей осуществляют регулирование динамики развития водорослей в почве для увеличения численности водорослей и увеличения накопления органического вещества в почве.
Сильными стимуляторами развития водорослей являются минеральные удобрения, действующие избирательно: азотные удобрения способствуют развитию зеленых и большинства синезеленых водорослей; фосфор и калий увеличивают численность азотфиксирующих синезеленых; калий стимулирует развитие диатомовых и иногда синезеленых водорослей.
Известкование кислых почв приводит к резкому возрастанию численности и разнообразия диатомей и азотфиксирующих синезеленых водорослей.
Альголизацию почвы проводят водорослями, выращенными в массовых количествах в специальных емкостях в производственных условиях.
С целью стимуляции роста корневой системы высших растений и повышения урожайности проводят предпосевную обработку культурами водорослей.
Водоросли используют как компоненты бактериальных удобрений и как биологические индикаторы. Водоросли могут быть использованы как индикаторы степени обсеменения среды бактериями и грибами различного систематического положения.
Микроскопические водоросли способны к синтезу веществ, обладающих стимулирующими или ингибирующими свойствами по отношению не только к другим видам водорослей или иных микроорганизмов, но и по отношению к высшим растениям.
Хлорелла синтезирует 13 витаминов из групп А, В, С, Д, К, никотиновую, пантеоновую, фолиевую кислоты, лейкофорин и биотин. При этом, витамина С в ее клетках (в весовых отношениях) содержится почти столько же, сколько в лимонах.
Кроме получения витаминов, водоросли в биотехнологии используются и как источники белков, незаменимых аминокислот, антибиотиков.
Синезеленые водоросли в водных культурах оказывают стимулирующее действие на рост хлопчатника. Так, живые клетки Nostoc punctiphorme и автолизированные клетки Anabaena oscillarioides более чем в 1,5 раза усиливают рост этих растений.
Водоросли могут оказывать влияние на плодородие почвы и через стимуляцию полезной спонтанной микрофлоры.
В ризосфере растений обнаруживается гораздо больше живых водорослей, чем вне зоны ее корней. Внесение водорослей, особенно совместно с азотбактеринеом, вызывает усиление развития олигонитофилов, аммонификаторов и других групп микроорганизмов. Усиливается развитие гетеротрофных азотфиксаторов.
Во многих случаях применение водорослей в качестве живого микроудобрения способствует прибавлению урожая и повышает плодородие почвы.
Водоросли составляют начало пищевых цепей, являясь пищей гетеротрофных микроорганизмов.
Органическое вещество водорослей прямо или косвенно пополняет запасы органического вещества почвы – происходит увеличение гумуса за счет деятельности водорослей. Слизистые вещества водорослей влияют на физические и химические свойства почвы. Способность водорослей к образованию биологически активных веществ позволяет предположить прямое влияние водорослей на высшие растения и особенно прорастающие семена.
Установлено, что зеленые водоросли Chlorella vulgaris, Scenedesmus obliguus и их метаболиты, внесенные в почву, повышают активность сапрофитной микрофлоры, в частности грибов. Одновременно при этом снижается количество патогенных микроорганизмов, вызывающих болезни растений.
Зеленая водоросль хлорелла оказывает влияние на численность микроорганизмов. Под влиянием внесенной культуры хлореллы происходит перераспределение разных групп почвенных микроорганизмов.
Являясь постоянным источником веществ и энергии для почвенных гетеротрофов (бактерий, простейших, коловраток, нематод, дождевых червей и пр.), водоросли тем самым являются стимуляторами биологической активности почвы и должны рассматриваться как важный фактор процесса почвообразования и самоочистки почвы.
В биотехнологии такие водоросли, как хлорелла и протококковые, используются как биостимуляторы роста животных и птиц.
Внесение в почву, загрязненную нефтью, накопительной культуры микроорганизмов в сочетании с водорослями, а также с простейшими, стимулирует дыхание почвы, способствует повышению численности актиномицетов и микроорганизмов, использующих азот в органических и минеральных соединениях, разлагающих целлюлозу и окисляющих нефть, способствует ускорению самоочищения почвы от нефти.
Синезеленые водоросли и, несколько в меньшей степени, диатомовые водоросли играют существенную роль в обогащении пойменных почв органическим веществом. Водоросли создают вокруг себя среду чрезвычайно насыщенную разнообразными органическими веществами, многие из которых способны поглощать и удерживать большое количество воды и становятся ценообразователями.
Внесение в почву синезеленых водорослей, как правило, сопровождается усиленным развитием почвенной микрофлоры, в частности азотобактера, клостридий, олигонитрофилов, нитрофикаторов. Постоянными спутниками синезеленых водорослей в природных условиях являются не только бактерии, но и грибы.
Массовое культивирование азотфиксирующих синезеленых водорослей проводится для повышения плодородия почвы.
В настоящее время в биотехнологии массовое культивирование одноклеточных зеленых водорослей проводится с целью получения продуктов питания, кормов, органических веществ и биологической очистки сточных вод.
Биологический метод очистки сточных вод имеет большое преимущество, по сравнению с химическим и механическим методами.
Биологический метод с применением водорослей и высших водных растений ускоряет очистку сточных вод и сильно снижает концентрацию органо – минеральных веществ путем их поглощения. Сточные воды после биологической очистки оздоровляются, их санитарно – биологическое состояние улучшается в связи с появлением биологически активных веществ.
После биологической очистки в сточных водах исчезают различные патогенные микроорганизмы, появляются гидробионты (бактерии, фито- и зоопланктон, зообентос), в дальнейшем играющие главную роль в процессах самоочищения воды.
При применении биологического метода огромное количество сточных вод очищается, обеззараживается и становится возможным спуск воды в открытые водоемы.
Биологический метод очистки сточных вод охраняет открытые водоемы от загрязнения промышленными, коммунальными и бытовыми сточными водами.
Симбиотическое размножение одноклеточных зеленых водорослей и аэробных бактерий осуществляется для обеззараживания бытовых и промышленных вод с дальнейшим использованием растительного планктона.
В настоящее время для биологической очистки сточных вод стали применять протококковые водоросли. Эффект очистки достигается благодаря своеобразным симбиотическим взаимоотношениям между гетеротрофными бактериями (в процессе жизнедеятельности которых разрушается органическое вещество) и автотрофными водорослями, которые в процессе фотосинтеза из продуктов минерализации органических веществ загрязнения, вновь создают для себя органические вещества.
Водоросли успешно выращиваются на стоках дрожжевых, спиртовых и пивоваренных заводов, заводов по производству искусственного волокна, на сточных водах угольных шахт, предприятий первичной обработки шерсти, молочных заводов, целлюлозо – бумажного производства, крахмало – паточных и сахарных заводов, а также стоков многих других предприятий.
В сточных водах одноклеточные водоросли питаются гетеротрофно, миксотрофно и автотрофно. Водоросли извлекают из окружающей среды необходимые питательные вещества всей поверхностью своего тела.
Источником углерода для них в процессе фотосинтеза является углекислота. Водоросли могут использовать хлористый аммоний1, углекислый аммоний, способны также утилизировать некоторые органические соединения азота (мочевину, аспарагин, глютамин, пептон, альбумин и др.). Зеленые водоросли интенсивнее развиваются на органическом азоте, чем на минеральном.
Хорошие результаты получены при использовании симбиотической смеси, содержащей водоросли и активный ил. При доминировании в такой смеси Chlorella, Scenedesmus, Anaboena, Oscilatoria загрязнение снижается до 80 – 90%. Симбиотический активный ил более полно, чем бактериальный, извлекает биогенные элементы.
Культуральные штаммы Chlorella и Scenedesmus добавленные в водоем, загрязненный нефтью, удаляют нефтепродукты, устраняют запах керосина.
Эти водоросли способствуют очищению воды от кишечной микрофлоры и обогащают воду кислородом.
Предполагают, что гибель бактерий может быть связана с тем, что в процессе жизнедеятельности водоросли выделяют в среду метаболиты токсичные для бактерий. Гибель бактерий может быть связана и с высоким окислительно – восстановительным потенциалом, устанавливающимся в зоне интенсивно развивающихся водорослей.
Применение смеси водорослей (хлорелла, сценедесмус, синезеленые, диатомовые) с бактериями, жгутиковыми и инфузориями в количестве нескольких миллионов клеток на один литр сточной воды ускоряет очистку в контактных биопрудах в 1,5 – 2,0 раза.
Водоросли не толь активно поглощают различные примеси, содержащиеся в сточных водах, но и способствуют их интенсивному окислению и минерализации, выделяя большое количество кислорода при фотосинтезе.
Chlorella и Scenedesmus хорошо развиваются и очищают воду открытых водоемов при наличии фенола в количестве в десятки раз превосходящем предельно допустимые концентрации.
В зависимости от происхождения и состава загрязненных вод с целью очистки их возможно использование и нитчатых зеленых водорослей.
Доочистку сточных вод от минеральных и органических веществ можно производить применяя культиваторы зеленых нитчатых водорослей, которые обеспечивают максимальную эффективность очистки воды, проходящей через биопоглотитель. Изъятая после этого биомасса зеленых нитчатых водорослей может быть использована как дополнительный источник содержащего белок корма, богатого каротином и витаминами группы В.
Такой способ целесообразен на животноводческих фермах.
Второй способ использования зеленых нитчатых водорослей при очистке водя связан с непосредственным их культивированием в водоеме. Зеленые нитчатые водоросли, особенно Cladophora facta, активно поглощают калий, серу, кальций, кобальт, цинк, кадмий, стронций, рубидий, свинец и др.
Поглощение этих веществ нитчатыми водорослями осуществляется более интенсивно, чем одноклеточными Поглощение органических веществ нитчатыми водорослями связано с их гетеротрофным типом питания.
Читайте также: