PL102965B1 - Sposob mierzenia intensywnosci zuzycia tlenu i wydzielania co dol 2 przez organizmy wodne oraz mikrorespirometr ekspedycyjny morski do stosowania tego sposobu - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób mierzenia intensywnosci zuzycia tlenu i wydzielania C02 przez organizmy wodne takie jak pierwotniaki, skorupiaki i inne, o rozmiarach liniowych do 3— —4 mm, oraz mikrorespirometr ekspedycyjny mor¬ ski do stosowania tego sposobu.

Znany jest sposób mierzenia intensywnosci zuzy¬ cia tlenu i wydzielania C02 przez male organizmy wodne, zgodnie z którym pojedynczy egzemplarz badanego organizmu umieszcza sie w zamknietym od góry cylindrycznym szklanym pojemniku.

W górnej czesci pojemnika umieszcza sie krople wody ograniczona od góry i od dolu meniskiem wodno-powietrznym, a w tej kropli wody umiesz¬ cza sie badany organizm. Pojemnosc powietrza wy¬ pelniajaca dolna czesc pojemnika jest ograniczona meniskiem gazowo-cieczowym, przy czym jako ciecz stosuje sie korzystnie ciecz majaca zdolnosc pochlaniania CC2. Tak przygotowany pojemnik za¬ nurza sie swobodnie w zamknietym naczyniu wy¬ pelnionym ta sama ciecza, która wypelnia dolna przewezona czesc pojemnika. Górna przestrzen na¬ czynia, wypelniona powietrzem, laczy sie z ramie¬ niem manometru plynowego o ksztalcie U zaopa^ trzonego w urzadzenie zmieniajace poziom plynu w ramionach.

Wymiary opisanego pojemnika oraz- wielkosc przestrzeni wypelnionych powietrzem w jego gór¬ nej i srodkowej czesci sa tak dobrane, ze swobod¬ nie zanurzony pojemnik plywa w cieczy wypelnia¬ lo jacej naczynie, utrzymujac polozenie pionowe. Na poczatku doswiadczenia za pomoca- umocowanego przy naczyniu katetrometru ustala sie polozenie pojemnika w kierunku pionowym oraz rejestruje sie cisnienie panujace w naczyniu.

W czasie trwania doswiadczenia badany orga¬ nizm pobiera tlen z powietrza znajdujacego sie w kropli wody, w której ten organizm jest umiesz¬ czony; ubytki pobranego tlenu sa uzupelniane z po¬ wietrza zamknietego w pojemniku pod i nad krop¬ la. Równoczesnie badany organizm wydziela dwu¬ tlenek wegla, który jest absorbowany przez ciecz wypelniajaca dolna czesc pojemnika. W rezultacie wiec w czasie trwania doswiadczenia zmniejsza sie ilosc gazu w pojemniku, a jego miejsce zajmuje ciecz wchodzaca przez dolny otwarty koniec po¬ jemnika. Pojemnik tonie w cieczy wypelniajacej naczynie. Po uplywie okresu czasu, dla jakiego ma byc zmierzone zuzycie tlenu przez badany orga¬ nizm, za pomoca opisanego manometru plynowego zmniejsza sie cisnienie panujace w naczyniu. To zmniejszenie cisnienia powoduje wyplyw pewnej czesci plynu z pojemnika, w wyniku czego pojem¬ nik wyplywa ku górze. Cisnienie w naczyniu do¬ prowadza sie do takiej warstosci, przy' której po¬ jemnik przyjmuje w kierunku pionSwym to samo polozenie, jakie zajmowal na poczatku doswiad¬ czenia. Zarejestrowana róznica cisnien, przy znanej poczatkowej objetosci powietrza w pojemniku, po- 102965102985 zwala okreslic zuzycie tlenu przez badany organizm w okreslonym przeciagu czasu.

Urzadzenie do stosowania opisanej metody skla¬ da sie ze szklanych cylindrycznych pojemników z niewielka przewezona i zamknieta czescia górna oraz wydluzona, przewozona i otwarta czescia dol¬ na a dalej z hermetycznego naczynia wypelnionego w czesci objetosci cieczy, którego to naczynia gór¬ na czesc jest polaczona z wczesniej opdsonym ma¬ nometrem plynowym. % Znana metoda i urzadzenie pozwalaja na prze¬ prowadzenie pomiarów intensywnosci zuzycia tle¬ nu i wydzielania dwutlenku wegla w zakresie od 0,0001 ^1 do 1 fil na godzine, który to zakres cal¬ kowicie zaspokaja potrzeby wystepujace przysiada¬ niu malych organizmów wodnych. Równoczesnie jednak powazna niedogodnoscia znanego rozwiaza¬ nia jest koniecznosc umieszczania go na nierucho- mejj wolnej od wstrzasów podstawie, co wyklucza mozliwosc stosowania na statkach prowadzacych badania oceanologiczne. Tym samym brak bylo w dotychczasowym stanie techniki metody i urzadze¬ nia, które umozliwialy by zdobywanie precyzyj¬ nych danych dotyczacych intensywnosci oddycha¬ nia pojedynczych osobników wspomnianej klasy wielkosci, gdy równoczesnie wiadomo, ze takie wlasnie organizmy odgrywaja decydujaca role w produkcji ekosystemów morskich- Badania orga¬ nizmów morskich po ich dowiezieniu na lad, a wiec po uplywie znacznego okresu czasu, dawaly wyniki tak zaklócone, ze nie mialy one wartosci naukowej.

Wynalazek ma na celu opracowanie metody mie¬ rzenia intensywnosci zuzycia tlenu i wydzielania COa przez male organizmy wodne, która mozna by zastosowac na pokladzie siatka, w czasie jego ru¬ chu i w warunkach chwiejby spowodowanej feto¬ waniem, bezposrednio po wylowieniu zwierzat na poklad. Dalszym celem wynalazku jest skonstruo¬ wanie mikrorespiromelni przydatnego do stosowa¬ nia tej metody, który to respirometr byl by zdolny do prawidlowego funkcjonowania bez stosowania specjalnych urzadzen zyrostatycznych.

Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze ba¬ dany organizm umieszcza sie w pojemniku szkla¬ nym w kropli wody ograniczonej od góry i od dolu dokladnie znana objetoscia powietrza, zas w dolne} przewezanej czesci wspomnianego pojem¬ nika umieszcza sie pecherzyk powietrza o dlugosci I—1,5 mm. Tak pazygotowany pojemnik umieszcza sie raerucLomo w cylindrycznej komorze szklanej wypelnione} ciecza identyczlla jak ciecz w dolnej przewezone} czesci pojemnika. Górna czesc wspom- nianej kooacryy wypelniona powietrzem, laczy sie z jednym ramieniem znanego manometru plyno¬ wego o ksztalcie U, zas drugie ramie manometru laczy sie z duza pejnmoseia powietrza. Komore za¬ wierajaca umocowany pojemnik oraz wspomniana pojemnosc powietrza umieszcza sie w warunkach statei temperatury, co uniezaleznia uklady od wply¬ wu zmian cisnienia barómetrycznego w atmosfe¬ rze.

Wskaznikiem zuzycia tlenu przez badany orga¬ nizm jest ruch ku górze pecherzyka powietrza umieszczonego w przewezonej czesci pojemnika. 40 45 50 55 60 Pierwotne polozenie tego pecherzyka, okreslane za pomoca katetrometru, przywraca sie za pomoca zmniejszenia cisnienia w komorze, zas zmiany ilosci gazów w pojemniku okresla sie na podstawie za¬ rejestrowanych w nim zmian cisnienia i znanej pierwotnej objetosci powietrza.

Mikrorespirometr ekspedycyjny morski do sto¬ sowania opisanego sposobu posiada hermetycznie zamkniety zbiornik, w którym znajduje sie laznia plynowa. Zbiornik jest zaopatrzony w mieszadlo, termometr kontaktowy, grzalke i chlodnice, które to urzadzenia sluza do utrzymywania temperatury lazni w zakresie od —5°C do +50°C z doklad¬ noscia +0,Ql|OC. ¦- • W opisanym -zbiorniku jest umieszczony obroto¬ wy stojak do którego sa przytwierdzone komory respirometryczne o ksztalcie wydluzari^cfi cylin¬ drów wykonane ze szkla. Komory sa *odL góry her¬ metycznie zamkniete i polaczone za pomoca giet¬ kiego przewodu z umieszczonym w górnej czesci stojaka obrotowym zaworem wielowypustowym.

Kazda komora jest zaopatrzona wewnatrz w uchwyt do mocowania pojemnika respirometrycz- nego.

Pojemnik respirometryczny stanowi kapilara szklana o srednicy od 0,3 do 6,0 mm. W górnej czesci pojemnik ma przewezenie zamkniete za po¬ moca zatopienia szkla; w dolnej ma wydluzone otwarte przewezenie o srednicy od 0,1 do 0,5 mm.

W pojemniku w poblizu górnego przewezenia jest umieszczona kropla wody z badanym zwierzeciem.

Nad i pod kropla wody znajduje sie powietrze.

Dolne przewezenie pojemnika jest wypelnione cie¬ cza, korzystnie ciecza pochlaniajaca dwutlenek wegla, zas w tej cieczy, w poblizu dolnego konca pojemnika, jest umieszczony pecherzyk powietrza o dlugosci 1—2 mm. Pojemnik jest nieruchomo umocowany w opisanej wczesniej komorze respiro- metrycznej i jest calkowicie pograzony w wypel¬ niajacej ta komore cieczy, przy czym jest to ta sama ciecz, która znajduje sie w dolnej czesci po¬ jemnika.

Mikrorespirometr ma dalej znany manometr ply¬ nowy z urzadzeniem zmieniajacym poziom plynu w ramionach. Jedno ramie manometru jest pola¬ czone ze wspomnianym zaworem wielowypustowym i za jego posrednictwem uzyskuje sie polaczenie z poszczególnymi komorami respirornetycznymi.

Drogie ramie manometru jest polaczone ze zbior¬ nikiem powietrza umieszczonym we wspomnianej laztli plynowej, przy czym objetosc zbiornika po-» wietrza jest oteolo IWO razy wieksza od pojemnosci gazowej nad ciecza w komorze respiromeirycznej wraz z pojemnoscia rury lacznikowej i powietrza w polaczonym z. ma ramieniu manometru. Mano¬ metr jest wnocowaay na o4 w poblizu regulatora cisnienia i jest polaczony z zaworem obrotowym oraz zbiormkiem powietrza za „pomoca elastycznych przewodów.

Wynalazek umozliwia pomiary intensywnosci zu¬ zycia tlenu i wydaóelaaia CO, przez male zwierze¬ ta bezposrednio po ieh wylonieniu, nawet w wa¬ runkach stinej: chwiejby sjjowodowanej falowa¬ niem. Otrzymywane wyniki sa uniezaleznione od zmian cisnienia atmosferycznego i temperatury oto-102963 czenia. Zastosowanie w repirometrze wiecej niz jednej komory respirometrycznej pozwala uzyskac duza wydajnosc badan.

Wynalazek jest dokladniej objasniony na przy¬ kladzie w zwiazku z-rysunkiem, na którym fig. 1 przedstawia schemat respirometru morskiego, a fig. 2 — pojemnik respirometryczny wraz z zamocowa¬ niem w widoku z boku.

Hermetycznie zamkniety zbiornik 1 jest wypel¬ niony woda utrzymywana w stalej i okreslonej z dokladnoscia do 0,01°C temperaturze. Do utrzy¬ mania stalej temperatury lazni wodnej sluza kon¬ taktowy termometr 2, grzalka 3 i chlodnica 4. Po¬ nadto zbiornik 1 jest zaopatrzony w mieszadlo 5.

W lazni wodnej jest umieszczony obrotowy stojak 6, do którego sa przytwierdzone rozmieszczone na okregu kola respirometryczne komory 7 w liczbie dwunastu. Kazda komora 7 jest hermetycznie zam¬ knieta a jej górna czesc jest polaczona za pomoca gietkiego przewodu z wielowypustowym zaworem 8. W kazdej komorze 7 jest nieruchomo umocowa¬ ny respirometryczny pojemnik 9. Ponadto w lazni wodnej jest umieszczony zbiornik 10 o pojemnosci 1 mieszczacy powietrze.

Obok zbiornika I znajduje sie umocowany wa- hliwie plynowy manometr 11 o ksztalcie U wypo¬ sazony w znane urzadzenie 12 do zmieniania po¬ ziomu plynu w ramionach manometru. Jedno ra¬ mie manometru jest polaczone przewodem 13 z za¬ worem 8^ za pomoca którego jest dalej laczone z poszczególnymi komorami 7. Drugie ramie mano¬ metru 11 jest polaczone przewodem 14 ze zbiorni¬ kiem 10.

Pokazany w powiekszeniu na fig. 2 rysunku res¬ pirometryczny pojemnik 9 ma cylindryczna czesc , która w górnej czesci przechodzi w zamkniete od góry przewezenie 16. Dolna czesc pojemnika 9 ma wydluzone przewezenie 17. W górnej czesci po¬ jemnika jest umieszczona kropla 18 wody z bada¬ nym zwierzeciem. Nad i pod kropla 18 znajduje sie powietrze. Dolne otwarte przewezenie 17 jest wypelnione 0,1 N roztworem NaOH a w tej cie¬ czy w poblizu dolnego konca pojemnika znajduje sie powietrzny pecherzyk 19. Do utrzymywania po¬ jemnika w stalym polozeniu sluza stalowe plaskie sprezyny 20.

RespirometTyczne komory 7 przygotowuje sie do pracy przez napelnienie ich ta sama ciecza, któ¬ ra wypelnia dolna czesc pojemników 9, do takiego poziomu, aby nastepnie umieszczone w nich po¬ jemniki byly calkowicie pograzone w cieczy. Laz¬ nie wodna znajdujaca sie w zbiorniku 1 doprowa¬ dza sie do temperatury, w której maja byc prowa¬ dzone badania, po czym pojemniki 9 umieszcza sie i zamocowuje w komorach 7. Nastepnie obracajac stojak 6 kolejne komory f ustawia sie przed wzier¬ nikiem. W tym polozeniu stojaka 6 obserwowana komora zostaje polaczona za posrednictwem zawo¬ ru 8 z manometrem 11. Przez odpowiednie regu¬ lowanie poziomu plynu w ramionach manometru 11 oraz przy uzyciu nie pokazanego na rysunku katetrometru doprowadza sie górny lub dolny punki pecherzyka 19 do okreslonego po$oze»ia w pionie. Opisane czynnosci przeprowadza sie kolej¬ no na wszystkich komorach 7.

W czasie trwania badania oddychajace zwierzeta zuzywaja tlen z powietrza znajdujacego sie po obu stronach kropli 18. Na skutek tego, przy nie zmie^ niajacym sie cisnieniu w komorach 7, pecherzyki 19 w dolnej czesci pojemników przesuwaja sie ku górze. W przewidzianych potrzebami badania okre¬ sach czasu komory 7 laczy sie kolejno z manome* trem 11, i przez operowanie poziomem plynu w ramionach manometru doprowadza sie cisnienie w danej komorze 7 do wartosci, przy której peche¬ rzyk 19 zajmuje polozenie takie Jak u» poczatku badania. Zmiana wartosci cisnienia gazów w po¬ jemniku, przy znanej pierwotnej objetosci powie¬ trza w tym pojemniku, pozwala prezycyjnie okre- slic zuzycie tlenu przez badane zwierze w danym okresie czasu. &\ 3. Mikrorespirator wedlug zastrz. 2, znamienny 65 tym, ze zbiornik (1) jest zaopatrzony w kontakto-102965 wy termometr (2), grzalke (3), chlodnice (4) i mie¬ szadlo (5). 4. Mikrorespirometr wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze komory (7) maja sprezynowe uchwyty (20) do mocowania w stalym polozeniu pojemników (9) i sa wypelnione ciecza do poziomu zapewniaja¬ cego calkowite pograzenie umocowanych pojemni¬ ków.

. Mikrorespirometr wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze wielowypustowy zawór (8) zapewnia pola¬ czenie z manometrem (11) tej komory (7) która 8 jest aktualnie ustawiona przed wziernikiem mi- krorespirometru. 6. Mikrorespirometr wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze objetosc powietrznego zbiornika (10) jest okolo 1000 razy wieksza od pojemnosci gazowej nad ciecza w komorze (7) wraz z pojemnoscia przewodu laczacego i powierza w polaczonym z nia ramieniem manometru (11). 7. Mikrorespirometr wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze manometr (11) jest umocowany wahliwie na osi w poblizu regulatora cisnienia.

Fig.1 W.Z.Graf. Z-d Glówny — 2471/80 — 105 Cena 45 zl

Claims (2)

1. Zastrzezenie patentowe 2Q 1. Sposób mierzenia intensywnosci zuzycia tlenu i wydzielania COt przez organizmy wodne, w któ¬ rym badany organizm umieszcza sie w cylindrycz¬ nym szklanym pojemniku w kropli wody ograni¬ czonej meniskaim wodno-powietrznymi a zmiany 25 ilosci gazów w pojemniku okresla sie za pomoca okresowych pomiarów cisnienia gazów w pojem¬ niku, znamienny tym, ze w dolnej przewezone} czesci pojemnika umieszcza sie pecherzyk powie¬ trza o dlugosci 1—1,5 mm a pojemnik umieszcza 3^, sie nieruchomo w cylindrycznej komorze szklanej wypelnionej ciecza identyczna jak ciecz wypelnia¬ jaca dolna czesc pojemnika, komore laczy sie z jednym ramieniem monometru plynowego, którego drugie ramie jest polaczone z duza pojemnoscia 35 powietrza umieszczona w warunkach stalej tempe¬ ratury i uniezaleznienia ukladu od wplywu zmian cisnienia barometrycznego w atmosferze, aas wspomniany pecherzyk powietrza sprowadza sie okresowo do pierwotnego polozenia przez opero- 40 wanie poziomem plynu w ramionach manometru plynowego* a wywolane tym zmiany wartosci ci¬ snienia w komorze i pojemniku wykorzystuje sie do okreslenia zmian ilosci gazów w pojemniku.

2. Mikrorespirometr ekspedycyjny morski do 45 mierzenia intensywnosci zuzjrcia tlenu i wydziela¬ nia C02 przez organizmy wodne, wyposazony w szklany cylindryczny pojemnik z dolna czescia przewezona i otwarta na zewnatrz oraz w mano¬ metr plynowy o ksztalcie U z urzadzeniem do 50 zmieniania poziomu plynu w ramionach, znamien¬ ny tym, ze ma" hermetycznie zamkniety zbiornik (1) wypelniony plynem i zaopatrzony w urzadze* nia do utrzymywania. plynu w stalej temperaturze oraz ma obrotowy stojak (6) z wiecej niz jedna 55 szklana cylindryczna komora (7) przystosowana do umocowania w niej nieruchomo respirometryczne- go pojemnika (9) a w górnej czesci stojaka (•) znajduje sie wielowypustowy obrotowy zawór (8> polaczony za pomoca przewodów z komorami (7) 60 oraz z ramieniem plynowego manometru (11), któ¬ rego drugie ramie jest polaczone z powietrznym _ zbiornikiem (10) umieszczonym w lazni plynowej zbietfftik*