Строение, жизнедеятельность разнообразие инфузорий

Обязательной составной частью контроля состояния окружающей среды является биологический мониторинг экологических систем. В настоящее время известно о важной индикаторной роли простейших животных организма в гидробиологическом контроле. Свободно живущие простейшие служат показателем степени органического загрязнения воды, гидрохимического и гидрологического режима водоемов. Они являются важным звеном пищевых цепей в водных экосистемах. Многие зоологи, протозоологии, паразитологии, медицине и ветеринарии. Особенно широко используются культуры инфузорий, на них проведено и проводиться экспериментальные исследования экологического направления, изучены закономерности адаптации к температуре, к солевому и газовому режимам, к пище и ряда других факторов внешней среды.

Специфика гидробиологического контроля заключается в том что только ему доступно оценка последствий загрязнений, но не их последствия. Важно так же и то, что биологический контроль по сравнению с другими методами дает быстрый ответ, т. е. является экспресс методом.

Как известно, имеется два типа биологического тестирования. При первом прямом или экологическом, пробе воды устанавливается видовой и количественный состав фауны, а затем по таблицам показателем организма дается заключение о состоянии водоема (о принадлежности водоемов к той или иной зоне сапробности). При втором, непрямом, или физиологическом используют оценку жизненной активности организмов. Избираются отдельные виды, или тест организмы, которые культивируются в лабораторных условиях и затем помещаются пробе испытываемой воды (среды). Индексом для оценки качества воды служит та или иная реакция тест организмов. Например, рост, размеры и другие.

Другой важной проблемой является изучения взаимоотношения между организмами в разнообразных средах обитания. Например, биоценотические связи складываются между организмом-хозяином и микроорганизмами обитающие в нем, и все они вместе взятые, функцианирют как единое целое. Взаимоотношение между всеми этими организмами могут быть как митральными, симбиотическими или паразитическими. Классическим примером организменного биоценоза и его влияния на жизнедеятельность организм хозяина является микрофлора и микрофауна пищеварительного тракта животных. Микроорганизмы получают от хозяина питательные вещества и воду. Без хозяина они жить не могут. Но и без них хозяин не может жить существовать. Микроорганизмы, в том числе простейшие помогают переваривать грубый растительный корм, кроме этого образуется необходимые для питания животного продукты (уксусную, пропионовую, молочную кислоты, витамины и белки).

С «экологической системой рубца» связано и состояние здоровья сельскохозяйственных животных. Под влиянием изменяется и состояние среды обитания микроорганизмов эндобионтов. Например, вследствие неполноценного кормления животных изменяется, и состав микроорганизмов, что может стать причиной изменения процессов рубцового пищеварения и обмена веществ, возникновению в организме животного хозяина таких болезней как ацидоз и алкалоз.

Цели и задачи. В связи с выше указанной проблемой нами были поставлены следующие цели и задачи работы:

• Изучить литературу по теме работы;

• Ознакомиться и освоить методы микроскопирования и методики изготовления временных микропрепаратов;

• Ознакомиться и освоить методы культивирования простейших;

• Изучить строение, жизнедеятельность инфузорий-туфелек;

• Провести опыты по изучению движения и таксисов инфузорий-туфелек;

• Ознакомиться с методикой культивирования эндобионтных инфузорий сельскохозяйственных животных;

• Изучение устойчивости клеток инфузорий на летучие выделения растений;

• Изучить строение, жизнедеятельность и значение эндобионтных инфузорий сельскохозяйственных животных.

Первый этап был проведен в 2002-03 учебном году и по результатам работы принимали участие в городской научно-практической конференции школьников «Шаг в будущее». Также работа была удостоена звания лауреата Всероссийского научного открытого конкурса школьников «Первые шаги - 2004» проведенного в г. Москве.

Второй этап работ проведен в октябре-декабре 2003-04 года. На данном этапе работы нами было изучено методика культивирования эндобионтных инфузорий и их изучение. В результате работы было доложено на научном конференции школьников города Якутска.

1. 1. Строение, жизнедеятельность и разнообразие простейших

К инфузориям относят около 6000 видов простейших, органеллами, движения которых служит большое количество ресничек. По сравнению с другими группами простейших инфузории имеют наиболее сложное строение, что связано с разнообразием и сложностью их строения. Для большинства инфузорий характерно присутствие двух ядер: крупного вегетативного – макронуклеуса и более мелкого генеративного – микронуклеуса. Макронуклеус регулирует процессы обмена веществ, микронуклеус участвует в половом процессе.

Различают свободноживущих и паразитирующих инфузорий. Наиболее известным свободноживущим организмом является парамеция, или инфузория-туфелька (Paramecium caudatum) (Рис. 1). Размеры клетки 0,1-0,3 мм. Имеет постоянную форму, так как эктоплазма (наружный слой цитоплазмы) уплотнена и образует пелликулу. Тело покрыто ресничками, количество которых от 10 до 15 тысяч. В эктоплазме инфузории имеют защитные образования – трихоцисты. При раздражении трихоцисты выстреливают наружу, превращаясь в длинные нити, парализирующие жертву. После использования одних трихоцист на их месте в эктоплазме развиваются новые.

К органоидам питания относят предротовое отверстие, ведущее в клеточный рот, который переходит в клеточную глотку. Вода с бактериями через клеточный рот попадает в клеточную глотку, далее в эндоплазму (внутренний слой цитоплазмы), где образуются пищеварительные вакуоли. Вакуоли передвигаются вдоль тела инфузории. Непереваренные остатки пищи удаляются наружу через порошицу – отверстие, расположенное в задней части тела.

У инфузории туфельки есть две сократительные вакуоли, расположенные в передней и задней части тела. Каждая вакуоль состоит из округлого резервуара и подходящих к нему в виде звезды 5-7 канальцев. Жидкие продукты и вода из цитоплазмы сначала поступают в приводящие канальцы, затем канальцы все сразу сокращаются и изливают свое содержимое в резервуар, после чего последний сокращается и выбрасывает жидкость через отверстие наружу, а канальцы в это время вновь наполняются. Вакуоли сокращаются поочередно.

Бесполое размножение инфузорий осуществляется путем поперечного деления и сопровождается делением макро- и микронуклеусов. Размножение повторяется 1-2 раза в сутки. Через несколько поколений в жизненном цикле инфузорий происходит половой процесс – конъюгация. Две инфузории подходят друг к другу брюшными сторонами, оболочка в месте их соприкосновения растворяется, и между ними образуется цитоплазматический мостик. Макронуклеусы при этом разрушаются, а микронуклеусы делятся мейозом на четыре ядра, три из которых разрушаются, а четвертое вновь делится пополам митозом. В результате в каждой инфузории образуются мужское (мигрирующее) и женское (стационарное) ядра. Затем между особями происходит обмен мигрирующими ядрами с последующим слиянием стационарного и мигрирующего ядер, после чего особи расходятся. Вскоре в каждой из них ядро делится, и впоследствии образуются микро- и макронуклеусы. Таким образом, при половом процессе число инфузорий не увеличивается, а обновляются наследственные свойства макронуклеуса.

В пресных водах часто встречаются и другие виды инфузорий. Одним из наиболее часто встречающихся из брюхоресничных инфузорий является стилонихия. Это довольно крупная инфузория длиной до 0,3 мм, живущая на дне пресноводных водоемов и на водной растительности. Это всеядное животное, питается бактериями, одноклеточными водорослями, также может нападать на другие мелкие простейшие.

У человека в просвете толстого кишечника может паразитировать инфузория балантидий – возбудитель балантидиоза. Это тяжелое заболевание выражается в кровавом поносе, коликах, лихорадке и мышечной слабости. Основным источником распространения балантидиоза служат свиньи, зараженные балантидиями. Балантидии в кишечнике свиньей образуют цисты, которые с фекалиями попадают во внешнюю среду и там сохраняются длительное время. Случаи заражения человека редки и заражение происходит при занесении цист в пищеварительный тракт с грязными руками или пищей.

Инфузории – наиболее организованные существа среди простейших. Они являются также процветающей и прогрессивной группой среди одноклеточных животных.

Инфузории пищеварительного тракта сельскохозяйственных животных. Среди инфузорий имеется множество видов, ведущих эндопаразитический образ жизни, т. е. живущих внутри (в различных органах) животных-хозяев.

В научных исследованиях инфузорий из пищеварительного тракта млекопитающих обычно используется нейтральный термин «эндобионты».

Впервые о нахождении инфузорий в пищеварительном тракте млекопитающих было сообщено в 1843 году французскими исследователями Грюби и Делафон, которые дали небольшое описание простейших из кишечника лошади, собаки, свиньи и из желудка быка. С этой небольшой статьи начался многолетний период изучения эндобионтных инфузорий. Сегодня известно уже более 500 видов эндобионтных инфузорий млекопитающих, и исследование их продолжается. Наиболее изученной в настоящее время является инфузорная фауна домашнего рогатого скота и лошадей. Изучены эндобионтные инфузории у определенных сельскохозяйственных животных-хозяев, таких как бык домашний, зебу, буйвол, бизон, коза, овца, северный олень, одногорбый и двугорбый верблюды.

Много научных работ посвящено исследованию инфузорий в определенном хозяине в зависимости от географических условий, это в основном работы, связанные с изучением инфузорий крупного рогатого скота и лошадей в Европе, Бразилии, Африки, северных районов Евразии.

Особенно многочисленны и разнообразны инфузории, населяющие пищеварительный тракт копытных животных. У жвачных (крупный рогатый скот, овцы, козы, антилопы, олени, лоси) эти инфузории в огромных количествах населяют передние отделы желудка. В рубце (самый вместительный отдел желудка жвачных) в огромных количествах живут разнообразные бактерии и простейшие (жгутиковые и инфузории). Количество инфузорий в 1 см3 содержимого рубца достигает 1 млн. , а нередко и более. Установлено, что численность инфузорий в рубце значительно варьирует в зависимости от кормления хозяина, как в течение суток, так и по сезонам. Такие факторы как заболевания хозяина и применение лекарственных препаратов оказывает существенное влияние на эндобионтные инфузории.

В результате функционирования сообщества, обитающего в рубце, образуются продукты, необходимые для питания животного-хозяина: уксусная, пропионовая, масляная и молочная кислоты, витамины и т. д. Летучие жирные кислоты всасываются в кровь животного-хозяина и участвуют в обмене веществ. Так, например, пропионовая кислота превращается в глюкозу и таким образом участвует в углеводном обмене жвачных. Микрофлора и микрофауна, обитающие в преджелудках, синтезируют тиамин, рибофлавин, пантотеновую кислоту, пиридоксин, биотин, фолиевую кислоту, цианкобаламин и другие витамины, жизненно необходимые для организма животного. Микрофлора и микрофауна из рубца, сетки и книжки поступают в сычуг и под влиянием желудочного сока перевариваются. Образуется очень ценный в питательном отношении микробиальный белок, участвующий в белковом обмене организма-хозяина.

С «экологической системой рубца» связана также состояние здоровья сельскохозяйственных животных. Под влиянием различных факторов, например вследствие неполноценного кормления животных, изменяется и среда обитания микроорганизмов рубца. Вследствие чего изменяется и состав микроорганизмов, что может стать причиной изменения процессов рубцового пищеварения и обмена веществ в организме животного-хозяина. Так установлено, что в случаях, когда в рационе кормления животных отмечается избыточное количество растворимых углеводов (крахмала, сахаров), в преджелудках формируется среда, способствующая бурному размножению молочнокислых бактерий. Молочнокислое брожение сопровождается образованием больших количеств молочной кислоты, смещением рН рубца в кислую сторону. Развивается ацидоз рубца – тяжелое заболевание, характерной чертой которого является отравление организма-хозяина молочной кислотой.

При избытке в рационе азотсодержащего белкового корма обильно размножаются протеинолитические, гнилостные алкалофильные микроорганизмы. Потребление ими протеина сопровождается образованием промежуточных и конечных продуктов распада белков, в том числе аммиака. В результате рН рубцового содержимого смещается в щелочную сторону, развивается алкалоз рубца – тяжелое заболевание, отравление аммиаком.

Изменение рН рубцового содержимого при ацидозе и алкалозе, других болезнях преджелудков приводит к уменьшению видового состава и численности инфузорий, снижению их двигательной активности и даже гибели. Сейчас разработаны способы «нормализации» микробиоценоза в рубце. Например, вводят в рубец больных животных 1-2 л свежего содержимого рубцового содержимого, полученного от здоровых коров.

Таким образом, симбионты, обитающие в рубце, играют жизненно важную роль в процессах пищеварения и в обмене веществ жвачных животных. Без «экологической системы рубца» существование и размножение жвачных животных оказались бы невозможными.

У непарнокопытных (лошадь, осел, зебра) в пищевом тракте тоже имеется большое количество инфузорий. В толстом отделе и слепой кишке непарнокопытных обитают инфузории семейства офриосколецид.

Предполагают о патогенной роли некоторых эндобионтных инфузорий. В кишечнике млекопитающих обнаружены кишечные балантидии (Balantidium coli), которые вызывают заболевание кишечника. Эти инфузории обнаружены у приматов, индийского носорога, лошади, буйвола, быка, верблюда, грызунов, лисы. Таким образом, вопрос о роли эндобионтных инфузорий в жизни хозяина пока до конца не решен.

2. Использование простейших как тест – объектов при биологических и экологических исследованиях.

Для получения оперативной операции о степени биологической надежности различной экосистем разработаны различные экспресс - биотесты, которые можно применить повсеместно и повседневно. Под биологическим мониторингом экосистемы следует понимать оценку биологической активности объектов физико-химического окружения (биотопа с целью выяснения степени влияния их на взаимодействующие с ними живые организмы (биоценоз), а в целом, с целью прогнозирования надежности жизнеспособности экосистемы.

В данной работе рассматривается экспресс - биотест, где использована принципиальная идентичность реагирования на изменяющиеся условия и неблагоприятные воздействия внешней среды свободнодвижущих организмов независимо от биологического уровня или иерархии. В качестве тест- объекта используется свободнодвижущий, легко культивируемый одноклеточный организм – инфузория- туфелька.

Рекомендуемый экспресс - биотест позволяет быстро, дешево и массово определять токсичность, полноценнорость и неспецифическую активность кормов, воды, почвы, воздуха, пищи, лекарств и неизвестных веществ. Это особенно необходимо санитарно- эпидемиологической, ветеринарной лабораторной, таможенной службам, органам стандартизации, сертификации и контроля, центром мониторинга водных, воздушных бассейнов, лесов, земельных ресурсов.

Экспресс - биотест позволяет создавать банки данных биологического мониторинга экологических систем, определять и выявлять изменение в экосистемах под влиянием загрязнителей. С его помощью можно установить, что экосистема в опасности и необходимо соответствующие срочные меры по восстановлению экосистемы.

1. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

2. 1. Методика культивирования простейших

Для культивирования простейших используют различные питательные среды и методики:

1. Можно приготовит смешанную среду. Готовят раствор солей: натрия хлорид – 0,1; калия хлорид – 0,01; магния хлорида – 0,01; натрия гидрокарбоната – 0,02; кальция хлорида – 0,01; воды дистиллированной – до 1 литра. В мерный стакан мелко нарезают качественное разнотравное сено и заливают его приготовленным раствором в соотношении 1:2. Полученную смесь кипятят 20 минут, оставляют остывать при комнатной температуре до 35 - 40°С, процеживают через двойной слой марли и жидкость ставят в термостат при 37°С на 3 суток. За это время она насыщается сенной палочкой. РН среды – 6,8. Приготовленную питательную смесь хранят в холодильнике. Срок годности – 1 месяц.

2. Измельченное сено заливают водой, кипятят 10-15 минут, охлаждают, настаивают 2-3 суток до образования бактериальной пленочки. Добавляют 1-2 мл воды из водоема, аквариума или комочек свежей почвы. Выдерживают 1-2 суток.

Перед использованием питательную среду тщательно перемешивают и отливают в колбу необходимое количество. Колбу оставляют в лаборатории, пока среда в ней не согреется до комнатной температуры. Затем добавляют посевной материал, тщательно перемешивают и определяют фазу роста и плотность культуры. Как для пересева, так и для работы используют культуру, содержащую в экспоненциальной фазе не менее 2500-3000 особей в одном мл среды, а в стационарной не менее 6500-7500. Пересев производят из расчета 10 мл посевного материала на 400 мл питательной среды.

Свежезасеянную колбу с питательной средой обозначают датой посева и помещают в термостат при 25°С. Термостат в течение 6 часов в сутки освещают дневным или искусственным светом. В оптимальных условиях 4-хдневная культура достигает экспоненциальной фазы роста, а 7-ми дневная стационарной.

В размножении простейших существуют циклы. Так, они хорошо размножаются весной и летом, хуже – осенью и зимой (особенно в морозы). Кроме того, даже при хорошем их размножении они прекращают движение в холодном лабораторном помещении (температура ниже +18-20°С), особенно при соприкосновении с холодным предметным стеклом, независимо от токсического эффекта.

Для проведения наших экспериментов во время первого этапа работ, мы использовали методику приготовления культуры простейших №2, так как эта методика более универсальна, доступна и менее трудоемка.

2. Методика приготовления препаратов эндобионтных инфузорий для микроскопирования

Пробы содержимого рубца или пробы содержимого слепой и тонкой кишки берут при забое сельскохозяйственных животных. Материал помещают в физиологический раствор для наблюдения и культивирования и помещают в термоконтейнеры. Часть материала заливают фиксирующими жидкостями – растворами 4% формалина или 96% спирта.

В лаборатории полученные пробы микроскопируют. Для приготовления временного препарата берут сухое и чистое предметное стекло, наносят на него каплю исследуемого материала, затем каплю метиленового красителя. Накрывают покровным стеклом, затем препарат ставят на предметный столик микроскопа и микроскопируют изучаемый объект.

2. 3. Методика приготовление настоев кашицы.

Приготовление настоев растений. Для приготовления настоев растения измельчают до частиц 1-5 мм, заливают кипятком, кипятят на слабом огне 3-5 минут, настаивают 1-2 сутки в термостате. Не следует сильно измельчать растение (кофемолке или мельнице). При заливании водой это приводит к слеживанию материала и плохой экстракции активных веществ.

Приготовление кашиц растений. Мелко нарезанные листья растений быстро растирают в ступке и сразу помещают на часовое стекло. В случае длительного стояния растертого материала фитонцидная активность теряется. Если листья недостаточно влажны и плохо растираются, в ступку добавляют небольшое количество воды. При растирании твердых листьев (эвкалипта, тополя, хвойных) в ступку добавляют дробленное просеянное через сито стекло (1 – 2 мм) или крупный промытый речной кварцевый песок. При дроблении стекла лучше использовать полотняный мешочек и молоток.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3. 1. Наблюдение за движениями таксисами инфузории - туфелек.

В ходе исследования нами были проведены опыты по изучению строения и жизнедеятельности инфузорий – туфелек. Инфузория – туфелька плавает благодаря согласованной работе ресничек. Реснички одна за другой совершают ритмичные гребки, и по телу инфузории как бы пробегает волна гребных движений от переднего конца заднему. Каждая волна распространяется в диагональном направлении, поэтому туфелька перемещается по спиральной траектории, вращаясь вокруг своей продольной оси. Если перед инфузорией неожиданно возникает препятствие или она попадает в зону неблагоприятных воздействий, работа ресничек моментально прекращается и возобновляется уже в противоположном направлении. Она продолжает движение в новом направлении до тех пор, пока ей не удастся обойти препятствие или же условия не станут вновь благоприятными. Это пример поведения, направленного на поиск оптимальных условий методом проб и ошибок.

Реснички (находящиеся на заднем конце тела), по-видимому, способны воспринимать внешние раздражения. Инфузория реагирует на прикосновение, высокие концентрации в среде различных химических веществ, содержание кислорода и углекислого газа, изменение интенсивности освещения.

Таксисы – изменение направления движения простейших под влиянием различных раздражителей. Наблюдают: а) положительный таксис (движение к раздражителю); б) отрицательный таксис (движение от раздражителя; в ) гальванотаксис – движение, определяемое направлением электрического тока. Если через жидкость, в которой плавают туфельки пропустить слабый электрический ток, то можно наблюдать, что все инфузории ориентируют свою продольную ось параллельно линии тока, а затем, как по команде двинутся в направлении катода, в области которого образуют густое скопление. Далее вели наблюдение по влиянию слабого электрического тока (при изменении силы тока) на выживаемость инфузорий. Измерение напряжения тока проводили с помощью портативного вольтметра. Инфузории погибают через 2 минуты при действии электрического тока под напряжением 12 вольт. Под действием слабого электрического тока (напряжение 3 вольта) наблюдается гибель клеток через 8 минут.

Нами проведены опыты по выявлении действия неблагоприятного фактора на жизнедеятельность инфузорий, в частности химических веществ. В качестве раздражителя взяли раствор хлористого натрия различной концентрации. При повышении концентрации раствора хлорида натрия выше 1% наблюдается угнетение жизнедеятельности клеток, что указывает на вредное действие этих растворов. Значительные изменения продолжительности жизни клеток инфузорий наблюдаются при действии раствора хлорида натрия от 4% до 8%. Почти моментальная гибель клеток наблюдается при действии 8% раствора.

Таким образом, инфузории-туфельки ведут активный образ жизни при благоприятных лабораторных условиях и реагируют на изменения условий окружающей их среды разнообразными таксисами. Под действием сильных раздражителей (электрический ток) неблагоприятных факторов, некоторых химических веществ наблюдается гибель клеток инфузорий. Так, например, при действии раствора 8% хлорида натрия и 2% уксусной кислоты наблюдается моментальная гибель инфузорий-туфелек.

3. 2. Изучение влияния хлористого натрия различной концентрации на выживаемость инфузории – туфелек

Сущность этой работы заключается в выявлении с помощью неблагоприятных факторах биологического изучаемого объекта на устойчивость клетки. В работе использовали культуру инфузории в стационарной фазе роста.

Ход работы. В 5 пробирок по 1 мл культуры инфузории добавляют раствор хлористого натрия (5 мл) различной концентрации, оценивают состояние инфузории и ведут контроль продолжительности жизни клеток до 100% гибели под микроскопом. Результаты наблюдений записаны в ниже приведенной таблице. Как видно из результатов опыта, 1% раствор хлорида натрия на жизнедеятельность клеток влияет незначительно и продолжительность жизни инфузории равен 35 минутам. Значительные изменения продолжительности жизни наблюдается при действии растворов хлорида натрия от 4% до 8% где продолжительность жизни сокращается от 4 до 1 минуты. Почтимоментальная гибель клеток наблюдается при действии 8%-ного раствора хлорида натрия.

Таким образом, при повышении концентрации раствора хлорида натрия выше 1% наблюдается угнетение жизнедеятельности клеток инфузории и сокращается продолжительность жизни клеток, что указывает на токсическое действие растворов хлорида натрия повышенной концентрации.

3. Изучение препаратов эндобионтных инфузорий сельскохозяйственных животных

Для изучения строения и разнообразия эндобионтных инфузорий мы использовали препараты, подготовленные по описанным выше методикам. Пробы были подготовлены в ноябре 2004 года во время забоя сельскохозяйственных животных. Исследовали препараты, подготовленные из содержимого рубца крупного рогатого скота, якутской лошади и северного оленя.

Инфузории рубца крупного рогатого скота. Рубец – первый и самый обширный отдел четырехкамерного желудка жвачных. Он сообщается с сеткой, сетка с книжкой, книжка - с сычугом (собственно железистым желудком). Занимая около 80% вместимости сложного желудка, рубец является основным вместилищем кормовой массы, потребляемой животным. Рубцовое содержимое жвачных создает благоприятную среду для жизнедеятельности микрофлоры и микрофауны. Условия обитания организмов-спутников определяются особенностями анатомии и физиологии животного-хозяина. В рубце поддерживаются на определенном уровне температурные условия, рН и газовый состав среды. Микрофлора и микрофауна получают от хозяина питательные вещества, воду. Без хозяина они жить не могут. Но и без них хозяин не может жить. Без них он погибает вследствие нарушения процессов пищеварения и обменных расстройств.

Жвачные животные питаются растительным кормом, содержащим большое количество растительных волокон и лигнина. У жвачных нет ферментов, способных разлагать этот материал. И микрофлора и микрофауна способны разлагать целлюлозу. Микроорганизмы разных видов обладают определенной специализацией: одни из них расщепляют целлюлозу и ксилозу, другие -–только целлюлозу, третьи – крахмал. Фауна рубца представлена главным образом простейшими и большинство из них – инфузории.

В рубце крупного рогатого скота обнаружено более 30 видов инфузорий. В 1 мл рубцового содержимого насчитывается от 0,2 до 2 млн инфузорий в зависимости от количества и качества принятого корма. Инфузории имеют размер от 20 до 200 мк, общая их масса составляет до 20% массы содержимого рубца.

В переднем отделе желудка жвачных животных (рубце) встречаются в огромном количестве инфузории из подотряда Entodinomorfa, например семейства Офриосколециды и др. Представители этой группы инфузорий отличаются причудливой формой, так как их тело имеет шипы, отростки и т. п. У них наблюдается сильная редукция ресничного аппарата – имеются только околоротовые мембранеллы и пояски или пучки мембранелл на теле.

2. Эндобионтные инфузории из рубца оленя. Олени относятся к травоядным животным, у которых ферментация пищевых масс идет в передних отделах желудка, также как и у крупного рогатого скота. Передача инфузорий новому хозяину происходит в момент облизывания оленями ротовой полости друг друга. Заражение нового хозяина производится целым комплексом видов эндобионтных инфузорий. В составе рубца северных оленей встречаются представители в основном одного семейства Офриосколицид (Ophryoscolecidae) .

В результате функционирования сообщества, обитающего в рубце, образуются продукты, необходимые для питания животного-хозяина: уксусная, пропионовая, масляная и молочная кислоты, витамины и т. д. Летучие жирные кислоты всасываются в кровь животного-хозяина и участвуют в обмене веществ. Так, например, пропионовая кислота превращается в глюкозу и таким образом участвует в углеводном обмене жвачных. Микрофлора и микрофауна, обитающие в преджелудках, синтезируют тиамин, рибофлавин, пантотеновую кислоту, пиридоксин, биотин, фолиевую кислоту, цианкобаламин и другие витамины, жизненно необходимые для организма животного. Микрофлора и микрофауна из рубца, сетки и книжки поступают в сычуг и под влиянием желудочного сока перевариваются. Образуется очень ценный в питательном отношении микробиальный белок, участвующий в белковом обмене организма-хозяина.

С «экологической системой рубца» связана также состояние здоровья сельскохозяйственных животных. Под влиянием различных факторов, например вследствие неполноценного кормления животных изменяется и среда обитания микроорганизмов рубца. Вследствие чего изменяется и состав микроорганизмов, что может стать причиной изменения процессов рубцового пищеварения и обмена веществ в организме животного-хозяина. Так установлено, что в случаях, когда в рационе кормления животных отмечается избыточное количество растворимых углеводов (крахмала, сахаров), в преджелудках формируется среда, способствующая бурному размножению молочнокислых бактерий. Молочнокислое брожение сопровождается образованием больших количеств молочной кислоты, смещением рН рубца в кислую сторону. Развивается ацидоз рубца – тяжелое заболевание, характерной чертой которого является отравление организма-хозяина молочной кислотой.

При избытке в рационе азотсодержащего белкового корма обильно размножаются протеинолитические, гнилостные алкалофильные микроорганизмы. Потребление ими протеина сопровождается образованием промежуточных и конечных продуктов распада белков, в том числе аммиака. В результате рН рубцового содержимого смещается в щелочную сторону, развивается алкалоз рубца – тяжелое заболевание, отравление аммиаком.

Изменение рН рубцового содержимого при ацидозе и алкалозе, других болезнях преджелудков приводит к уменьшению видового состава и численности инфузорий, снижению их двигательной активности и даже гибели. Сейчас разработаны способы «нормализации» микробиоценоза в рубце. Например, вводят в рубец больных животных 1-2 л свежего содержимого рубцового содержимого, полученного от здоровых коров.

Таким образом, симбионты, обитающие в рубце, играют жизненно важную роль в процессах пищеварения и в обмене веществ жвачных животных. Без «экологической системы рубца» существование и размножение жвачных животных оказались бы невозможными.

3. Эндобионтные инфузории из кишечника лошади. Часто в пробах из фекалий лошади обнаруживаются инфузории циклофостиумы, трипалмари, которые имеют особые скелетные пластины и толстый прочный слой кутикулы. В пробах содержимого кишечника лошади встречаются инфузории циклофостиумы, блефарокоры, бундлеи и другие виды. Из них бундлеи, как указывается в литературе ( ) особенно хламидобундлеи являются одними из наиболее распространенных инфузорий кишечника непарнокопытных. Они встречаются всесветно. Их численность в пробах достигает до 150 000 экземпляров в 1 мл содержимого кишечника лошадиных.

Установлено, что эндобионтные инфузории из кишечника якутской лошади показали высокую устойчивость к воздействию экстремальных условий внешней среды У лошадей, которые являются травоядными млекопитающими с ферментацией пищевых масс в слепой и толстой кишке, передача инфузорий от одной особи к другой возможна только после выделения во внешнюю среду в составе фекальных масс и последующего проглатывания новым хозяином. При этом инфузории до 2-3 часов сохраняют жизнеспособность в критических условиях внешней среды (воздействие низкой температуры, воды и воздуха)

4. Определение устойчивости клеток на летучие выделения растений

В данной работе нами исследуется сравнительная фитонцидная активность различных растений на устойчивость клеток инфузории – туфелек (Paramecium caudatum).

Ход работы. Для опытов берут культуру простейших, приготовленную заранее. Каплю культуры простейших помещают на предметное стекло с кашицей исследуемого материала, чтобы они не соприкасались. Наблюдают в микроскоп при увеличении 300 или 600, отмечают время прекращении движения простейших да 100% гибели.

Для опытов использовали известные растения как лук и чеснок (луковицы), а также зеленые листья лука и комнатной герани. Данные результатов исследования приведены в ниже приведенных таблицах.

Все растения обладают фитонцидными свойствами, но эти свойства неодинаково могут действовать на те или иные живые организмы. Фитонциды одних растений обладают бактерецидными и процистоцидными свойствами, других - благоприятно влияют на их жизнедеятельность. В таб. 2 приведены данные наблюдения гибели простейших под воздействием летучих выделений листьев комнатной герани. Под воздействием летучих выделений листьев герани инфузории – туфельки погибают в среднем через 8,8 минут, т. е. фитонциды этого растения действуют отрицательно на простейшие, вызывая их гибель.

Известно, что листья герани и других растений (розмарина, лавра, мяты и т. д. ) благотворно действуют на организм человека, успокаивают нервную систем и улучшают функцию сна. Эти свойства растений давно используются врачами в фитотерапии – ароматерапии, т. е. лечение запахами лекарственных растений (4).

В таб. №4 приведены данные опытов о влиянии летучих выделений луковицы чеснока на инфузории – туфельки. Летучие выделения кашицы из луковицы чеснока вызывают гибель простейших через 3 минуты (4).

Летучие фитонциды и сок чеснока обладают исключительной способностью убивать различные (дизентерийную палочку, холерный вибрион, туберкулезную палочку и т. д. ) и микроскопические грибки (плесневые). Разнообразие литературных данных и несовпадение данных наших результатов исследований с литературными данными указывают, что здесь очень многое зависит от многих факторов и в первую очередь от условий опытов. Опыты надо ставить с набольшей быстротой, так как выделение летучих фитонцидов у большинства растений очень быстро прекращается после измельчения растений испытывается (больное и здоровое), место и условия произрастания растений и т. д. немаловажное значение имеет и повторность опытов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Простейшие – это одноклеточные организмы животной природы. Известно свыше 25 000 видов, большинство которых обитает в пресных и соленых водоемах, в почве. Около 3500 видов являются симбионтами и паразитами растений, животных и человека, заселяя их клетки, ткани и полости тела. Особенно многочисленны и разнообразны инфузории, населяющие пищеварительный тракт животных.

2. Инфузории-туфельки ведут активный образ жизни при благоприятных лабораторных условиях и реагируют на изменения условий окружающей их среды разнообразными таксисами. Под действием сильных раздражителей (электрический ток) неблагоприятных факторов, некоторых химических веществ наблюдается гибель клеток инфузорий. Так, например, при действии раствора 8% хлорида натрия и 2% уксусной кислоты наблюдается моментальная гибель инфузорий-туфелек.

3. Жвачные животные питаются растительным кормом, содержащим большое количество растительных волокон и лигнина. У жвачных нет ферментов, способных разлагать этот материал. И микрофлора и микрофауна способны разлагать целлюлозу. Микрофауна рубца представлена главным образом простейшими и большинство из них – инфузории, которые способны разлагать грубый растительный корм. В рубце крупного рогатого скота обнаружено более 30 видов инфузорий.

4. В результате функционирования сообщества, обитающего в рубце, образуются продукты, необходимые для питания животного-хозяина: уксусная, пропионовая, масляная и молочная кислоты, витамины и т. д. Микрофлора и микрофауна из рубца, сетки и книжки поступают в сычуг и под влиянием желудочного сока перевариваются. Образуется очень ценный в питательном отношении микробиальный белок, участвующий в белковом обмене организма-хозяина.

5. Под влиянием различных факторов, например вследствие неполноценного кормления животных изменяется и среда обитания микроорганизмов рубца. Вследствие чего изменяется и состав микроорганизмов, что может стать причиной изменения процессов рубцового пищеварения и обмена веществ, возникновению таких болезней как ацидоз и алкалоз в организме животного-хозяина. Это приводит к уменьшению видового состава и численности инфузорий, снижению их двигательной активности и даже гибели. Таким образом, симбионты, обитающие в рубце, играют жизненно важную роль в процессах пищеварения и в обмене веществ животного-хозяина. Без «экологической системы рубца» существование и размножение жвачных животных оказались бы невозможными.

6. По результатам наших исследований видно, что летучие выделения зеленых листьев лука репчатого вызывают гибель инфузории за более короткий период времени, чем летучие выделения луковицы репчатого лука – за 8,6 и 15 минут. Все использованные в опытах растения (лук репчатый – листья и луковицы, чеснок – луковицы, герань – листья) вызывают гибель инфузорий. При этом наблюдается замедление движения и далее постепенная гибель клеток простейших: под воздействием летучих выделений чеснока через 15,2 минуты, листьев герани – 8,8 минут.