2016
Для невесомости
Международная космическая станция
ВЛИЯНИЕ СОСТАВА СУБСТРАТА НА ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ДОЖДЕВЫХ ЧЕРВЕЙ В УСЛОВИЯХ ИСКУССТВЕННОЙ МИКРОГРАВИТАЦИИ
Объектом исследований влияния искусственной микрогравитации был избран Красный калифорнийский гибридный червь (лат. Eisenia andrea).
Выбор этого представителя беспозвоночных обусловлен тем, что он является довольно удобным объектом для наблюдений как в наземных, так и в космических экспериментах.
Доброе время суток! С Вами, Виктор Дулин.
Продолжаю публиковать информацию от И.Н. Титова
со II международной научно-практической конференции
«Дождевые черви и плодородие почв»,
проходившей летом 2007 года в Минске
Авторы: Н.Ю.Евтушенко, В.Д.Соломатина, О.Г.Зиньковский,
А.С.Потрохов, Ю.Д.Коновалов, Н.А.Могилевич,
Национальный аграрный университет (Киев),
Институт гидробиологии НАН Украины
Он полностью отвечает требованиям, которые предъявляются к компонентам замкнутой экологической системы космического аппарата: небольшой по размеру, имеет короткий цикл индивидуального развития, высокую плодовитость и т.п.
В условиях продолжительных космических экспедиций дождевые черви могут использоваться с целью утилизации и рециклинга органических отходов жизнедеятельности космонавтов, пищевых отходов, водорослей, целлюлозы и других органических компонентов замкнутой системы космического аппарата, и получения органического удобрения – вермикомпоста (биогумус), который в дальнейшем можно использовать как полноценный искусственный грунт для выращивания растительной продукции, а также растений, необходимых для проведения наблюдений за их состоянием в условиях действия комплекса факторов космического полета.
При составлении разных вариантов пищевого субстрата для дождевых червей основное внимание уделяли изучению влияния содержания в нем белковых веществ.
Так, были подобраны смеси, содержание белка в которых колебалось от 29,1 до 9,4%.
Наблюдение за поведением червей в разных пищевых субстратах показало, что:
смесь №1, в состав которой входили: творог – 21,4%, белок куриного яйца – 21,4% и песок – 28,6% (среднее содержание белка составляло 29,1%) полностью усваивалась червями в течение суток.
Но при влажности 75-80% и температуре 22-25°C через 2-3 суток из белкового субстрата начали выделяться аммиак и сероводород.
Только через две недели, когда эти вещества перестали образовываться и выделяться из субстрата, заселенная новая партия червей нормально себя чувствовала в таком пищевом субстрате.
Близкие результаты были получены — при испытании пищевых субстратов:
— смесь №2, в котором содержался горох – 14,2%, белок куриного яйца – 14,3% и песок – 28,6% (содержание белка – 27,5%);
— смесь №3, содержащий белок куриного яйца – 42,8%, песок – 28,6% и опилки – 28,6% (среднее содержание белка – 22,5%);
— смесь №4, в котором было гороха – 42,8%, песка –28,6 и опилок – 28,6% (среднее содержание белка – 18%).
Несколько лучше чувствовали себя черви в пищевом субстрате №5 с содержанием белка 14,8%, в состав которого входили белок куриного яйца – 42,8%, песок – 28,6% и опилки – 28,6%. Выделение аммиака и сероводорода начиналось лишь на 5-6 суток и в значительно меньшем количестве.
Наилучшим для червей оказался пищевой субстрат №6 с содержанием белка 9,4%, в который входила капуста – 14,3%, морковь – 14,2%, свекла красная – 14,3%, песок – 28,6% и березовые опилки – 28,6% .
Субстратная смесь №7, в которую входила пшеничная мука – 42,8%, песок – 28,6% и опилки – 28,6%, не отвечала потребностям червей.
Они отказывались в нее заползать, а при насильственном вселении их в этот субстрат, всяческими способами освобождались из него.
Возможно, это обусловлено повышенной кислотностью мучного субстрата (5,0-5,5). Данный субстрат становится более пригодным для выращивания червей после нейтрализацией добавлением карбоната кальция (6,8-7,2).
Проведено также изучение пригодности различных углеводных субстратов как основной среды для выращивания дождевых червей в условиях искусственной микрогравитации (клиностатировании).
Для питания червей при искусственной микрогравитации использовали углеводный субстрат №8, в состав которого входили следующие компоненты: картофель – 52,6%, песок – 31,6%, березовые опилки – 15,8%. Оказалось, что в данном пищевом субстрате черви чувствовали себя неодинаково в естественных условиях (контроль) и под влиянием микрогравитации.
Так, через 28 суток эксперимента, в данном субстрате в контроле выжило 93,7% червей, а при микрогравитационной нагрузке – 56,3%.
При использовании пищевого субстрата №9 такого состава: красная свекла – 40,0%, капуста – 26%, сено – 34% черви чувствовали себя нормально и с готовностью его поглощали независимо от условий опыта. Как в контрольной, так и опытной группах наблюдали появление личинок.
Дождевые черви чувствовали себя лучше всего в пищевом субстрате №10, который состоял из гниющего сена – 38,5%, красной свеклы – 19,2%, капусты – 19,2%, картофеля – 19,2% и туалетной бумаги – 3,9%.
Лишь в этом субстрате во время искусственной микрогравитации черви дали потомство.
В этом субстрате было найдено значительное количество коконов и личинок.
Через 28 суток появились ювенильные особи.
Таким образом, можно считать, что наиболее пригодным для жизнедеятельности Красного калифорнийского гибридного червя в условиях микрогравитации является пищевой субстрат, в котором содержание белка не превышает 9,0% при нейтральных значениях pH среды – 6,8-7,2.
По разработанной нами технологии после смешивания компонентов, которые входят в состав пищевых субстратов при соответствующей влажности (70-60%), необходимо выдерживать их при комнатной температуре в течение 7 дней с целью предварительного компостирования.
В зависимости от состава субстрата (содержание белков, клетчатки, липидов, моно- , ди- и полисахаридов) преобладают те или иные типы брожения, которые определяют его качество.
Можно предположить, что в пищевых субстратах с содержанием белка (18,0-29,1%) и отсутствием растительных отходов (сена) преобладает активное бактериальное брожение.
Поскольку бактерии утилизируют как белковые, так и углеводные вещества, то подавляющее большинство питательных веществ пищевого субстрата быстро включается в процесс бактериальной трансформации.
В процессе анаэробного брожения происходят процессы сульфат- и нитрат-редукции.
Отрицательными факторами, которые усиливают гнилостное анаэробное брожение являются: высокая температура, высокая влажность и высокая плотность субстрата, а также наличие минеральных примесей, которые содержат SO42– группы (речной песок, керамзит, измельченный известняк).
В субстратах, где преобладают такие органические отходы как гниющее сено и овощи, процессы брожения происходят совсем по-иному.
На первых этапах брожения (3-5 дней) на сене может развиваться сенная палочка, которая усваивает легкодоступные моно- и дисахариды и растительные белки.
Через 4-5 дней преобладает грибковая сапрофитная флора в зависимости от условий – родов Candida, Mucor, Archimicetes и др.
Гниющие овощные остатки преимущественно усваиваются одноклеточными грибами – дрожжами, молочнокислыми бактериями, архимицетами, мукором.
Однако в случае интенсивного протекания процессов брожения отрицательным явлением является снижение значений pH среды до 4-5 и чрезмерное выделение микотоксинов.
Следует отметить, что при умеренном протекании процесса брожения по бактериально-грибному типу созданные условия оказываются целиком благоприятными для заселения червями пищевого субстрата.
Они активно поглощают пищевой субстрат, активно размножаются и общая биомасса популяции увеличивается.
Необходимо обратить внимание, что через семь дней после подготовки субстрата основная масса питательных веществ – белки, углеводы (кроме углеводов клетчатки) и липиды теряет свою нативность.
Значительный процент питательных веществ – это заново синтезированные сапрофитной микрофлорой бактериальные и грибковые белки, липиды, углеводы, которые имеют несколько иной химический состав, по-иному поддаются гидролизу пищеварительными ферментами червей.
Заселенные в такой пищевой субстрат дождевые черви переваривают, усваивают и включают в состав тканей своего организма вещества вторично синтезированные.
Одновременно органы выделения червей возвращают в субстрат продукты своей жизнедеятельности, которые менее энергоемкие и имеют более простое химическое строение – мочевина, мочевая кислота, фосфаты.
Они обеднены по питательным веществам и содержат обработанный пищеварительными ферментами химус, СО2 и др.
Дождевые черви, переваривая субстрат, вносят в него продукты выделения, кроме того, на субстрат действует бактерицидная мукополисахаридная слизь, выделяемая внешними эпителиальными покровами и из кишечника. Все это может существенно изменять видовой и количественный состав микрофлоры, что в свою очередь, изменяет интенсивность и направление процессов брожения субстрата.
Показано, что химический состав пищевого субстрата, благодаря сложной динамике физико-химических и микробиологических процессов, которые определяют его и изменяют, неоднозначно и существенно зависит от условий эксперимента.
Так, при наиболее низком уровне влажности (48,6% в контроле и 48,8% в опыте) на 21 день при использовании в качестве субстрата разных овощей и сена наблюдается наименьшее содержание в нем белков и липидов. Содержание этих составных компонентов субстрата возрастает к 28 дням одновременно с увлажнением пищевого субстрата до 59,8-63,7%.
Низкое содержание белков и липидов, которые являются основными компонентами микроорганизмов, свидетельствует о том, что развитие сапрофитной флоры при низком уровне влажности замедляется и утилизация и рециклинг белковых и липидных веществ дождевыми червями происходит интенсивнее, чем их синтез сапрофитной микрофлорой.
То есть, при низкой влажности субстрат становится менее питательным и уменьшается интенсивность трансформации его составных частей сапрофитами.
Нами было изучено изменение содержания белка в пищевых субстратах в зависимости от его начального уровня (13-15% – в субстрате с гниющим сеном, 7-10% – при внесении других источников целлюлозы).
Установлено, что содержание белка в них мало зависело от времени его переработки дождевыми червями и плотности популяции, но определялось уровнем влажности и температурными условиями.
Иная закономерность прослеживается при анализе содержания липидов в пищевом субстрате.
В популяциях микросапрофитов липиды в основном представлены сложными структурными липидами клеточных мембран бактерий, а также запасными энергоемкими веществами в вакуолях клеток грибков.
Следует отметить, что содержание липидов в дождевых червях довольно высоко и достигает 2,5-5,1% при благоприятных условиях их существования.
В поставленных экспериментах установлено, что уровень содержания липидов в пищевом субстрате №10, благоприятный для дождевых червей, уменьшается по мере утилизации и реутилизации субстрата червями, он снижается с 5,4 до 2,0% на 28 день в контроле и с 5,0 до 3,5% в эксперименте с микрогравитацией.
Пищевой субстрат №8, который неблагоприятен для культивирования дождевых червей, при высокой температуре инкубации и колебаниях уровня влажности и когда биомасса популяции червей почти не возрастала, уровень содержания липидов существенно не изменялся.
Это свидетельствует о том, что как в условиях микрогравитации, так и в естественных условиях результатом взаимодействия популяции дождевых червей с пищевым субстратом и сапрофитной микрофлорой, которая в нем обитает, является сдвиг равновесия в пользу бактериальной сапрофитной флоры и угнетения микофлоры.
Наиболее показательными являются изменения содержания клетчатки в субстратах по мере их утилизации сапрофитной микрофлорой и дождевыми червями.
Содержание клетчатки, в первую очередь, зависит от активности микросапрофитной популяции, и несколько меньше зависит от активности бактериального брожения субстрата.
В процессе гидролиза клетчатка выступает как источник энергоемких моносахаридов, которые обеспечивают жизнедеятельность сапрофитов.
Уменьшение влажности подавляет скорость утилизации клетчатки в результате угнетения бактериального и грибкового брожения субстрата.
Здоровья Вам и благополучия! С уважением, Виктор Дулин.
Созерцание нашего природного-пермакультурного сада-огорода и цветов в нём, своеобразная психотерапия для Вашего здоровья.
Эти комментарии перенесены со старого блога.
(Нет голосов)
Загрузка...
Так поняла, что кормить, в принципе, можно чем угодно(включая белковую пищу), вот только вонять будет изрядно.