Исследование живого материала и постановка культур

Работа с живым материалом производится немедленно после доставки проб в лабораторию. Морские планктонные диатомеи с очень тонким гиалиновым ("бесструктурным") панцирем, растворимым при обработке кислотами, изучаются в живом и фиксированном состоянии в капле воды. Для контрастности очертаний клетки и ее содержимого их окрашивают раствором метиленовой синьки; для живого материала применяется раствор 0.001 г/л, для фиксированного - более концентрированный. Этот реактив не убивает живые клетки, они способны жить окрашенными более суток. Можно употреблять и другие анилиновые красители: метилвиолет, генцианвиолет и пр.

При таксономической обработке видов с "бесструктурным" панцирем основными признаками служат форма колонии, форма и величина панциря, количество и форма выростов, вставочных ободков, хлоропластов и ряд других признаков. Иногда во временных препаратах встречаются тонкоструктурные виды; для знакомства с их структурой и для определения вида следует использовать этот временный препарат в качестве постоянного, освободив его от органического вещества каплей пергидроля с последующим отмыванием, нагреванием и заключением в высокопреломляющую среду.

Исследование протопласта клеток лучше производить на живом или свежефиксированном материале. При изучении органоидов клетки применяются красители. Ядро окрашивается гематоксилином, гемалауном, эозином; хлоропласты - гематоксилином Делафильда и кислым фуксином; пиреноиды - сафранином и эозином; волютин - бисмаркбрауном, метиленовой синькой; капли масла - парами осмиевой кислоты, Суданом III, их растворяют в эфире, хлороформе, ксилоле, бензине и спирте (Lauterborn, 1896; Hustedt, 1927-1966, 1 179-185, 1930 65-67).

Для изучения фотосинтеза, дыхания, питания, химизма, обмена веществ в клетке, морфологической изменчивости, стадий онтогенеза и исследований с помощью электронного микроскопа необходим массовый живой материал одного или немногих видов диатомей. Для этих целей используют культуральный метод. Посев материала производится немедленно после доставки его в лабораторию. Для культур диатомей применяются жидкие среды, и только для выяснения немногих частных вопросов прибегают к твердым средам. При выделении диатомей в культуру и при контроле их необходимо соблюдать общепринятые для микробиологических исследований правила. Общие установки по методике и технике культивирования диатомей имеются в русской и иностранной литературе (Hustedt, 1929, 1930; Gross, 1937; Ketchum, Redfield, 1938; Wiedling, 1940; Bold, 1942; Горюнова, 1948; Mangerd, Chabert, 1953; Droop, 1954; Pringsheim, 1954, 1964; Гусева, 1956; Hart, 1957; Braarud, 1961; Горюнова, Овсянникова, 1961; Кабанова, 1961; Takano, 1963, 1963-1965, 1967b; Штина, 1965, и др.).

Смешанные культуры, состоящие из нескольких видов диатомей или диатомового планктона в целом, удаются легко. Достаточно простерилизовать среду, внести материал и в дальнейшем следить за чистотой культуры, очищая ее от бактерий антибиотиками или ультрафиолетовым светом (Spencer, 1952; Tailing, 1957b; Jorgensen, 1962;Berland,Maestrini, 1969). В ряде литературных источников обращено особое внимание на тщательность работы при получении чистых культур и их пересеве (Allen, Nelson, 1910; Chu, 1946b; Горюнова, 1948, 1961; Pringsheim, 1954, 1964; Горюнова, Овсянникова, 1961; Enomoto, 1961; Максимова, Выборных, 19666).

Морские диатомеи начали использоваться в культурах раньше пресно-водных и применяются шире, поэтому литература по культивированию особенно богата (Allen, Nelson, 1910; Peach, Drummond, 1924; Wilson, Lucas, 1942; Hendey, 1954; Droop, 1962; Swale, 1963; Stosch, Drebes, 1964; Takano, 1967b; Ланская, 1971, и мн. др.). Особенно много внимания уделено роду Nitzschia, у видов которого наблюдаются различные способы питания: автотрофное, ауксотрофное и гетеротрофное, а некоторым из них свойствен переход от автотрофного к ауксотрофному питанию (Peach, Drummond, 1924; Ketchum, 1939; Wiedling, 1941; Wilson, Lucas, 1942; Patrick, Wallace, 1953; Hendey, 1954; Lewin J., Lewin R., 1967).

Пресноводные диатомеи культивируют обычно в искусственных средах на дистиллированной воде; хорошие результаты дает прибавление к среде стерилизованных вытяжек из озерного ила или торфа, последний особенно важен для ацидофилов (Hustedt, ,1929; Bold, .1942; Pringsheim, 1954, 1964; Гусева, 1956, и др.). Почвенные диатомеи, играющие небольшую роль в водорослевом балансе почв, обнаруживаются в общих культурах для всех почвенных водорослей, но лучшие результаты получаются на специализированных средах (Denffer, 1949).

Получение массовых культур одного вида достигается обогащением среды кремнием,^* питательными солями и витаминами (Schreiber, 1927, 1931; Clarke, 1937; Harder, Witsch, 1942; Bougis, 1946; Denffer, 1949; Ketchum, Redfield, 1949; Aoisell a. oth., 1963). Некоторые диатомеи не дают в культурах полного жизненного цикла, в частности обычно не образуют ауксоспор, хотя, однако, как показали наблюдения, в некоторых средах ауксоспоры развиваются (Gross, 1937; Chu, 1942; Hendey, 1954; Tailing, 1957b; Braarud, 1961). С помощью массовых культур решаются преимущественно следующие вопросы: значение кремния в жизни клетки (Braarud, 1948; Jorgensen, 1952, 1953; Lewin, 1960, 1962), влияние орга-нических и минеральных веществ на клеточный обмен (Ketchum, 1939; Chu, 1942; Patrick, Wallace, 1953, и др.), выяснение химического состава клетки (Clarke, 1937) и др.

^* (Кремний вводится в культуральную среду в виде ортосиликатов (Na₂Si₂O₆, K₂Si₂O₆, CaSi₂O₅), особенно хорошие результаты дает Na₂SiO₃. При использовании одного и того же ортосиликата для разных видов диатомей получаются различные результаты (Lewin, 1955).)

Для таксономической обработки диатомей существует советская и иностранная справочная литература - определители, монографии, таксономические сводки.

Диатомовый анализ. 1-3. Под ред. А. И. Прошкиной-Лавренко. Л., 1949-1950.

В кн. 1 (1949, 237 е., 54 рис., 17 табл. рис. и микрофотогр.) приведены общие сведения об ископаемых и современных диатомовых водорослях. В кн. 2 и 3 (1949-1950, 636 е., 218 табл. рис. и микрофотогр.) дана таксономическая сводка ископаемых и современных диатомовых водорослей СССР с краткими диагнозами всех таксонов, таблицами для их определения, экологическими характеристиками видовых и внутривидовых таксонов, краткими сведениями об их распространении в современных водоемах и в ископаемом состоянии и их изображения.

Диатомовые водоросли. Под ред. А. И. Прошкиной-Лавренко. В кн.: Определитель пресноводных водорослей СССР. Вып. 4. М., 1951. 619 е., 372 рис.

В определитель включены современные пресноводные и солоноватоводные диатомеи. Все таксоны снабжены краткими диагнозами, таблицами для их определения и экологическими характеристиками. Большинство видов и разновидностей иллюстрировано.

Топачевський О. В., Оксiюк О. П. Дiaтомовi водороси - Bacillariophyta (Diatomeae). В кн.: Визначник прiсноводних водоростей Украiнськоi РСР. 11. Киiв, 1960. 410 с., 151 рис.

Определитель пресноводных диатомей Украинской ССР составлен по типу "Определителя пресноводных водорослей СССР" (вып. 4, М., 1951).

Следующие 5 монографий представляют собой таксономические сводки диатомовых водорослей южных морей СССР. Все таксоны снабжены подробными диагнозами с ценными примечаниями и таблицами для их определения. Большинство видов иллюстрировано. Приведены описания флоры этих морей и обширные библиографии.

Прошкина-Лавренко А. И. Диатомовые водоросли планктона Черного моря. М.-Л., Изд-во АН СССР, 1955. 222 е., 102 рис., 8 табл. микрофотогр.

Прошкина-Лавренко А. И. Диатомовые водоросли бентоса Черного моря" М.-Л., Изд-во АН СССР, 1963. 243 с., 16 табл. рис. и микрофотогр.

Прошкина-Лавренко А. И. Диатомовые водоросли планктона Азовского моря. М.-Л., Изд-во АН СССР, 1963. 190 с., 44 рис., 9 табл. микрофотогр.

Прошкина-Лавренко А. И., Макарова И. В. Водоросли планктона Каспийского моря. Л., "Наука", 1968. Диатомеи: с. 128-194, 12 рис., 10 табл. микрофотогр.

Караева Н. И. Диатомовые водоросли бентоса Каспийского моря. Баку, 1972. 258 е., 8 табл. микрофотогр.

Для определения планктонных диатомей арктических морей СССР можно пользоваться следующей работой:

Усачев П. И. Тип Bacillariophyta (Diatomeae). В кн.: Определитель фауны и флоры северных морей. М., 1948, с. 542-559, табл. 132-136. Приведены краткие диагнозы планктонных диатомей арктических морей СССР, их распространение в этих морях и таблицы для их определения. Все виды иллюстрированы.

Следующие 2 работы являются справочниками по ископаемым диатомеям отдельных регионов.

Моисеева А. И. Атлас неогеновых диатомовых водорослей Приморского края. Л., 1971. 151 е., 21 табл. рис. и микрофотогр. Атлас содержит стратиграфический очерк неогеновых отложений и характеристику неогеновых пресноводных комплексов диатомей Приморья и юга Хабаровского края. Приведены таблицы для определения и диагнозы неогеновых пресноводных диатомей этого региона с критическими замечаниями, указанием первоисточников, синонимов, сведениями о местонахождении, времени существования и географическом распространении видов. Все виды иллюстрированы.

Шешукова-Порецкая В. С. Неогеновые морские диатомовые водоросли Сахалина и Камчатки. Л., 1967. 327 е., 50 табл. микрофотогр. Монография состоит из общей части, включающей сведения о морских диатомеях неогена, и таксономической части, в которой приведены подробные диагнозы неогеновых диатомей с указанием первоисточников, синонимов, размеров и распространения их в СССР и в зарубежных странах. Все виды иллюстрированы.

Сводка всех родов, встречающихся в СССР в ископаемом состоянии, дана в следующем руководстве:

Жузе А. П., Шешукова-Порецкая В. С. Тип Bacillariophyta. Диатомовые водоросли. В кн.: Основы палеонтологии. Водоросли. М., Изд-во АН СССР, 1963, с. 55-151, 200 рис.

Работа содержит общую характеристику и морфологию диатомей, принципы систематики, филогению, тафономию, сведения о геологическом и географическом распределении диатомей и их роли в осадкообразовании. Даны описания надродовых таксонов и родов с указанием типа рода и геологического распространения родов.

Флористам и систематикам необходимо знать географическое распространение диатомей в СССР. Для этого следует пользоваться следующим уникальным изданием отечественной библиографии водорослей с 1737 по 1960 г. включительно и указателем видов, цитируемых в этой библиографии (издание продолжается).

Гайдуков Н. Н. Литературные источники к русской флоре водорослей. Бот. зап., 1901, вып. 17, СПб., с. 1-126.

Еленкин A. A., Оль Л. А. Библиография альгологических трудов в пределах СССР с 1900 по 1925 г. включительно. Тр. Глав. бот. сада, 1929, т. 42, вып. 1, с. I-IV, 1-139.

Еленкин А. А., Оль Л. А. Библиография альгологических трудов в пределах СССР с 1926 по 1930 г. включительно. Тр. Бот. ин-та АН СССР. Сер. 2, 1935, вып. 2, с. 171-255.

Еленкин А. А., Оль Л. А. Библиография альгологических трудов в пределах СССР с 1931 по 1935 г. включительно. Тр. Бот. ин-та АН СССР. Сер. 2, 1950, вып. 5, с. 95-115.

Еленкин А. А., Оль Л. А. Дополнительные данные по библиографии альгологических трудов в пределах СССР. Дополнение 2. Тр. Бот. ин-та АН СССР. Сер. 2, 1950, вып. 6, с. 5-22.

Голлербах М. М., Еленкин А. А., Красавина Л. К., Оль Л. А. Библиография советской литературы по водорослям за 1936-1940 гг. (с дополнением за предыдущие годы). Л., 1966. 169 с. Красавина Л. К. Библиография советской литературы по водорослям за 1941-1960 гг. Л., 1968. 343 с.

Голлербах М. М., Красавина Л. К. Водоросли. Сводный указатель к отечественным библиографиям по водорослям за 1737-1960 гг. Л., 1971. 623 с.

При таксономических исследованиях диатомовых водорослей необходимо соблюдать правила "Международного кодекса ботанической номенклатуры", а также пользоваться указателями родов и видов и их синонимов.

Международный кодекс ботанической номенклатуры. Пер. с англ. М.-Л. Изд-во АН СССР, 1969. 91, XCV с.

Кодекс, принятый VIII Международным ботаническим конгрессом в Париже в 1954 г., обязателен для всех ботаников. На последующих международных конгрессах этот кодекс уточнялся и дополнялся.

International code of Botanical nomenclatur, adopted by the Tenth International Botanical congress Edinburg, August 1964. Utrecht-Netherlands, 1966.402 р.

Выпуск представляет собой продолжение предыдущего издания.

Mills F. W. An index to the genera and species of the Diatomaceae and their synonyms 1816-1932. 21 parts. London, 1933-1935. 1726 p.

Указатель всех родов, видов, разновидностей и форм диатомовых водорослей и их синонимов. Приведены первоисточники.

Van Landingham S. L. Catalogue of the fossil and recent genera and species of diatoms and their synonyms. Lehre. Part I, 1967, p. 1-493; part II, 1968, p. 494- 1086; part III, 1969, p. 1087-1756; part IV, 1971, p. 1757-2385.

Новейший алфавитный список родов, видов и разновидностей диатомовых водорослей и их синонимов с указанием первоисточников. Является дополнением к предыдущему указателю. (Издание продолжается).

Из зарубежных изданий рекомендуются справочники, в которых описана флора, имеющая сходство с флорой диатомовых водорослей СССР.

Hustedt F. Die Kieselalgen Deutschlands, Osterreichs und der Schweiz. 1-3. In: Rabenhorst's Kryptogamen-Flora. VII. Leipzig, 1927-1966. T. 1, Lief. 1-5, 1927-1930, 925 S., 542 fig.; T. 2, Lief. 1-6, 1931-1959, 845 S., 1111 fig.; T. 3, Lief. 1-4, 1961-1966, 816 S., 1788 fig.

Наиболее полная таксономическая сводка современных пресноводных и морских диатомей Западной Европы и сопредельных стран и морей. В ней приведены подробные диагнозы всех таксонов с их синонимами, примечаниями и таблицами для определения. Сводка включает около 2600 видов, разновидностей и форм, все они иллюстрированы. Эта монография полнее всех ранее опубликованных европейских сводок. Издание осталось незаконченным.

Schmidt A. Atlas der Diatomaceenkunde. Aschersleben-Leipzig, 1874-1959.

Атлас, выпускаемый около 100 лет отдельными тетрадями (выпущено 120 тетрадей), редактировался известными диатомологами (F. Fricke, H. Heiden, O. Muller, F. Hustedt), необходим для таксономического уточнения исследуемых диатомей.

Hanna G. D. Index to Atlas des Diatomaceen-Kunde von Adolf Schmidt. Bibliotheca Phycologica, 1969, Bd. 10, Lehre, XVI, 208 S.

Указатель к таблицам рисунков и микрофотографий, приведенных в атласе Шмидта.

Van Heurck H. Synopsis des diatomees de Belgique. Anvers. Atlas, 1880-1881, 132, А-С pis.; texte, 1885, 235 p.

Особенно ценен в этом издании атлас рисунков диатомей, причем не только западноевропейских, но и других, в том числе и ископаемых.

Cleve-Euler A. Die Diatomeen von Schweden und Finnland. I-V. Kongl. Sv. Vet. Akad. Handl. Stockholm, 1951-1955, 960 p., 1600 fig.

Наиболее полная таксономическая сводка морских и пресноводных диатомовых водорослей Фенноскандии. Может служить справочником при определении диатомей Балтийского моря и Северо-Запада СССР.

Hendey N. J. An introductory account of the smaller algae of British coastal waters. Part V. Bacillariophyceae (Diatoms). London, 1964. 317 p., 45 pis.

Систематическая сводка морских диатомей прибрежных вод Британских островов -и некоторых открытых районов морей, окружающих эти острова. В первой части монографии даны общие сведения о диатомовых водорослях, во второй части, таксономической, приведены ключи для определения семейств и родов и даны описания родов и видов с указанием их распространения у берегов Англии и в сопредельных водах. Большинство видов и разновидностей снабжено хорошими иллюстрациями. Может быть использована при изучении фитопланктона и микрофитобентоса морей Западной Европы и соседних районов.

Peragallo H. et M. Diatomees marines de France et des districts maritimes voisins. Grez-sur-Loing, 1897-1908. 493 et 48 pp.t 137 pis.

Иллюстрированная таксономическая сводка морских диатомей Франции и прилегающих акваторий.

Cupp E. E. Marine plancton diatoms of the West coast of North America. Bull. Scripps Inst. Oceanogr. of the Univ. California, 1943, v. 5, № 1, 237 p., 160 fig., 5 pis.

Иллюстрированная таксономическая сводка диатомовых водорослей планктона западного побережья Калифорнии. Ею можно пользоваться для определения диатомей Японского моря.

Patrick R., Reimer C. W. The diatoms of the United States. (Exclusive of Alaska and Hawai). I. Fragilariaceae, Eunotiaceae, Achnanthaceae, Naviculaceae. Monogr. Acad. Natur. Sci. Philadelphia, 1966, № 13, 688 p., 64 pis.

Таксономическая сводка пресноводных диатомей Соединенных Штатов Америки. Имеются таблицы для определения таксонов. Виды и разновидности снабжены краткими диагнозами с указанием распространения их в США. Почти все виды иллюстрированы рисунками. Издание не закончено.