Калорийность вещества тела водных организмов и методы ее определения. Для того чтобы выразить массу вещества тела исследуемых организмов в энергетических единицах, необходимо знать его калорийность

Для того чтобы выразить массу вещества тела исследуемых организмов в энергетических единицах, необходимо знать его калорийность. Под калорийностью следует понимать энергети­ческую ценность единицы массы исследуемого вещества. Однако гидробиологи этим термином часто обозначают и число калорий, заключенное в теле отдельного организма, и биомассу, выражен­ную в калориях, что приводит к некоторой путанице. Поэтому следует строго различать энергетическую ценность, или энерге­тический эквивалент веса организма (размерность этой вели­чины — калории на организм); энергетическую ценность, или энергетический эквивалент биомассы (размерность—калории на 1 м³, калории на 1 м², калории на водоем и т. д.); калорийность — энергетическую ценность организма, отнесенную к еди­нице веса (размерность — калории на 1 г сырого, сухого либо сухого беззольного вещества).

Калорийность сухого вещества тела водных организмов колеблется в широких преде­лах от 0,2 до 8,0 ккал/г, что обусловлено в основном разным соотношением минеральной и органической фракций. Относи­тельно меньшее значение имеют различия в химическом соста­ве органического вещества тела разных организмов.

А. П. Остапеня и А. И. Сергеев (1963) показали, что кало­рийность сухого вещества самых разнообразных морских и прес­новодных, планктонных и бентосных организмов прямо зависит от соотношения между органической и минеральной фракция­ми сухого вещества. Эта зависимость описывает­ся уравнением:

Y = 0,0559Х приs_y/x = 0,28 ккал/г

где Y — калорийность сухого вещества в килокалориях на 1 г, Х — процент органического вещества в пробе.

Квадратическое отклонение s_Y/x, рассчитанное для приведенного выше уравнения, показывает, что 68% данных отклоняется от расчетных величин на ±5%. Это позволяет с достаточной для многих практических целей точностью рассчитать калорийность сухого вещества по приведенному выше уравнению, когда известно содержа­ние золы.

Из уравнения следует, что калорийность органического веще­ства различных водных организмов с вероятностью 0,997 ле­жит в пределах 5,59 ±3s, т. е. колеблется в пределах 4,74— 6,42 ккал/г органического вещества при наиболее вероятном значении 5,6 ккал/г.

Таким образом, в настоя­щее время довольно твердо установлено, что калорийность орга­нического вещества водных организмов в огромном большин­стве случаев близка к 5,6—5,8 ккал/г. Отклонения от этой величины обусловлены колебаниями химического состава органического вещества и в некоторой степени отражают эко­логические условия и физиологическое состояние организмов.

Соотношение между белковой и углеводной фракциями сравнительно мало влияет на калорийность, так как энергетиче­ские эквиваленты этих веществ близки (5,65 и 4,10 ккал/т). Основное влияние на калорийность оказывают колебания липидной фракции тела водных организмов. Содержание жира в тканях водных организмов, тесно связанное с экологическими условиями их обитания и физиологическим состоянием, изме­няется иногда в весьма значительных пределах. Daphnia pulex в период размножения содержит 21% жира, тогда как в другое время - 3,9%; калорийность неполовозрелых дафний равна 5,05 ккал/г орг. в-ва, половозрелых — 6,09 ккал/г орг. в-ва, т. е. калорийность размножающихся дафний на 20% выше.

У некоторых водных организмов наблюдаются значительные сезонные колебания в содержании жира, обусловленные различ­ными причинами. В некоторыхслучаях это связано с тем, что пища для данного организма доступна в течение определенного периода. За это время животное должно накопить достаточное количество богатых энергией веществ, с тем чтобы обеспечить свои энергетические потребности на тот период, когда оно будет испытывать недостаток пищи. Иногда сезонные колебания содержания жира, а следовательно и калорийности, вызваны тем, что размножение, переход из одной стадии в дру­гую или иные проявления жизнедеятельности организмов, связанные с изменением содержания жира, приурочены к опреде­ленным сезонам года. В значительной степени содержание жира в теле водных организмов зависит от температуры, что также вызывает сезонные колебания в содержании жира, сказывающиеся на калорийности органического вещества. Различия в химическом составе могут иногда довольно суще­ственно влиять на калорийность органического вещества.

Колебания калорийности органического вещества, обусловленные различиями в химическом составе, должны учитываться. Однако тот факт, что калорийность органического вещества самых разнообразных организмов независимо от их видовой принадлежности в большинстве случаев близка к 5,6 ккал/г орг. в-ва, позволяет использовать эту величину при приближенных расчетах.

Для получения более точных данных во всех случаях, когда это возможно, величину калорийности следует определить экспериментально.

Для определения калорийности методом прямой калоримет­рии пользуются прибором, называемым калориметрической бомбой. Суть метода заключается в сжигании пробы в избытке кислорода под повышенным давлением в бомбе, погруженной в воду. Количество выделившейся при сгорании исследуемого ве­щества энергии определяется по повышению температуры воды. Чтобы обеспечить полное сгорание, навеска исследуемого веще­ства брикетируется в небольшую таблетку, которая подвеши­вается на запальной проволоке между двумя электродами, вве­денными в бомбу. Бомба заполняется кислородом под давлением 25—30 атм и погружается в калориметрический сосуд, заполнен­ный водой. При подаче напряжения на электроды, накоротко замкнутые запальной проволокой, происходит зажигание пробы. Повышение температуры воды, вызванное теплом, выделившим­ся при сгорании пробы, регистрируется при помощи специально­го термометра с точностью до 0,002°. По этим данным, исходя из веса пробы, рассчитывается калорийность исследуемого ве­щества.

Метод прямой калориметрии позволяет определить величину так называемой физической калорийности, т. е. то количество тепла, которое освобождается при полном окислении органиче­ского вещества. При точном соблюдении всех условий измерения можно определить теплоту сгорания с точностью до 0,1%. Практически

при работе с биологическим материалом точность определений порядка 1%. Суть методов мокрого сжигания заключается в том, что исследуемую пробу обрабатывают раствором сильного окислителя, например, К₂Сг₂О₇, KJO₃. По разности между исходным количеством окислителя и оставшимся после окисления пробы рассчитывают количество кислорода, затраченное на окисление органического вещества. По этим данным с помощью оксикалорийного коэффициента определяется калорийность исследуемого вещества.

Несомненным достоинством методов мокрого сжигания является то, что при сравнительной простоте и доступности они позволяют с достаточной точностью (± 3—5%) определить калорийность даже в таких небольших навесках, как 0,5—1,0 мг cyxoro веса, что значительно превосходит возможности современных микрокалориметрических установок.

Несмотря на большие различия химического состава, количество энергии, приходящееся на одну весовую или объемную единицу кислорода, необходимого для полного окисления разных органических веществ (оксикалорийный коэффициент), колеблется незначительно. Оксикалорийные коэффициенты белков, жиров и углеводов равны соответственно 3,305, 3,280, 3,529 ккал/г О₂. Средний оксикалорийный коэффициент 3,38 или округленно 3,4 ккал/1 г О₂ общепринят в настоящее время и широко применяется при определении калорийности методами мокрого сжигания.

Методы мокрого сжигания позволяют определить массу оки­слившегося вещества в весовых единицах. Для этого необходи­мо знать величину кислородного эквивалента органического вещества. Некоторые авторы при пересчете результатов потребления кислорода на количество окислившегося вещества применяют кислородный эквивалент, равный 1,14—1,20 мг О₂/мг орг. в-ва. Эти величины соответствуют кислородному эквиваленту углево­дов. Поскольку органическое вещество тела водных организмов представлено не только углеводами, то понятно, что использова­ние кислородного эквивалента углеводов приводит к ошибочным результатам.

Из методов мокрого сжигания наибольшей популярностью пользуется бихроматное окисление. Существуют различные модификации метода хромового окис­ления. Концентрация бихромата может быть выбрана произвольно в пределах от 0,1 до 0,4 н., при этом не обнаруживается разницы в полноте окисления

11. Общие закономерности роста животных

Продукция видовой популяции складывается из индивидуальных приростов особей, входящих в состав популяции, включая прирост половых продуктов и других органических образований, которые за рассматриваемое время отделились от тела особи. Поэтому для определения величин продукции нужны количественные данные по росту, продолжительности развития отдельных стадий, плодовитости, а также сведения о зависимости этих величин от условий среды. При этом следует руководствоваться общими представлениями о типах роста, о зависимости продолжительности развития и плодовитости от температуры и от других условий.

Индивидуальный рост представляет собой процесс приращения массы развивающегося организма. При изучении процессов роста прослеживают либо изменения веса или других пропорциональных ему величин (весовой рост), либо изменения линейных размеров (линейный рост). Очевидно, что основное значение имеют закономерности весового роста, непосредственно связанные с закономерностями обмена вещества.

В практике исследований часто встречаются с данными по линейному росту и возникает необходимость выяснить, в каком соотношении они находятся с весовым ростом.

Связь между каким-либо определенным показателем линейных размеров растущего животного (l) и его весом ( w ) может быть передана уравнением

w = q / l^b

где q - константа, равная w при 1 =1.

При росте с сохранением геометрического подобия, т. е. без изменения формы тела, b =3. Если при росте форма меняется так, что отношение рассматриваемого линейного признака к весу снижается, то b >3, в обратном случае b < 3.

Когда по эмпирическим данным находят значение константы q, формулу берут в логарифмическом виде lg w = lg q + b lg l. lg w и lg l находятся в линейной связи друг с другом. Эмпирические данные удовлетворяют этой формуле в том случае, когда на логарифмическом графике они располагаются по прямой. В этом случае lg q представляет собой коэффициент прямолинейной регрессии lg l на lg w и легко может быть найден одним из принятых в статистике методов.

Формула, отражающая связь между линейным размером и весом животных, в подавляющем большинстве случаев ока­зывается вполне пригодной в приложении к самым разнообраз­ным представителям животного мира (рыбы, моллюски, рако­образные, личинки насекомых), причем чаще всего получают значения не столь сильно отличные от 3, например, в пределах 2,5—3,5.

Для широкого круга объектов можно принять b=3. Однако это допустимо только при грубо приближенных расчетах. Рассматривая количественные закономерности роста, встречаемся со следующими основными понятиями. Абсолютный прирост за время Dt = Dw/Dt. Когда Dt достаточно мало, абсолютный прирост характеризует скорость роста dw/ dt.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: