Загальна інформація
Застосування
Схема досліду
У цьому досліді виконують волюметричне вимірювання споживання кисню безхребетними тваринами, замкненими у спірометрі з контрольованою температурою.
Вимірювання видихнутого вуглекислого газу здійснюють за допомогою концентрованого розчину калій гідроксиду.
Інша інформація (1/3)
Попередні знання
Передумовою є знання теми дихання і розуміння того, як розчин калій гідроксиду вилучає газ CO2 з вимірювальної камери респірометра.
Принцип
Вимірюють процеси дихання (споживання кисню, виділення вуглекислого газу) у закритій посудині.
Інша інформація (2/3)
Навчальна мета
Студенти дізнаються, що підвищення температури зазвичай означає й підвищення споживання кисню безхребетними.
Завдання
Студенти досліджують споживання кисню комахами залежно від зовнішньої температури й маси тіла.
Інша інформація (3/3)
Спостереження і результати
Для визначення споживання кисню беруть середнє значення з 12 вимірювань об'єму для кожної температури і кожного виду. Середні значення переводять у мл кисню за годину на г маси тіла.
Споживання кисню на г маси тіла в дрібних тварин завжди вище, ніж у великих. Проте споживання кисню твариною залежить також від її рухового стану, стану живлення, частки м'язової маси в загальній масі (у людини тут є, наприклад, відмінності між статями), віку, гормональних впливів, світла і особливо від температури.
У фізіологічному діапазоні температур споживання кисню пойкілотермними організмами при підвищенні температури на 10 °C зазвичай зростає у два або три рази (Q10= 2-3).
Правила безпеки
- Щодо H- і P-фраз звертайтеся, будь ласка, до відповідних паспортів безпеки.
- Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Теорія
Вимірювання процесів дихання, тобто визначення споживання кисню або виділення вуглекислого газу, можна виконувати як манометрично, так і волюметрично.
У манометричному методі вимірюють зміни тиску за сталих об'ємів, наприклад методом Варбурга. А у волюметричному методі вимірюють зміни об'єму за сталого тиску.
У респірометрі процеси дихання вимірюють волюметрично. Коливання атмосферного тиску компенсує компенсаційна камера, а різниці об'ємів уникають, використовуючи посудини однакового об'єму з подібним вмістом (тварини, скляні кульки, розчин калій гідроксиду).
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість | 1 | Респірометр, компактний прилад | 65998-00 | 1 | 2 | Занурювальний термостат Alpha A, до 100 °C, 220 В | 08493-93 | 1 | 3 | Ванна для термостата, 6 л | 08487-02 | 1 | 4 | Основа штатива, PHYWE | 02001-00 | 1 | 5 | Штативний стрижень, нерж. ст., l=250 мм, d = 10 мм | 02031-00 | 2 | 6 | Подвійна муфта | 02043-00 | 1 | 7 | Компактні ваги OHAUS TA 302, 300 г : 10 мг | 49241-93 | 1 | 8 | Мірна піпетка, 10 мл | 36578-00 | 1 | 9 | Кульова піпетка | 36592-00 | 1 | 10 | Пінцет, прямий, загострений, l=120 мм | 64607-00 | 1 | 11 | Скляні кульки, d = 6 мм, 250 г | 36756-25 | 1 | 12 | Мастило для шліфів Molykote, високовакуумне, туба, 50 г | 31863-05 | 1 | 13 | Розчин калій гідроксиду, 30 %, 500 мл | 48209-50 | 1 | 14 | З'єднувальний патрубок, d=6-10 мм | 47516-01 | 2 |
|---|
Складання та виконання
Складання та виконання - частина 1
Складання та виконання (1/4)
- U-подібний манометр респірометра (рис. праворуч) наповнюють забарвленою рідиною на висоту бл. 3 см за допомогою ін'єкційного шприца. Голку слід уводити в U-подібну трубку глибше, ніж з'єднувальний отвір до камери, щоб під час наповнення манометрична рідина не могла потрапити в камеру (за потреби перед тим зняти силіконовий шланг зі шлангового патрубка).
- Якщо всередині лишаються бульбашки повітря, їх можна видалити обережним постукуванням по респірометру.
Схема досліду
Складання та виконання - частина 2
Складання та виконання (2/4)
- Обидва жолобки виймають із посудин і наповнюють кожен 10 мл 50 % розчину калій гідроксиду. Обережно: розчин калій гідроксиду сильно роз'їдає; користуйтеся кульовою піпеткою! Для поліпшення поглинання вуглекислого газу в жолобки з розчином калій гідроксиду ставлять смужки фільтрувального паперу.
- Опускаючи жолобки назад у посудини, а також під час подальших дій із респірометром, слід стежити, щоб перфоровані накривні пластини не змочилися розчином калій гідроксиду: інакше піддослідні тварини дістануть хімічні опіки.
- Крізь один із двох гумових корків проштовхують міцну голку, до якої під'єднують градуйований пластиковий шприц на 1 мл. Шприц витягують до позначки 1 мл. Обидва гумові корки злегка змащують збоку мастилом для кранів. На обидва відрізки силіконового шланга, надіті на шлангові патрубки, надівають великий затискний кран, але ще не перетискають.
Складання та виконання - частина 3
Складання та виконання (3/4)
- В одну з двох посудин - вимірювальну камеру - кладуть об'єкти дослідження (наприклад, 5 зважених борошняних червів), а в другу - компенсаційну посудину - приблизно такий самий об'єм скляних кульок (рис. праворуч). Вимірювальну камеру герметично закривають гумовим корком із вставленим шприцом, а компенсаційну посудину - другим гумовим корком. Після цього респірометр обережно ставлять у водяну баню (кімнатної температури) і закріплюють штативним приладдям, щоб він не перекинувся (рис. праворуч). Лише через 10 хвилин часу на пристосування обидва силіконові шланги перетискають затискним краном разом і одночасно.
Складання та виконання - частина 4
Складання та виконання (4/4)
- Тепер респірометр готовий до вимірювання. У вимірювальній камері споживання кисню разом із поглинанням вуглекислого газу призводить до зростання розрідження. Повітря в компенсаційній посудині може розширюватися і поступово витісняє стовпчик манометра в бік вимірювальної посудини.
- Кожні 5 хвилин поршень шприца вдавлюють настільки, щоб меніски манометра знову стали на однаковій висоті. Спожитий за кожні 5 хвилин кисень зчитують у мілілітрах за градуюванням шприца. Через годину вимірювання припиняють, а посудини провітрюють, обережно відкривши затискний кран. Лише після цього можна зняти гумові корки і вийняти тварин із вимірювального приладу.
- Після перерви щонайменше на годину дослід можна повторити на тих самих 5 борошняних червах за температури бані на 10 °C вищої. Дослід можна повторити і з іншими дрібними тваринами (наприклад, із борошняними хрущами).
Протокол
Завдання 1
Питання
Завдання 2
Питання
Завдання 3
Питання