Взаимодействие хищник — жертва

1.6 Взаимодействие хищник — жертва

Взаимодействие хищников и жертвы можно проиллюстровать на примере простейших, питающихся бактериями. Система моделируется следующим образом. Пусть r—концентрация хищника в хемостатной культуре. Жертва, присутствующая в концентрации h использует лимитирующий субстрат, концентрация которого в культуре и в добавляемой среде составляет соответственно s и s_r.. Зависимость удельной скорости роста жертвы  от концентрации субстрата в удельной скорости роста  хищника от концентрации жертвы описывается гиперболой

 (8)

где К_s и К_h — константы насыщения для жертвы и хищника соответственно. Курд и Кокбурн подтвердили справедливость гиперболической формы зависимости  для роста простейшего на бактериальной жертве. Экономический коэффициент определялся как Y_r образованной жертвы на 1 г поглощенного субстрата и W_r хищника на 1 г потребленной жертвы. Баланс для жертвы:

Общая

Скорость = Скорость --- скорость ---- скорость

Увеличения роста потребления выхода концентрации жертвы

или

 (9)

Из баланса для хищника

Общая скорость увеличения концентрации хищника = Скорость роста — Скорость выхода.

Получаем

 (10)

Баланс для субстрата, лимитирующего рост бактерий:

Общая скорость увеличения = Скорость входа — Скорость потребления — Скорость выхода,

Или

 (11).

Чтобы получить стационарные значения, производные ,  приравниваем к нулю. Из уравнения (11) на ходим, что в стационарном состоянии к и из уравнения

 (12)

где тильда (волнистая черточка над буквой) означает, что данный параметр относится к стационарному состоянию. Таким образом, в стационарном состоянии удельная скорость роста хищника подстраивается к скорости разбавления, а удельная скорость роста жертвы больше скорости разбавления до тех пор, пока существует активный хищник. Из уравнения (9) для стационарной концентрации жертвы получаем

(13)

Если , то, подставляя в уравнение (11) выражения для  получаем

(14)

Следовательно,

  

Для стационарного состояния баланс для жертвы:

Жертва в потоке, вытекающем из культуры = Общее количество образовавшихся жертв—Жертвы, потребленные хищником,

или

 (15)

Следовательно,

 (16)

Если скорость разбавления больше, чем критическая скорость разбавления  для хищника, он будет вымываться из культуры. При  концентрация хищника г = О и  , что стремится к Y_a/r, если ,.  Подставляя ,. в уравнение (20.13), получаем

 (17)

В табл. 2 приведены предсказанные значения  в стационарном состоянии как функции скорости разбавления для культуры, в которой бактерии выступают в роли жертвы, а простейшие — в роли хищника. При скоростях разбавления, превышающих критическую скорость разбавления для простейших, система ведет себя как чистая культура бактериальной жертвы.

Из вышеизложенного следует, что хищник может значительно уменьшать популяцию жертвы, а, следовательно, и степень поглощения субстрата жертвой. Это очень важно в непрерывных процессах очистки. Перт и Базин предполагают, что простейшие, поедая бактерии, поглощающие материал отходов, могут оказывать неблагоприятное воздействие на очистку. Однако простейшие можно исключить из процесса, повысив скорость разбавления до уровня выше критического. Или, если это необходимо, можно выделить процесс потребления бактерий простейшими во вторую стадию хемостата.

Джост и др. изучали культуру, состоявшую из двух типов бактерий Escherichia coli и Azotobacter vinelandii c глюкозой в качестве лимитирующего субстрата для каждого из них и с Tetrahymena pyriformis как хищника обоих видов.

Важной особенностью этой системы оказалось то, что в отсутствие хищника Escherichia coli, как и предполагалось, вытесняла Azotobacter, а в присутствии хищника все три вида существовали вместе.

2. Методы определения количества клеток под микроскопом

 

2.1 Подсчет живых клеток

Наиболее важные методы, основанные на способности индивидуальных организмов к размножению и образованию колоний, которые можно подсчитать, описаны Мейнеллом и Мейнелл. Для подсчета живых клеток должны использоваться не минимальные, а богатые среды, поскольку изолированные индивидуальные клетки более требовательны к питанию, среде, чем плотная популяция в целом. С помощью метода элективных сред можно пересчитать организмы разных типов, которые присутствуют в смеси.

Метод подсчета, основанный на разбавлении и используемый при бактериологическом анализе воды, состоит в учете непроросших разведений после высева суспензия организмов в ряд пробирок со средой. Преимущество данного метода состоит в том, что он дает возможность определять малые концентрации организмов (.< 1 клетка/мл). Однако поскольку размер пробы мал, то велика ошибка измерения. Вместо метода подсчета с помощью разбавления используется метод фильтрации через мембранные фильтры и выращивание видимых колоний на фильтре.

2.2 Методы окрашивания

Наиболее бесспорный метод определения числа живых и мертвых клеток состоят в сравнении числа колоний и общего числа клеток. В некоторых случаях мертвые и живые клетки могут быть дифференцированы с помощью окрашивания красителями. Живые клетки млекопитающих непроницаемы для трипанового синего, а мертвые клетки воспринимают эту окраску. для культур дрожжевых клеток аналогично используется эозин.

Красители, окрашивающие только живые клетки, называются витальными красителями. Окрашенные клетки млекопитающих в культуре с нейтральным красным используются как количественный тест для определения клеток, переживающих вирусную атаку.

Список литературы:

1. Воробьева Л. И. Промышленная микробиология 1989г.

2. Перт С. Дж. Основы культивирования микроорганизмов и клеток, Мир., Москва., 1978г.