Практикум по зоологии: Учебное пособие - Т. А. Дауда 2014

Основные приемы и техника работы с зоологическими объектами

Для изучения мелких объектов (например, одноклеточных животных, которых, за редкими исключениями, можно увидеть только с помощью увеличения), а также для исследования тонкого строения тканей и органов многоклеточных животных прибегают к помощи оптических приборов — луп (ручной, препаровальной и бинокулярной) и микроскопа.

Устройство ручной и штативной лупы

На практических занятиях используется ручная лупа и более сложно устроенная штативная, или препаровальная. Ручная и штативная лупы служат для изучения объектов, не требующих применения больших увеличений: для предварительной работы при изготовлении препаратов, рассматривании тотальных препаратов, расчленении и вскрытии мелких животных и т. д.

Ручная лупа представляет собой увеличительное стекло, заключенное в оправу, к которой прикреплена ручка. При пользовании ручной лупой одна рука всегда занята, поэтому предпочтительнее пользоваться штативной, или препаровальной, лупой (см. рис. 1).

Рассмотрите части штативной лупы: штатив, к которому привинчен неподвижно стеклянный предметный столик с клеммами (зажимами) для закрепления на нем изучаемого препарата; подвижное зеркало около ножки штатива, имеющей форму подковы; шток в колонке штатива, передвигающийся вниз и вверх по зубчатой пластинке при помощи винта — кремальеры; в свободной верхней части штока — держатель-кольцо для вставляемых в него окуляров. Вращением кремальеры достигается передвижение штока и наводка на фокус для получения ясного изображения предмета. При рассматривании объекта через окуляр лупы видно увеличенное прямое изображение.

Рис. 1 Штативная лупа:

1 — окуляр; 2 — держатель окуляра; 3 — клемма; 4 — диафрагма; 5 — предметный столик; 6 — осветительное зеркало; 7 — кремальера; 8 — ножка штатива; 9 — колонка штатива; 10 — шток; 11 — зубчатая рейка; 12 — держатель зеркала.

Штативная лупа дает небольшие увеличения, чаще всего применяются 10-, 20-кратные окуляры (10х, 20х). Зеркало помогает собирать падающий от источника света пучок лучей, который освещает изучаемый объект, находящийся на столике, проходящим светом.

Для наблюдения объекта в проходящем свете следует повернуть зеркало так, чтобы пучок лучей прошел через отверстие столика и осветил рассматриваемый объект снизу. Можно пользоваться и отраженным светом, падающим на препарат сверху (от окна, лампы и т. д.). Для рассмотрения объекта в падающем свете необходимо повернуть зеркало матовой поверхностью к предметному столику, благодаря чему объект будет освещаться только светом, падающим на него сверху. С помощью диафрагмы можно изменять силу освещения. Для более тонкого препарирования в исследовании мелких животных используют бинокулярную лупу.

Правила пользования штативной лупой

Поставьте лупу колонкой штатива к себе. Приготовьте препараты для изучения. Можно использовать в качестве объекта маленький кусочек фильтровальной бумаги, человеческий волос или волокна ваты, предварительно разъединенные пинцетом. Объект не должен превышать размер покровного стекла. Положив объект на сухое и чистое предметное стекло, нанесите на него пипеткой капельку дистиллированной воды.

Накройте объект покровным стеклом.

Покровное стекло берут большим и указательным пальцами правой руки, касаясь лишь краев стекла. Один из свободных краев покровного стекла прикладывают к предметному и медленно опускают его, прикрывая каплю воды и изучаемый объект. Часто при этом образуются пузырьки воздуха. Следует обратить на них внимание и научиться отличать их в изучаемых препаратах.

Положите препарат на предметный столик лупы, осветите поле зрения, смотрите в окуляр левым глазом и поворачивайте зеркало по направлению к источнику света до тех пор, пока поле зрения не будет ярко и равномерно освещено. Смотрите в окуляр и передвигайте препарат, пока не будет найден изучаемый объект (волос, волоконце ваты или исследуемая часть фильтровальной бумаги). Закрепите препарат клеммами и, вращая кремальеру и изменяя положение окуляра, добейтесь отчетливого изображения изучаемого объекта.

Рис. 2 Микроскоп:

I — зеркало; 2 — столик; 3 — клеммы; 4 — объективы; 5 — тубус; 6 — окуляр; 7 — кремальера; 8 — колонка штатива; 9 — ножка штатива; 10 — микрометрический винт;

II — револьвер; 12 — конденсор и диафрагма; 13 — винты препаратоводителя.

Устройства микроскопа

Микроскоп (от греч. μικρος — малый, σκοπεω — смотрю) — оптический прибор для изучения мелких объектов, трудно различимых или невидимых невооруженным глазом.

Ознакомьтесь с устройством и правилами пользования микроскопом (см. рис. 2).

Для работы необходимы: микроскоп; предметные и покровные стекла; пинцет; капельница с водой; полоски фильтровальной бумаги; вата; ножницы. Рассмотрите основные части микроскопа. Найдите две системы оптических стекол: окуляр (направлен к глазу наблюдателя; от лат. oculus — глаз) и объектив (направлен к рассматриваемому объекту), привинченный к нижней части металлической трубки — тубуса.

Окуляр вставляется в верхнюю часть этой трубки, может выниматься из тубуса и заменяться другим.

Найдите предметный столик: он расположен на колонке штатива, к которому подвижно прикреплен тубус. На столик помещают рассматриваемый препарат, закрепляя его зажимами — клеммами. Поднимите и опустите тубус вращением макрометрического винта (кремальеры), изменяя расстояние между объективом и препаратом; это делается для получения ясного изображения. Более тонкая наводка на фокус производится микрометрическим винтом. У биологических микроскопов по бокам столика расположены два винта — препаратоводители. Вращая эти винты, можно передвигать столик вместе с препаратом в горизонтальной плоскости в ту или другую сторону, не касаясь препарата руками. Освещается препарат пучком света, направляемым на него через круглое отверстие в предметном столике от подвижного осветительного зеркала, которое находится под предметным столиком. Наличие у зеркала плоской и вогнутой сторон позволяет изменять силу освещения; для этой же цели можно использовать диафрагму. В некоторых старых системах студенческих микроскопов применяются цилиндрические диафрагмы. В центре верхней части таких диафрагм имеется круглое отверстие диаметром 1, 3, или 6 мм. Смена диафрагм с отверстием разного диаметра дает возможность изменять силу освещения препарата.

Исследовательские микроскопы и новые марки студенческих микроскопов снабжены для регулирования освещения препарата осветительным аппаратом, помещенным между зеркалом и предметным столиком и состоящим из конденсора (нескольких мощных собирательных линз) и одной или двух ирисовых диафрагм.

Этот прибор позволяет очень тонко регулировать освещение препарата. Найдите на нижней части тубуса вращающийся револьвер; в гнезда его ввинчены три объектива, дающие разные увеличения.

Револьвер служит для облегчения смены объективов (например, для замены слабого объектива более сильным). Можно изменять увеличение также сменой окуляров. Объектив должен быть строго центрирован по отношению к отверстию тубуса. В противном случае поле зрения частично будет затемнено. В револьвере для центрирования объектива имеется специальное приспособление, задерживающее объектив в тот момент, когда он точно подойдет под тубус при вращении револьвера. В момент совпадения объектива и отверстия тубуса происходит защелкивание (слышен легкий звук) и задержка движения револьвера.

Смените объективы, вращая револьвер, и проверьте точность центрирования задержкой револьвера.

Объектив дает в тубусе микроскопа истинное изображение, которое рассматривается глазом наблюдателя через окуляр. Видимое в окуляр изображение — увеличенное и обратное. Обратите внимание, что увеличение каждого объектива и окуляра обозначено на их оправе (окуляр 7х, объектив 40х). Общее увеличение микроскопа равно увеличению объектива, умноженному на увеличение окуляра. На окулярах микроскопов фирм «Рейхерт», «Лейтц», «Цейс» и других вместо показателя увеличения поставлены номера арабскими или римскими цифрами. Цифры I или 1 обозначают окуляр малого увеличения, цифры II или 2 — окуляр более сильного увеличения и т. д.

Для достижения увеличения в 1000 раз и более применяются так называемые иммерсионные объективы. При этом между препаратом и линзой объектива помещается капля кедрового масла, имеющего показатель преломления света, одинаковый со стеклом, и нижняя линза объектива погружается в каплю масла, нанесенную на препарат. В биологических микроскопах производства отечественных заводов иммерсионный объектив обозначается 90х, в заграничных — 1/12, 1/16, 1/18. При работе с иммерсионными объективами необходимо более интенсивное освещение поля зрения. При употреблении масляной иммерсии следует обращать внимание на то, чтобы в масляном слое в поле зрения не было пузырьков воздуха, которые могут помешать получению ясного изображения. Их можно удалить, касаясь палочкой или препаровальной иглой покровного стекла. При работе с микроскопом важно знать увеличение, при котором исследуется тот или иной объект, и записать его при зарисовке объекта.

Правила пользования микроскопом

Необходимо бережно обращаться с микроскопом. При извлечении его из футляра, при переноске или перестановке с одного места на другое его следует брать за ручку штатива (дугообразно изогнутую часть). Микроскоп ставят на рабочий стол ручкой штатива к себе; установив на столе, в дальнейшем его не сдвигают с места. Благодаря этому обеспечивается постоянство освещения и микроскоп предохраняется от возможного падения, сотрясения и поломки. Особенно бережно надо обращаться с линзами объективов и окуляра; их можно протирать только мягкой полотняной тряпочкой или замшей. Запрещается развинчивать окуляры и объективы, крутить без необходимости микрометрический винт.

Для рассмотрения препарата необходимо:

1. Поставить микроскоп перед собой на рабочем столе ручкой штатива к себе.

2. Вращением револьвера установить объектив с малым увеличением (8х), поднять конденсор вверх и открыть диафрагму. Объектив необходимо поставить точно под тубусом, поворачивая револьвер до тех пор, пока рука не почувствует легкий толчок и задержку движения револьвера.

3. Смотреть в окуляр и одновременно вращать осветительное зеркало, пока поле зрения не будет ярко и равномерно освещено. Чересчур резкий свет можно ослабить с помощью диафрагмы (слишком яркое освещение мешает работе и вредно для глаз).

4. Положить препарат на предметный столик (покровным стеклом вверх!) так, чтобы заключенный в препарате объект находился непосредственно под объективом.

5. Вращением макрометрического винта опустить тубус, уменьшив расстояние между объективом и препаратом до 1/2 см (следить, чтобы объектив не коснулся препарата, иначе можно раздавить препарат и повредить объектив!).

6. Смотреть в окуляр и медленно поднимать кремальерой тубус, пока в поле зрения не появится четкое изображение.

7. Добиться вращением микрометрического винта более точной наводки на фокус.

8. При длительном изучении препарата закрепить его на предметном столике при помощи клемм и изучать, медленно передвигая с помощью винтов, вращающих столик. В то же время слегка вращать назад и вперед микрометрический винт, чтобы лучше просмотреть всю толщу препарата.

9. Перейти от малого увеличения на большее. Для этого необходимо, передвигая препарат, поставить в центр поля зрения ту деталь объекта, которую желательно рассмотреть при большом увеличении. Запомните, что если изучаемая деталь объекта лежит не в центре, то при смене объектива она может оказаться за пределами поля зрения.

Поворачивая револьвер, поставьте объектив с большим увеличением (40х), при этом слегка приподнимите тубус (объектив большого увеличения всегда бывает длиннее) и, глядя сбоку микроскопа, осторожно, опасаясь раздавить препарат и попортить линзу, опустите тубус, пока объектив не коснется поверхности препарата, а затем, смотря в окуляр, очень медленно поднимайте его до тех пор, пока не появятся очертания предмета. Микрометрическим винтом, вращая его вправо и влево, уточните наводку на фокус.

10. Необходимо приучаться смотреть в микроскоп левым глазом, не закрывая правый, что позволяет одновременно рассматривать препарат и зарисовывать его.

Изучение живых объектов под микроскопом

При изучении с помощью микроскопа различных биологических объектов желательно по возможности прибегать к исследованию живого материала. Изучение простейших, коловраток, низших ракообразных in vivo является основным методом. Мелкие животные рассматриваются целиком. У более крупных возможно изучение отдельных изолированных органов.

Для микроскопического исследования объекты помещаются по возможности в ту же среду, в которой они живут. Чаще всего это пресная или морская вода. Для паразитов — содержимое того органа (например, кишечника), где они паразитируют. Для изолированных органов, а также для паразитов применяют физиологический раствор NaCl (для беспозвоночных — 0,6% NaCl) и раствор Рингера, который имеет следующий состав: дистиллированная H₂O — 100 см³, NaCl — 0,85 г, KCl — 0,025 г, CaCl₂ — 0,03 г. Хлористый кальций добавляют последним, так как в противном случае выпадает осадок.

При изучении многих объектов in vivo серьезным препятствием является их подвижность. Существуют различные методы преодоления этой помехи. Наиболее обычным является осторожное придавливание объекта между покровным и предметным стеклом путем отсасывания жидкости фильтровальной бумагой. Можно на предметном стекле в капле жидкости с изучаемым объектом препаровальными иглами разделить на мелкие волоконца маленький кусочек гигроскопической ваты, а затем покрыть препарат покровным стеклом.

Для замедления движения инфузорий и других мелких животных прибегают к анестезии, воздействуя высокой температурой или различными химическими анестезирующими веществами: слабыми растворами (10-15%) спирта, MgSO₄ и др. Необходимую концентрацию анестезирующих веществ всякий раз устанавливают опытным путем, а под покровное стекло их всасывают при помощи фильтровальной бумаги.

Чтобы не раздавить мелкие нежные объекты покровным стеклом, делают небольшие восковые ножки. Для этого углами покровного стекла осторожно царапают предварительно размягченный воск. Толщина ножек определяется размером изучаемого объекта.

Изучение фиксированных препаратов

В большинстве случаев при изучении зоологических объектов используются фиксированные и окрашенные препараты. В состав фиксирующих жидкостей входят сильно действующие на живую цитоплазму вещества, достаточно быстро проникающие в ткани объекта. Обычными компонентами фиксаторов являются растворы сулемы, пикриновой, хромовой или осмиевой кислот, а также уксусная кислота и некоторые соли. Ввиду токсичности фиксаторов необходимым условием работы с ними является строгое соблюдение всех установленных правил техники безопасности.

Правила фиксации, состав наиболее часто применяемых фиксаторов, а также продолжительность самого процесса фиксирования вполне доступно изложены в «Большом практикуме по зоологии беспозвоночных», авторами которого являются А. В. Иванов, Ю. И. Полянский и А. А. Стрелков (см. список литературы). В указанном учебном пособии приводятся также рекомендации по изготовлению и окрашиванию тотальных микроскопических препаратов.

Препарирование животных и зарисовка изучаемых объектов

Лучший метод изучения организма животных — исследование живого объекта, особенно наблюдение строения и жизненных отправлений животного в естественных условиях. Однако не всегда удается исследовать животное в естественных условиях. Строение отдельных частей животного, его органов и систем приходится изучать, применяя вскрытие и препарирование.

Для работы необходимы: препаровальные доски (для более крупных животных); препаровальные ванночки (для мелких животных); скальпели; пинцеты; ножницы; препаровальные иглы; булавки; лупа ручная и штативная; микроскоп (в зависимости от темы занятия).

Рис. 3 Препаровальная доска с голубем, приготовленным для вскрытия

Правила вскрытия препарирования животных

1. Вскрытие беспозвоночных животных производится со спинной стороны, позвоночных животных — с брюшной стороны.

2. Крупных позвоночных животных (например, голубь, кролик, крыса) вскрывают на специальной препаровальной доске (рис. 3); беспозвоночных и мелких позвоночных животных — в препаровальной ванночке, дно которой залито воском.

3. Вскрытие в препаровальной ванночке осуществляется под водой, если это не оговаривается особо.

4. К восковому дну ванночки вскрываемое животное прочно прикрепляют булавками, втыкая их наклонно в самые плотные и наиболее удаленные от препарируемого места части тела животного. На препаровальной доске животных привязывают шпагатом к крючкам, имеющимся на углах.

5. Для вскрытия животных используют препаровальные инструменты: скальпели, ножницы, пинцеты, препаровальные иглы.

6. При загрязнении воды в ванночке вскрытый объект следует осторожно промыть под слабой струей воды и сменить воду в ванночке.

7. Только после внимательного рассмотрения и зарисовки вскрытого животного можно удалить отпрепарированное животное.

8. После препарирования тщательно моют и обтирают инструменты, с помощью которых производилось вскрытие, и кладут их на место, указанное преподавателем. Категорически запрещается втыкать инструменты в восковое дно препаровальной ванночки.

Зарисовка изучаемых объектов

При изучении биологических объектов большое значение имеет их зарисовка. Рисование — не только средство запоминания, но и способ более углубленного изучения рассматриваемого объекта.

Прежде чем зарисовать изучаемый объект (препарат, вскрытое животное), следует внимательно изучить его и только после этого начинать зарисовку. Рисунки необходимо выполнять тщательно, отнюдь не чернильным карандашом и тем более не чернилами, а только мягким, хорошо очиненным карандашом для рисования. Рисунки должны быть четкими, крупных размеров. Рекомендуется рисовать в специальном альбоме на чертежной бумаге. Зарисовки должны сопровождаться надписями, поясняющими детали строения изучаемого объекта, указаниями:

1) с чего сделана зарисовка (тотальный препарат, микропрепарат, живой объект, таблица, схема);

2) систематического положения (тип, класс, русское и латинское названия) изучаемого животного.

Надписи делают чернилами.

Строение мелких животных или органов и тканей крупных животных зарисовывают так, как они видны под микроскопом или лупой (ни в коем случае не копировать учебную таблицу или рисунок в книге). В некоторых случаях необходимо зарисовать только внешний вид животного (клещ, скорпион, паук и др.). При вскрытии зарисовывают все системы внутренних органов (пищеварительную, нервную, выделительную и т. д.). Рекомендуется раскрашивать их цветными карандашами: например, артерии — красным, вены — синим, органы дыхания — фиолетовым или розовым, пищеварительную систему — коричневым, выделительную — зеленым, половую — оранжевым, нервную — желтым.