Микроскоппен су тамшысынан не көруге болады?

Айналамыздағы дүние жай көздің қамти алатынынан әлдеқайда бай. Таныс беттердің, мөлдір сұйықтықтардың және кеңістіктің сыртқы бостығының астарында қарапайым бақылауға қолжетімсіз тіршілік иелерінің, құрылымдар мен үдерістердің тұтас ғаламы жасырынған. Кәдімгі су тамшысы осы жасырын дүниенің ең нақты мысалдарының бірі: сырт көрінісі мүлдем мөлдір және жансыз болғанымен, ол жиі белсенділігімен қайнаған тығыз мекенделген кеңістікке айналады. Дәл осы жаңалық он жетінші ғасырда Антони ван Левенгукты таң қалдырды — ол өзі жасаған микроскопты тоған суының тамшысына бағыттап, «аңшықтар» деп атаған ұсақ тіршілік иелерін көрді. Сол кезден бері ғылым алға ілгерілеп кетті, алайда микроскоптың окулярына алғаш рет қарағандағы таңырқау азаймады.

Су тамшысындағы тіршілік қайдан пайда болады

Су тамшысының нақты тұрғындары туралы айтпас бұрын, судың неліктен соншалықты тығыз мекендейтінін түсіну керек. Жауап осы сұйықтықтың өзіндік табиғатында және биологиялық үдерістердегі рөлінде жатыр.

Су бірнеше іргелі себептермен тіршілік үшін әмбебап орта болып табылады:

• ол микроорганизмдерге қоректік орта жасай отырып, органикалық және бейорганикалық заттардың орасан санын еріте алады;
• судың беттік керілуі бактериялар мен бір жасушалы организмдер шоғырланатын тұрақты қабықшалар түзеді;
• тіпті аз мөлшердегі сұйықтықтың өзі тұтас экожүйелерді ұстап тұру үшін жеткілікті оттегі мен қоректік компоненттерді ұстай алады;
• табиғи көздерден алынған су қолайлы жағдайларда белсенді бола алатын микроорганизмдердің споралары мен цисталарын, жұмыртқаларын тасымалдайды.

Тамшының мазмұны оның шығу тегіне едәуір байланысты. Жаңбыр суы, тоған, өзен, су құбыры суы және шұңқырдан алынған сұйықтық микроскоп линзалары арқылы түбегейлі өзгеше суреттер көрсетеді.

Бактериялар — су ортасының көзге көрінбейтін иелері

Бактериялар табиғи көзден алынған кез келген су тамшысында іс жүзінде бар болады және жиі оның ең көп тұрғындары болып шығады. Олардың мөлшері соншалықты ұсақ, бақылау үшін кемінде төрт жүз еселік үлкейту қажет, ал мыңдық үлкейту одан да жақсы.

Бір үлгідегі бактериялардың пішін алуантүрлілігі тіпті тәжірибелі бақылаушыны таң қалдыра алады. Олардың арасынан жиі тізбекке немесе шоғырға бірігетін шар тәрізді жасушалар — кокктар, сондай-ақ таяқша тәрізді бациллалар мен спираль тәрізді спириллалар кездеседі. Кейбір пішіндердің қозғалысы күшті емес үлкейтуде де байқалады — талшықты бактериялар көру өрісі бойымен жылдам ауысса, басқалары баяу сырғып немесе қозғалмай тұрады.

Тұрақты су қоймаларының, түп қабаттарының және топырақ ағынының суы бактерияларға өте бай. Тоған суының бір миллилитрінде миллионнан жүз миллионға дейін бактериялық жасуша болуы мүмкін — бұл сан кез келген табиғи су қоймасының жай химиялық қосылыс емес, тірі экожүйе болып табылатынын анық түсіндіреді.

Қарапайымдар — аңшылар мен фотосинтетиктер

Қарапайымдар — бір жасушалы эукариоттық организмдер — су тамшысын бақылауды ерекше тартымды етеді. Олардың мөлшері бактериялардікінен айтарлықтай үлкен, ал мінез-құлқы жиі дерлік «жануарлар тәрізді» болып көрінеді — олар аң аулайды, қауіптен жалтарады, жарық пен химиялық сигналдарға жауап береді.

Табиғи суда жиі кездесетін қарапайымдар мыналар:

1. Амёба. Бұл тіршілік иесі тұрақты пішіннен айырылған және цитоплазманың уақытша өсінділері — жалған аяқтарды шығара отырып қозғалады. Микроскоп арқылы амёба ішінде айқын ядросы бар баяу өз контурын өзгертетін кесек ретінде көрінеді. Ол жалған аяқтарымен жемтігін қоршай отырып, бактериялар мен органикалық бөлшектерді белсенді түрде ұстайды — фагоцитоз деп аталатын үдерісті нақты уақытта бақылауға болады.
2. Кебіс инфузориясы. Ең танымал микроорганизмдердің бірі, атауын аяқ кебісінің ұлтарағын еске салатын сипаттамалық пішінінен алған. Кебіс инфузориясы бірлескен соғуы жылдам қозғалысты қамтамасыз ететін мыңдаған кірпікшемен жабылған — ол секундта өз ұзындығынан он есе артық қашықтықты еңсере алады. Кебіс инфузориясын аузындағы жыраша арқылы бактерияларды ұстап жатқанда бақылау ерекше қызықты.
3. Жасыл эвглена. Бұл таңғажайып организм өсімдіктің де, жануардың да белгілерін біріктіреді — жарықта ол хлоропласттар арқасында фотосинтездейді, ал қараңғыда дайын органикалық заттармен қоректенуге көшеді. Эвгленаны жарық көзіне бағдарлануға көмектесетін сипаттамалық қызыл көзшесі — жарыққа сезімтал мүше — бойынша оңай тануға болады. Оның судағы спираль тәрізді қозғалысы дерлік сұлу болып көрінеді.
4. Вольвокс. Бір жасушалы организмдердің бұл колониясы кейде микроскопсыз да байқалатын қуыс шарлар түзеді. Линза арқылы таңғажайып сурет ашылады — ішінде еншілес колониялар қозғалатын мөлдір шар, ал беттегі жүздеген жасуша бір мезгілде талшықтарымен соғып тұрады. Вольвокс бір жасушалыдан көп жасушалы ұйымдасуға өтудің мысалы ретінде саналады.

Дәл қарапайымдар Левенгукты бірінші таң қалдырды және дәл олар тұщы суды бақылауды биологиядан алыс адамдарға да тартымды етеді.

Балдырлар және олардың су экожүйесіндегі рөлі

Балдырлар — су экожүйелерінің басым бөлігіндегі тағам тізбектерінің негізін құрайтын фотосинтездеуші организмдер. Микроскоп арқылы олар өзінің геометриялық алуантүрлілігімен ашылады, ол жиі өз сұлулығымен таңырқатады.

Тұщы су қоймаларында кездесетін бір жасушалы балдырлардың ішінде мыналар ерекше назар аударады:

• диатомдық балдырлар немесе диатомейлер — таңғажайып симметрия мен өрнектілікті кремний сауытқа орналасқан ең сәнді микроскопиялық нысандардың бірі;
• хлорелла — пішіні жағынан кішкентай жасыл дөңгелек жасуша, биохимиясы сондай қарапайым пішінімен салыстыра алмастай күрделі;
• спирогира — әр жіпке жасыл серіппе кейпін беретін сипаттамалық спираль хлоропласттары бар жіпше балдыр;
• десмидиялық балдырлар — сәулет заңдары бойынша жасалғандай тарылу арқылы бөлінген симметриялы үлестері бар бір жасушалы организмдер.

Диатомейлер жеке атап өтуге лайықты. Олардың сауыттары — фрустулалар — математикалық дәлдікпен орналасқан ең жіңішке кеуектер қатарымен жабылған аморф кремнеземнен тұрады. Диатомейлер қайтыс болғаннан кейін олардың сауыттары түбіне шөгеді және миллиондаған жылдар ішінде диатомит деп аталатын жынысты қалыптастырады — оны сүзгілеуде, жылтыратуда және тіпті тамақ өнеркәсібінде пайдаланады.

Коловраткалар мен тихоходкалар — тіршілік ету чемпиондары

Су тамшысынан табылатын көп жасушалы организмдердің арасында коловраткалар мен тихоходкалар ерекше назар аударады. Осы екі тип тіршілік иесінің де оларды планетадағы ең төзімді өмір формаларының біріне айналдыратын таңғажайып бейімделулері бар.

Коловраткалар өз атауын денесінің алдыңғы жағындағы кірпікшелер тәжінен алды — қозғалыс кезінде ол айналып тұрған дөңгелек иллюзиясын жасайды. Микроскоп арқылы олардың мөлдір сауытын, оның ішінен ішкі мүшелер — асқазан, бұлшықеттер, жүйке түйіндері — көрінеді. Бұл ұсақ жануарлар жүз микрометрден бес жүзге дейінгі ұзындықтағы денеге сыйдырылған дифференцияланған тіндері бар толыққанды көп жасушалы организмдер болып табылады.

Тихоходкалар немесе су аюлары феноменальды төзімділігінің арқасында танымал ғылымның шынайы жұлдыздарына айналды. Олар ешқандай байқалатын зиянсыз төтеп беретіндердің бір бөлігі ғана:

• денедегі судың мөлшері үш пайызға дейін түсетін кептіруге;
• минус екі жүз жетпістен плюс жүз елу Цельсий градусына дейінгі температураларға;
• Мариана ойпатының түбіндегі қысымнан алты есе асатын қысымға;
• адам үшін мыңдаған есе өлімге әкелетін радиация дозасына;
• вакуумы мен қатты сәулеленуімен ашық ғарышқа.

Микроскоп арқылы тихоходка тырнақтары бар сегіз аяқты миниатюрлы аю ретінде көрінеді — соншалықты тартымды жаратылыс, оның бейнесі ғылым әуесқойларының сувенирлері мен футболкаларында жиі кездеседі.

Әртүрлі көздерден алынған су нені көрсетеді

Микроскоп арқылы байқалатын сурет үлгінің қайдан алынғанына байланысты түбегейлі өзгереді. Бұл әртүрлі тамшыларды салыстыруды қарапайым мектеп микроскопы бар кез келген адамға қолжетімді нақты ғылыми тәжірибеге айналдырады.

Су көзінің әрбір түрінің сипаттамалық ерекшеліктері мыналар:

1. Тоған немесе көл суы. Микроскопиялық тіршіліктің ең бай және алуантүрлі көзі — онда жоғарыда аталған организмдердің басым бөлігі бір мезгілде кездеседі. Беттік қабықшадан немесе органикалық қалдықтарға жақын түбінен алынған үлгілер ерекше бай болады. Жазда және күзде биоалуантүрлілік шыңына жетеді, ал қыста организмдердің басым бөлігінің белсенділігі күрт төмендейді.
2. Жаңбыр суы. Жаңа жиналған жауын-шашын тіршілікке таңғаларлықтай кедей — атмосфералық ылғал тек ауа ағындарымен тасымалданатын спораларды және бактерияларды ғана қамтиды. Алайда ашық ыдыста бірнеше күн тұрған су шөккен бөлшектер мен шаңнан алынған микроорганизмдермен қоныстана бастайды.
3. Су құбырының суы. Хлорлау мен сүзгілеуден кейін ол іс жүзінде стерильді болады және аз үлкейтуде бос болып көрінеді. Дегенмен ұзаққа шөккен немесе ескі құбырлардан өткен суда биоқабықша бактериялары мен кездейсоқ споралар табылады — табиғатта толық стерильділіктің мүмкін еместігін еске салатын нәрсе.
4. Аквариумдағы су. Алуантүрлі организмдердің бай және тұрақты көзі, егер аквариумда өсімдіктер болса ерекше байлығымен ерекшеленеді. Инфузориялар, коловраткалар, бір жасушалы балдырлар және бактериялар мұнда тұрақты қауымдастық қалыптастырады, оның құрамы уақыт өте өзгеріп отырады.

Әртүрлі жерлерден алынған үлгілерді салыстыру микроскопияны орта мекенінің микроқауымдастықтың түр құрамын қалай анықтайтынын бақылауға мүмкіндік беретін нақты зерттеуге айналдырады.

Бақылауға арналған препаратты қалай дұрыс дайындауға болады

Бақылаудың сапасы үлгінің қаншалықты дұрыс дайындалғанына едәуір байланысты. Бірнеше қарапайым ереже арзан мектеп микроскопымен жұмыс кезінде де нәтижені айтарлықтай жақсартуға мүмкіндік береді.

Препаратты дайындау мынадай қадамдарды қамтиды:

• бір-екі микролитр көлемдегі су тамшысын пипеткамен немесе инемен таза заттық шынының үстіне тамызады;
• жабынды шыны бұрышпен төмендетіліп, ауа көпіршіктерінсіз баяу тамшының үстіне жатуына мүмкіндік береді;
• препаратты жеңіл қысып, сұйықтықты жұқа қабатта таратқан жөн — бұл фокусировкаланғандарды жеңілдетеді;
• жылдам қозғалатын организмдерді баяулату үшін жабынды шынының жиегіне метилцеллюлоза ерітіндісінің микротамшысын қосады немесе жай препараттың жиегінен сәл кепкенге дейін күтеді;
• бақылауды аз үлкейтуден бастайды, қызықты нысандар табылғаннан кейін біртіндеп үлкенге көшеді.

Жаңа үлгілер сақталғандарға қарағанда әрдайым жақсырақ — көптеген организмдер жинаудан бірнеше сағат өткенде өледі немесе қозғалысын жоғалтады, ал дәл қозғалыс бақылауды шынайы тартымды етеді.

Микроскоп арқылы байқалатын су тамшысы — бұл тек биологиялық алуантүрліліктің демонстрациясы ғана емес, сонымен бірге аспаптарсыз адам қабылдауының іргелі шектеулілігін еске салу. Линза арқылы ашылатын дүние әрқашан болды — оны байқауға мүмкіндігіміз жоқ болды. Соңғы үш ғасырдағы микроскопияның дамуы медицинаны, экологияны, тамақ қауіпсіздігін және тіршіліктің не екені туралы түсінікті өзгертті. Кез келген мектеп оқушысы бүгін Левенгуктың тәжірибесін қайталай алады және алғашқы ашушының сол таңырқауын бастан өткізе алады — ол үшін жақын жердегі су қоймасынан бір стақан су мен қарапайым оптикалық аспап жеткілікті.