Geräte zur Beobachtung

Mikroskope

Schon im Zusammenhang mit der Kultivierung wurde auf das inverse Mikroskop und das Stereomikroskop hingewiesen. Sie dienen ebenso zur Beobachtung von Diatomeen, vor allem, wenn sie sich in Petrischalen befinden. Die Anforderungen an ein inverses Mikroskop bei der Lebendbeobachtung können je nach Objekt und Beobachtungsziel verschieden sein. Höher vergrößernde Objektive, etwa mit 20- und 40-facher Vergrößerung sind oft nützlich. Für die Dokumentation empfiehlt sich ein Trinokulartubus oder ein separater Fotoausgang.

Ein Objektführer mit Halterung für Petrischalen erleichtert die Arbeit. Das ermöglicht eine gleichförmige Nachführung bei längeren Beobachtungen von Diatomeen, die sich bewegen. Markiert man mit einem Stift einen Punkt an der Unterhälfte einer Petrischale, so kann man sie immer wieder in der selben Orientierung in den Halter einlegen und Stellen wiederfinden, deren Koordinaten man notiert hat.

Will man die Bewegungsaktivität von Diatomeen über einen längeren Zeitraum beobachten, dann empfiehlt sich LED-Beleuchtung. Mit Halogenbeleuchtung und Blaufiltern ist ein brauchbares Spektrum nur schwer realisierbar. Hinzu kommt die starke Abhängigkeit der Farbtemperatur von der Lichtintensität bei Glühlampen.

Vitale Diatomeen sind gute Amplitudenobjekte und daher im Hellfeld leicht beobachtbar. Gallertstiele, die manche Cymbella sp. ausbildet, sind jedoch überwiegend Phasenobjekte. Auch die Verformung von Wasseroberflächen in der Nähe schwimmender Diatomeen lassen sich nur mit phasensensitiven Kontrastverfahren gut beobachten. Für solche Aufgaben bietet sich Phasenkontrast an. Im Prinzip ist differentieller Interferenzkontrast (DIC) wünschenswert, aber hierfür sind die favorisierten Petrischalen aus Kunststoff wegen ihrer aktiven optischen Eigenschaften nicht geeignet. Zeiss bietet das PlasDIC-Kontrasterfahren (Differentieller Interferenzkontrast für Plastikgefäße) an, bei dem eine optische Anisotropie im Material der Petrischale und im Objekt selbst nicht stören. Die Spaltblende im Kondensor kann zu streifenförmigen Artefakten führen, die ich aber für akzeptabel halte. Nachfolgend ist zum Vergleich eine Kultur mit Kolonien-bildenden Cymbella im PlasDIC und Phasenkontrast gezeigt (zum Vergrößern anklicken):

In beiden Kontrastverfahren treten die fast durchsichtigen Gallertstiele deutlich hervor. Der Eindruck ist jedoch sehr unterschiedlich. Bestimmte feine Strukturen an den Gallertstielen sind im Phasenkontrast kaum erkennbar, in PlasDIC hingegen gut.

Bei gleichen Kameraeinstellungen erfordert PlasDIC im Vergleich zum Phasenkontrast eine deutlich höhere Intensität der Beleuchtung (zusätzlicher Polarisator). Wenn man nicht über eine sehr empfindliche Kamera verfügt, ist deshalb für Langzeitaufnahmen Phasenkontrast empfehlenswert.

Seit August 2017 verwende ich ein Zeiss Axiovert A1 mit Phasenkontrast und PlasDIC. Das Mikroskop ist links zu sehen (zum Vergrößern anklicken). Vorhergehende Beiträge auf dieser Seite sind noch mit dem an anderer Stelle gezeigten Wilovert (Helmut Hund GmbH) entstanden.

Auf andere Kontrastverfahren, die ich nicht verwende, wie VAREL-Kontrast oder Hoffman-Modulationskontrast, gehe ich nicht ein.

Benötigt wird weiterhin ein aufrechtes Mikroskop, mit dem man eine höhere Auflösung erreicht. Auch hier ist die Betrachtung im Hellfeld fast immer ausreichend. Damit kann man etwa Details der Bewegung oder die Photophobie beobachten. Bei der Bestimmung von Gattung und Art anhand eines Präparats genügt im Prinzip Hellfeld, da man aber lediglich die Valven betrachtet, sind Phasenkontrast oder differentieller Interferenzkontrast (DIC) vorteilhaft. Diese Kontrastverfahren sind weiterhin erforderlich für die oben erwähnten Phasenobjekte, wie etwa Gallertstiele. Früher nutzte ich ausschließlich ein älteres Zeiss-Standard-Mikroskop für Hellfeld und Phasenkontrast mit Trinokulartubus. Hierbei war ein starkes Trockenobjektiv (z. B. 63x mit Deckglaskorrektur, NA = 0.9) und ein 100x Immersionsobjektiv hilfreich. Ende 2019 ist ein ebenfalls älteres Zeiss Axioplan hinzugekommen, das über Plan-Neofluar-Objektive und DIC verfügt. Es ist im Bild rechts oben zu sehen (zum Vergrößern anklicken).

Makroskop

Für Langzeitbeobachtungen (Langzeit-Zeitraffer) mit niedriger Vergrößerung verwende ich ein selbstgebautes Makroskop, das aus Stativ, Balgengerät, Kameraobjektiv in retro-Stellung oder Lupenobjektiv und einem Okular besteht. Man sieht das Gerät links mit aufgesetzter Videokamera und einer einfachen Beleuchtungs-einrichtung. Im Bild rechts wurde es mit einem Zeiss-Luminar (25 mm Brennweite) ausgestattet. Hierfür wird ein Adapter mit RMS-Gewinde benötigt.

Es hat sich gezeigt, dass ein solches Makroskop lichtstärker ist als ein übliches Stereomikroskop. Man kann es ohne Zusatzbeleuchtung zwischen die anderen Kulturen stellen, so dass die beobachtete Petrischale ausreichend Licht zur Vermehrung und für die Aufnahmen erhält. Die dimmbare Lampe (LED) im Fuß beleuchtet die Diatomeen in der Nacht mit wenigen Lux, was eine Beobachtung selbst in der Dunkelphase  ermöglicht.

Kamera

Auf diesen Seiten geht es primär um die Beobachtung der Bewegung von Diatomeen. Deshalb sind Videoaufnahmen besonders wichtig. Entweder setzt man eine Digitalkamera oder eine Videokamera dazu ein. Man kann sie dafür auf einem Trinokulartubus befestigen oder den Okulartubus nutzen.

Persönlich habe ich der Videokamera den Vorzug gegeben. Die Steuerung erfolgt dabei komplett am PC, Bilder und Videos sind sofort verfügbar und eine separate Stromversorgung benötigt man nicht, wenn die Videokamera einen USB-Anschluss besitzt. Eine Videokamera mit USB 3 Schnittstelle ermöglicht eine ausreichende Framerate.

Sonstige Hardware

Je nach Beobachtung können noch kleine Hilfseinrichtungen benötigt werden. Darauf wird an entsprechender Stelle eingegangen.

Software

Hier sei nur auf die Software verwiesen, die bei vielen Aufnahmen wichtig ist. Neben Treibern, Capture-Software des Kameraherstellers und Codecs sind dies:

• VirtualDub (www.virtualdub.org) wird verwendet zur Herstellung eines Videos aus Einzelbildern und zur Bearbeitung von Videosequenzen.
• Fiji (www.fiji.sc) ist ein universelles Werkzeug für diverse Bildbearbeitungen und Bildanalysen.

 Auf spezifische Software etwa zum Verfolgen von Bewegungen wird an passender Stelle verwiesen.

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