Winogradsky-søjlen



Den information, vi har kunnet samle om Winogradsky-søjlen, er blevet omhyggeligt gennemgået og struktureret for at gøre den så nyttig som muligt. Du er sandsynligvis kommet her for at finde ud af mere om Winogradsky-søjlen. På internettet er det let at fare vild i et virvar af sider, der taler om Winogradsky-søjlen, men som ikke giver dig det, du gerne vil vide om Winogradsky-søjlen. Vi håber, at du vil fortælle os i kommentarerne, om du kan lide det, du har læst om Winogradsky-søjlen nedenfor. Hvis de oplysninger om Winogradsky-søjlen, som vi giver dig, ikke er hvad du søgte, så lad os det vide, så vi kan forbedre denne hjemmeside dagligt.

.

Den Winogradsky kolonne , Russisk biolog Sergei Winogradsky (1856-1953), er en mini-økosystem baseret på svovlkredsløbet og som gør det muligt at fremhæve den mikrobielle aktivitet i jorden i en kolonne beriget med råmaterialer.

Generel

De biogeokemiske cyklusser land er fænomener, der er vanskelige at forstå, især ved de mange forskellige udvekslinger mellem terrestriske rum (biosfære, atmosfære, lithosfære, hydrosfære) og de involverede organisationers rolle. Winogradsky-søjlen er en enkel og let at bygge model til analyse og bedre forståelse af kompleksiteten af ​​disse interaktioner.

Ifølge S. Winogradsky skal "mikrofloraens funktion ikke betragtes som summen af ​​individuelle aktiviteter, men som et selvregulerende kollektives arbejde" . Faktisk skyldes udviklingen af ​​dette systems mikrobielle liv de mange interaktioner mellem disse organismer og deres afhængighed af hinanden, uden hvilken dette reducerede økosystem ikke ville overleve.

Princip

Princippet er baseret på den successive udvikling af forskellige bakterietyper (fotoorganotrofer, heterotrofer, kemolitotrofer) afhængigt af hinanden i de forskellige lag af søjlen. De forskellige mikrobielle lag er iscenesat i flere faser:

  • Anaerobe heterotrofe bakterier nedbryder kulstofholdige forbindelser (cellulose) til dannelse af fedtsyrer, som er en kilde til kulstof til sulfatreducerende bakterier.
  • Sulfatorreducerende bakterier bruger sulfater som elektronacceptorer og reducerer dem til svovl. Sidstnævnte udgør en kilde til brint for de anaerobe svovlholdige bakterier for at udføre fotosyntese og tillade dem at starte svovlcyklussen for de fotosyntetiske svovlbakterier.

Udstyr

For at lave en Winogradsky-kolonne skal du:

  • et sort mudder (fordi det er rigt på jernsulfid) fra f.eks. en tørvemose;
  • stillestående vand (fra f.eks. en sump);
  • to 100 ml reagensglas og bægerglas;
  • cellofanpapir;
  • stykker filterpapir, omrørere, gummiarmbånd;
  • en lyskilde (helst rød i farve);
  • to polyvitamin kapsler;
  • flere løsninger: natriumhydrogencarbonat (NaHCO 3 ), calciumcarbonat (CaCO 3 ), calcium sulfate (CaSO 4 ), ammoniumchlorid (NH 4 Cl);
  • en phosphatbufferopløsning pH 7,3.

For at fremstille denne bufferopløsning er det nødvendigt at fremstille en opløsning af vandfrit dinatriumhydrogenphosphat (dvs. 9,47  g Na2HPO4 pr. Liter) og en opløsning af kaliumdihydrogenphosphat (dvs. 9,08  g KH2PO4 pr. Liter). Derefter 143 ml Na2HPO4 blandet med 57 ml KH 2 PO 4 til opnåelse af en pH-værdi på 7,3.

Protokol

For at opnå et miljø, der er gunstigt for udviklingen af ​​forskellige bakterier, er det nødvendigt at forsøge at rekonstituere et ideelt miljø ved at indbringe forbindelser, der er vigtige for deres vækst. Først skal du tilføje fosfatbuffer til opslæmningen. Derefter skal du lægge slam i to reagensglas, det ene indeholder fire gram calciumsulfat (for at tillade de lilla og grønne svovlholdige bakterier at vokse) og det andet indeholder fire gram calciumcarbonat (så bakterierne, der ikke er svovlholdige, kan dyrke). Det er nødvendigt, at slammet når 7,5  cm i de to reagensglas, så det er nødvendigt at blande et bægerglas for at homogenisere.

Eksperimentet udføres på samme måde for de to teststykker:

  • Oprindeligt er det nødvendigt at placere cirka tyve stykker filterpapir i bunden af ​​reagensglasset og hælde blandingen, udført tidligere, til en højde på 7,5  cm . I bægerglasset, der indeholder den resterende opslæmning, tilsættes 0,2  g natriumhydrogencarbonat, 0,1  g ammoniumchlorid og indholdet af polyvitamin-kapslen. Bland alt forsigtigt for at fjerne luften i blandingen og fuldfør reagensglasset med det, indtil den samlede højde er 15  cm . Det er nødvendigt at omblande søjlen for fuldstændigt at eliminere luften og opnå et anaerobt medium.
  • Dernæst skal søjlen kompletteres med neutral opslæmning op til 2,5  cm fra kanten af ​​reagensglasset og blandes forsigtigt for at fjerne luftbobler. Kolonnen skal hvile i en halv time.

Efter stående er to faser synlige, et fast stof og en væske. Sidstnævnte bør ikke være større eller mindre end 1  cm . Det er derfor nødvendigt at fjerne eller tilføje vand i overensstemmelse hermed.

  • For at afslutte skal du bare dække kolonnens åbning med cellofanpapir og omgive den med en gummirem for at holde den på plads. Søjlen skal placeres i nærheden af ​​et vindue eller nær den røde lampe og stå i seks uger ved stuetemperatur.

Det er muligt at gentage eksperimentet og lægge kolonnerne i mørke. Dette gør det muligt at bestemme de fototrofiske bakteriekolonier efter sammenligning med de andre søjler i kontakt med lyset.

Vigtigste reaktioner

Cellulosen i filterpapiret fremmer først hurtig mikrobiel vækst, som hurtigt nedbryder iltet, der er til stede i sedimentet og i vandsøjlen. Kun toppen af ​​søjlen forbliver ventileret, fordi iltet diffunderer meget langsomt ned i vandet.

Visse arter af bakterier, såsom Clostridium, som nedbryder cellulose, begynder at vokse, når iltet, der er til stede i sedimentet, er udtømt. Alle Clostridium-arter er strengt anaerobe, men de kan overleve som sporer under aerobe forhold. De nedbryder cellulose til glukose og fermenterer glukosen til energi. Derefter produceres en række enkle organiske forbindelser (ethanol, eddikesyre, ravsyre osv.) Samt fermenteringsprodukter.

Bakterier som Desulfovibrio kan bruge disse fermenteringsprodukter til anaerob respiration ved anvendelse af sulfat eller andre delvist oxiderede former for svovl (f.eks. Thiosulfat) som den endelige elektronacceptor. De genererer store mængder H2S gennem denne proces. H2S reagerer med jern i sedimentet og producerer sort jernsulfid. Imidlertid diffunderer nogle af H2S op i vandsøjlen, hvor den bruges af andre organismer.

Diffusion af H2S indeholdt i sedimenterne i vandsøjlen gør det muligt for fotosyntetiske svovlholdige bakterier at vokse. De bruger kuldioxid som en kuldekilde og hydrogensulfid som en kilde til brint til fotosyntese. Imidlertid producerer disse bakterier ikke ilt under fotosyntese, fordi de ikke bruger vand som reduktionsmiddel, men snarere H2S. De forenklede ligninger nedenfor viser forskellen mellem reaktionerne ved fotosyntese i planter og fotosyntetiske bakterier:

6 CO2 + 6 H20 = C6H12O6 + 6 O2 (fotosyntese af planter)

6 CO2 + 6 H2S = C6H12O6 + 6 S (anaerob bakteriel fotosyntese)

Faktisk er den afbalancerede ligning: 6 CO2 + 12 H2S = C6H12O6 + 6 H2O + 12S Disse bakterier kan også producere sulfat anvendt af sulfatreducerende bakterier.

Der er to hovedkategorier af anaerobe fotosyntetiske svovlholdige bakterier: grøn og lilla.

  • Grønne bakterier som Chlorobium modstår de toksiske virkninger af hydrogensulfid godt, så de kan vokse på dybere niveauer i søjlen. De danner grønne pletter på overfladen af ​​slammet.
  • I modsætning hertil vokser de lilla bakterier, der er mindre tolerante over for hydrogensulfid, højere op i søjlen og danner lilla og lilla pletter.

Højere i søjlen vokser lilla, ikke-svovlholdige bakterier og danner lyse røde, rustne pletter. Disse er især arten af ​​Rhodopseudomonas Rhodospirillum og Rhodomicrobium. Disse bakterier trives under anaerobe forhold og får deres energi fra fotosyntese. Imidlertid bruger de organiske syrer som en kilde til kulstof til cellesyntese. De kaldes derfor fotoorganotrofe. Disse organiske syrer, de bruger, er fermenteringsprodukterne fra andre anaerobe bakterier (f.eks. Clostridium sp.). Model: Jim Deacon

Bakterier i Winogradsky-søjlen

Inden i søjlen vil de forskellige tilstedeværende bakterier gribe ind på forskellige tidspunkter af den nedværdigende cyklus, og hver producerer forbindelser, der gør det muligt at starte andre bakteriers cyklus. Således forekommer en række reaktioner svarende til de forskellige cyklusser af grundlæggende materialer, der forekommer i de øverste lag af jorden.

Anaerobe heterotrofe bakterier, såsom Clostridium-slægten, er de første til at udvikle sig: det er dem, der nedbryder cellulose for at opnå energi. Disse Desulfovibrio indleder svovlcyklussen for fotosyntetiske svovlbakterier ved at producere hydrogensulfid (H2S). Hydrogensulfid er derfor en forbindelse, der stratificerer de forskellige bakterier i henhold til deres personlige resistens.

Vi finder i den højere del af søjlen ikke-svovlholdige bakterier (H2S hæmmer dem) lilla som Rhodospirillum eller Rhodobacter, de siges at være fotoorganotrofe, da de kun kan fotosyntetisere i nærværelse af organisk kulstof. I den apikale del af søjlen udvikler kemilitotrofe svovlholdige bakterier, ligesom Beggiatoa eller Thiobacilius, de er ikke fotosyntetiske, men alligevel autotrofe og oxiderer H2S, mens de assimileres med CO2. De er ansvarlige for omdannelsen af ​​sulfider til sulfater gennem svovltrinnet. Dette nulstiller svovlcyklussen.

Endelig kan cyanobakterier, eukaryote alger eller protozoer findes i den aerobe del af søjlen, men senere, da deres udviklingstid er længere end bakterierne.

Oversigtstabel

Bakteriers art og rækkefølge

vigtigste

Ressource

energisk

Reaktion

knytte

Trofisk type Miljømæssige forhold
Clostridium cellulose cellulose → glukose (oxidation) heterotrof Anaerob
Desulfovibrio Brint

og sulfat

sulfater → brint

sulfid (H2S)

kemilitotrof Anaerob

aerotolerant

Chlorobium Brint

sulfat og lys

H2S → svovl

uopløselige og sulfater

fotolitotrof Anaerob
Kromatium Brint

sulfat og lys

H2S → svovl

uopløselige og sulfater

fotolitotrof Anaerob
Rhodospirillum Lys og

organisk kulstof (glukose)

fotosyntese fotoorganotrofisk Anaerob
Beggiatoa CO2 Oxidation

H2S → svovl

kemilitotrof Anaerob

valgfri

Thiobacilius CO2 Oxidation

H2S → svovl

kemilitotrof Aerob

Se også

Relaterede artikler

Vi håber, at de oplysninger, vi har indsamlet om Winogradsky-søjlen, har været nyttige for dig. Hvis det er tilfældet, så glem ikke at anbefale os til dine venner og familie, og husk, at du altid kan kontakte os, hvis du har brug for os. Hvis du på trods af vores bestræbelser mener, at det, vi har leveret om _title, ikke er helt korrekt, eller at vi bør tilføje eller rette noget, vil vi være taknemmelige, hvis du vil give os besked. At give den bedste og mest omfattende information om Winogradsky-søjlen og ethvert andet emne er essensen af denne hjemmeside; vi er drevet af den samme ånd, som inspirerede skaberne af Encyclopedia Project, og derfor håber vi, at det, du har fundet om Winogradsky-søjlen på denne hjemmeside, har hjulpet dig med at udvide din viden.

Opiniones de nuestros usuarios

Kate Andresen

Meget interessant denne artikel om Winogradsky-søjlen

Bente Persson

Dette indlæg om Winogradsky-søjlen var lige, hvad jeg ville finde., Min far udfordrede mig til at lave Winogradsky-søjlen., Min far udfordrede mig til at lave en Winogradsky-søjlen

Daniel Petersen

For dem som mig, der søger oplysninger om Winogradsky-søjlen, er dette et meget godt valg., God artikel om Winogradsky-søjlen, Godt indlæg