MIKÄ ON WINOGRADSKY-SARAKE JA MIHIN SE ON TARKOITETTU? - BIOLOGIA - 2026

Winogradsky sarake on laite, jota käytetään viljelyyn erilaisten mikro-organismeja. Sen on luonut venäläinen mikrobiologi Sergei Winogradsky. Mikro-organismien kasvu kerrotaan koko pylväässä.

Stratifiointi suoritetaan kunkin organismiryhmän ravinto- ja ympäristövaatimusten perusteella. Tätä varten laitteeseen toimitetaan erityyppisiä ravinteita ja energialähteitä.

Winogradsky-sarake. Otettu ja muokattu julkaisusta: UPVD-BioEcoL3-2010, Wikimedia Commons.

Pylväs on rikastettu elatusaine, jossa kasvaa eri ryhmien mikro-organismeja. Kypsytysajan jälkeen, joka voi kestää useista viikoista useisiin kuukausiin, näitä mikro-organismeja tulee saataville tietyissä mikrolaisissa elinympäristöissä.

Luotu mikrobiotyyppi riippuu käytetystä materiaalista ja kehittyvien organismien keskinäisistä suhteista.

Kuka oli Sergei Winogradsky?

Sergei Winogradsky (1856-1953), nimensä kantavan pylvään luoja, oli Kiovassa, nykyisen Ukrainan pääkaupungissa, syntynyt venäläinen mikrobiologi. Mikrobiologin lisäksi hän oli myös ekologian ja maaperätutkimuksen asiantuntija.

Hänen työnsä rikkipitoisista mikro-organismeista ja typen biogeokemiallisista prosesseista antoi hänelle suuren mainetta. Hän kuvasi lukuisia uusia mikro-organismeja, mukaan lukien Nitrosomona- ja Nitrobacter-suvut. Hän oli myös kemosynteesin löytäjä.

Tämän mikrobiologin saamien lukuisten tunnustusten joukossa nimitetään Moskovan luonnontieteellisen seuran kunniajäseneksi.

Hän oli myös Ranskan tiedeakatemian jäsen. Vuonna 1935 hän sai Leeuwenhoek-mitalin, Alankomaiden kuninkaallisen taiteen ja tieteen akatemian myöntämän tunnustuksen. Louis Pasteur kutsui hänet itse toimimaan mikrobiologian johtajana Pasteur-instituutissa.

Mikä on Winogradsky-sarake?

Tämä laite ei ole muuta kuin lasimainen tai muovisylinteri, joka sisältää erilaisia ​​materiaaleja. Sylinteri täytetään kolmannekseen kapasiteetistaan ​​orgaanisella aineella rikkaalla lietteellä tai mudalla.

Seuraavaksi lisätään selluloosaa ja mitä tahansa muuta orgaanista ainetta, joka toimii orgaanisen hiilen lähteenä. Rikkolähteenä lisätään kalsiumsulfaattia ja kalsiumkarbonaattia pH-tasapainon ylläpitämiseksi. Pylväs on täydennetty vedellä joesta, järvestä, kaivosta jne.

Laite on sitten kypsytettävä tai inkuboitava auringonvalossa tai keinotekoisessa valossa muutaman viikon tai muutaman kuukauden ajan. Sen jälkeen selkäranka vakiintuu ja hyvin määritellyt mikro-elinympäristöt muodostuvat. Jokaisessa mikroyhteisössä spesifiset mikro-organismit kehittyvät niiden erityisten vaatimusten mukaisesti.

Mitä tapahtuu selkärankaan?

Ensimmäiset pylväästä kolonisoivat mikro-organismit alkavat käyttää pylvään elementtejä ja vapauttaa kaasuja ja muita aineita, jotka estävät tai edistävät muiden lajien kehitystä.

Ajan myötä mikro-organismien ja abioottisten prosessien aktiivisuus tuottaa kemiallisia ja ympäristögradienteja pylväästä pitkin. Tämän ansiosta syntyy erilaisia ​​markkinarakoja mikrobien kasvulle.

Antamalla tämän pylvään kypsyä tai inkuboitua auringonvalossa tai keinotekoisessa valossa viikkoja tai kuukausia, muodostuu hapen ja sulfidigradienteja.

Tämä mahdollistaa jäsennellyn mikrobi-ekosysteemin kehittämisen monenlaisilla mikrobiotyypeillä. Tällä tavoin kaikki prosessit, jotka mahdollistavat ravinnejaksojen ylläpidon, tapahtuvat pylväässä.

Pylvään yläosa, joka on kosketuksissa ilman kanssa, on rikkaimmin happea, joka diffundoituu hitaasti alaspäin.

Samanaikaisesti pylvään alaosassa syntyvät tuotteet, selluloosan ja rikkivedyn hajoamistuotteet, diffundoituvat pystysuunnassa ylöspäin.

Winogradsky-sarakkeen vyöhyke

Anaerobinen vyöhyke

Mikrobisten metaboliittien muodostuminen ja diffuusio erilaisista kemiallisista gradienteista johtuen johtaa organismitryhmien jakautumiseen niiden tarpeiden mukaan.

Tämä jakauma on samanlainen kuin luonteeltaan vakiintunut. Tällä tavoin Winogradsky-sarake simuloi muun muassa järvien, laguunien vertikaalista mikrobijakaumaa.

Pylvään alaosasta puuttuu happi kokonaan ja sen sijaan se on rikas rikkivetyä. Tällä alueella anaerobiset bakteerit, kuten Clostridium, hajottavat selluloosaa. Saadaan tämän hajoamisen orgaanisia happoja, alkoholeja ja vetyä.

Clostridiumin tuottamat metaboliitit toimivat substraattina sulfaattia pelkistäville lajeille, esimerkiksi Desulfovibrio. Nämä puolestaan ​​käyttävät sulfaatteja tai muita osittain hapettuneen rikin muotoja.

Lopputuotteena ne vapauttavat rikkivetyä ja ovat vastuussa tämän kaasun korkeista pitoisuuksista pylvään pohjassa.

Sulfaattia pelkistävien bakteerien läsnäolo pylväässä esitetään pimeinä alueina pylvään pohjassa. Peruskaistan yläpuolelle ilmestyy kaksi matalaa kaistaa, lajeilla, jotka käyttävät alakaistalla tuotettua rikkivetyä. Näitä kahta vyöhykettä hallitsevat anaerobiset fotosynteettiset bakteerit.

Pohjimmiltaan näistä vyöhykkeistä sisältää vihreät rikkibakteerit (Chlorobium). Seuraavaa ryhmää hallitsevat Chromatium-suvun violetit rikkibakteerit. Näiden vyöhykkeiden lähellä esiintyy rautaa vähentäviä bakteereja, kuten Gallionella, Bacillus tai Pseudomonas.

Rikkivihreät bakteerit (Chlorobiaceae) Winogradsky-pylvään pohjassa. Valokuva: kOchstudiO, Mikrobiologie Praktikum Universität Kassel März 2007. Otettu ja muokattu osoitteesta:

Aerobinen vyöhyke

Hieman kauempana pylväästä, happea alkaa näkyä, mutta erittäin pieninä pitoisuuksina. Tätä aluetta kutsutaan mikroaerofiiliseksi.

Täällä bakteerit, kuten Rhodospirillum ja Rhodopseudomonas, hyödyntävät käytettävissä olevaa niukkaa happea. Rikkivety estää näiden mikroaerofiilisten bakteerien kasvua.

Aerobinen vyöhyke on jaettu kahteen kerrokseen:

• Niistä pohjimmiltaan, jota muta-vesiliitäntä edustaa.
• Äärimmäinen alue koostuu vesipylväästä.

Sukujen bakteerit, kuten Beggiatoa ja Thiothrix, kehittyvät muta-vesi-rajapinnalla. Nämä bakteerit voivat hapettaa rikki, joka tulee alakerroksista.

Vesipylväästä puolestaan ​​siirtää suuri monimuotoisuus organismeja, mukaan lukien sinilevät, sienet ja piimat.

Sovellukset

-Winogradsky-sarakkeessa on useita käyttötarkoituksia, joista yleisimpiä ovat:

- Tutki mikrobien metabolista monimuotoisuutta.

-Tutkimus ekologisia peräkkäin.

- Uusien bakteerien rikastaminen tai eristäminen.

-Bioremedikaatiokokeet.

- Biovetytuotanto.

- Tutki ympäristötekijöiden vaikutuksia mikrobiyhteisön rakenteeseen ja dynamiikkaan sekä niihin liittyviin bakteriofaageihin.

Viitteet

1. DC Anderson, RV Hairston (1999). Winogradsky-sarake ja biofilmit: mallit ravinteiden kiertämisen ja peräkkäisyyden opettamiseksi ekosysteemissä. Amerikan biologian opettaja.
2. DJ Esteban, B. Hysa, C. Bartow-McKenney (2015). Winogradsky-pylväiden mikrobiyhteisön ajallinen ja alueellinen jakautuminen. YKSI.
3. JP López (2008). Winogradsky-sarake. Esimerkki perusmikrobiologiasta toisen asteen laboratoriossa. Eureka -lehti luonnontieteiden opetuksesta ja levittämisestä.
4. Sergei Winogradsky. Wikipediassa. Palautettu osoitteesta en.wikipedia.org.
5. ML de Sousa, PB de Moraes, PRM Lopes, RN Montagnolli, DF de Angelis, ED Bidoia (2012). Tekstiiliväriainetta käsiteltiin valosähköisesti ja sitä valvottiin Winogradsky-pylväillä. Ympäristötekniikan tiede.
6. Winogradsky-sarake. Wikipediassa. Palautettu osoitteesta en.wikipedia.org.