KAS YRA WINOGRADSKY SKILTIS IR KAM JI SKIRTA? - BIOLOGIJA - 2025

Winogradsky stulpelis yra aparatai naudojami įvairių tipų mikroorganizmų auginimui. Jį sukūrė rusų mikrobiologas Sergejus Winogradsky. Mikroorganizmų augimas bus stratifikuotas visoje kolonėlėje.

Stratifikacija atliekama atsižvelgiant į kiekvienos organizmų grupės mitybos ir aplinkos reikalavimus. Tam prietaisui tiekiamos įvairių rūšių maistinės medžiagos ir energijos šaltiniai.

Winogradskio stulpelis. Paimta ir redaguota iš: „UPVD-BioEcoL3-2010“, iš „Wikimedia Commons“.

Stulpelis yra praturtinta terpė, kurioje augs įvairių grupių mikroorganizmai. Po brandinimo laikotarpio, kuris gali trukti nuo kelių savaičių iki kelių mėnesių, šie mikroorganizmai taps prieinami konkrečiose mikrobiotikose.

Susikurtos mikrobūdos priklausys nuo naudojamos medžiagos ir organizmų, kurie vystosi, tarpusavio ryšių.

Kas buvo Sergejus Winogradskis?

Kolonėlės, kuri pavadinta jo vardu, kūrėjas Sergejus Winogradskis (1856–1953) buvo rusų mikrobiologas, gimęs Kijeve, dabartinėje Ukrainos sostinėje. Be mikrobiologo, jis taip pat buvo ekologijos ir dirvožemio tyrimų ekspertas.

Jo darbas su nuo sieros priklausomais mikroorganizmais ir azoto biogeocheminiai procesai suteikė jam didelį garsumą. Jis aprašė daugybę naujų mikroorganizmų, įskaitant „Nitrosomona“ ir „Nitrobacter“ gentis. Jis taip pat buvo chemosintezės atradėjas.

Tarp daugybės šio mikrobiologo pripažinimo minimas Maskvos gamtos mokslų draugijos garbės nariu.

Jis taip pat buvo Prancūzijos mokslų akademijos narys. 1935 m. Jis gavo Leeuwenhoek medalį, kurį pripažino Nyderlandų Karališkoji menų ir mokslų akademija. Pats Louisas Pasteuras jį pakvietė būti Pasteuro instituto mikrobiologijos vadovu.

Kas yra Winogradsky stulpelis?

Šis prietaisas yra ne kas kita, kaip stiklinis ar plastikinis cilindras, kuriame yra skirtingų medžiagų. Balionas iki trečdalio savo talpos užpildomas dumblu ar purvu, kuriame gausu organinių medžiagų.

Vėliau pridedama celiuliozė ir visos kitos organinės medžiagos, kurios tarnaus kaip organinės anglies šaltinis. Kaip sieros šaltinis pridedamas kalcio sulfatas ir kalcio karbonatas, kad būtų išlaikytas pH balansas. Kolona užbaigiama vandeniu iš upės, ežero, šulinio ir kt.

Tada prietaisas turi būti brandinamas arba inkubuojamas saulės ar dirbtinėje šviesoje nuo kelių savaičių iki kelių mėnesių. Po to stuburas stabilizuojasi ir susidaro aiškiai apibrėžtos mikrohabitacijos. Kiekviename mikroorganizme specifiniai mikroorganizmai vystysis pagal jų specifinius reikalavimus.

Kas vyksta stubure?

Pirmieji koloniją kolonizuojantys mikroorganizmai pradės naudoti kolonėlės elementus ir išskiria dujas bei kitas medžiagas, kurios slopins ar skatins kitų rūšių vystymąsi.

Laikui bėgant, mikroorganizmų veikla ir abiotiniai procesai sukels cheminius ir aplinkos gradientus išilgai kolonėlės. Dėl to bus sukurtos įvairios nišos mikrobams augti.

Leisdamas šiai kolonai subręsti ar inkubuotis saulės ar dirbtinėje šviesoje keletą savaičių ar mėnesių, susidaro deguonies ir sulfidų gradientai.

Tai leidžia sukurti struktūrizuotą mikrobų ekosistemą su įvairiausiomis mikrobiotomis. Tokiu būdu stulpelyje vyksta visi procesai, kurie leidžia palaikyti maistinių medžiagų ciklus.

Viršutinis kolonėlės plotas, liečiamas su oru, bus turtingiausias deguonimi, kuris lėtai difunduosis žemyn.

Tuo pačiu metu produktai, susidarantys apatinėje kolonėlės dalyje, celiuliozės ir vandenilio sulfido skilimo produktas, difuziškai pasiskirstys aukštyn.

Winogradskio kolonėlės zonavimas

Anaerobinė zona

Mikrobinių metabolitų susidarymas ir pasklidimas dėl įvairių cheminių gradientų sukelia organizmų grupių pasiskirstymą pagal jų poreikius.

Šis pasiskirstymas yra panašus į nusistovėjusį gamtoje. Tokiu būdu Winogradsky skiltis imituoja vertikalų mikrobų pasiskirstymą, aptinkamą ežeruose, mariose ir kt.

Apatinėje kolonėlės dalyje nėra deguonies, joje gausu vandenilio sulfido. Šioje srityje celiuliozę skaido anaerobinės bakterijos, tokios kaip Clostridium. Gaunamas šio skaidymo produktas - organinės rūgštys, alkoholiai ir vandenilis.

„Clostridium“ gaminami metabolitai yra substratas redukuojančioms medžiagoms, pvz., Desulfovibrio. Jie, savo ruožtu, naudoja sulfatus ar kitas iš dalies oksiduotos sieros formas.

Kaip galutinis produktas jie išskiria vandenilio sulfidą ir yra atsakingi už didelę šių dujų koncentraciją kolonėlės pagrinde.

Sulfato redukuojančių bakterijų buvimas ant kolonėlės parodomas kaip tamsios vietos kolonėlės bazėje. Virš bazinės juostos iškyla dvi negilios juostos, kuriose yra vandenilio sulfido, gaminamo apatinėje juostoje. Šiose dviejose juostose dominuoja anaerobinės fotosintezės bakterijos.

Pagrindinėje iš šių juostų yra žaliosios sieros bakterijos (Chlorobium). Kitoje juostoje dominuoja violetinės sieros bakterijos, priklausančios Chromatium genčiai. Šalia šių juostų atsiranda bakterijų, kurios mažina geležį, pavyzdžiui, Gallionella, Bacillus ar Pseudomonas.

Sieros žaliosios bakterijos (Chlorobiaceae) Winogradsky kolonėlės apačioje. Nuotrauka iš: „kOchstudiO“, „Mikrobiologie Praktikum Universität Kassel März 2007.“ Paimta ir redaguota iš: https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Green_d_winogradsky.jpg.

Aerobinė zona

Šiek tiek toliau kolonoje pradeda pasirodyti deguonis, bet labai mažose koncentracijose. Ši sritis vadinama mikroaerofiline.

Čia tokios bakterijos, kaip Rhodospirillum ir Rhodopseudomonas, naudojasi negausiu deguonimi. Vandenilio sulfidas slopina šių mikroaerofilinių bakterijų augimą.

Aerobinė zona yra padalinta į du sluoksnius:

• Pats baziškiausias iš jų, atstovaujamas purvo ir vandens sąsaja.
• Atokiausią plotą sudaro vandens kolona.

Dumblo ir vandens sąsajoje vystosi tokių genčių bakterijos kaip Beggiatoa ir Thiothrix. Šios bakterijos gali oksiduoti sierą, gaunamą iš apatinių sluoksnių.

Savo ruožtu vandens koloną kolonizuoja daugybė organizmų, įskaitant melsvabakterius, grybelius ir diatomas.

Programos

-Winogradskio stulpelis naudojamas įvairiai, dažniausiai:

- Ištirkite mikrobų metabolinę įvairovę.

- Studijuokite ekologinę paveldėjimą.

- Naujų bakterijų praturtinimas ar išskyrimas.

-Bioremediacijos testai.

-Biohidrogeno generavimas.

- Ištirti aplinkos veiksnių įtaką mikrobų bendruomenės struktūrai ir dinamikai bei susijusiems bakteriofagams.

Nuorodos

1. DC Andersonas, R. V. Hairstonas (1999). Stulpelis „Winogradsky“ ir biofilmai: maistingųjų medžiagų ciklo ir eilės ekosistemoje mokymo modeliai. Amerikos biologijos mokytojas.
2. DJ Esteban, B. Hysa, C. Bartow-McKenney (2015). Laiko ir erdvės Winogradskio kolonų mikrobų bendruomenės pasiskirstymas. VIENAS.
3. JP López (2008). Winogradskio kolona. Pagrindinės mikrobiologijos pavyzdys vidurinio ugdymo laboratorijoje. Žurnalas „Eureka“ apie mokslo mokymą ir sklaidą.
4. Sergejus Winogradskis. Vikipedijoje. Atkurta iš en.wikipedia.org.
5. ML de Sousa, PB de Moraes, PRM Lopes, RN Montagnolli, DF de Angelis, ED Bidoia (2012). Tekstilės dažai apdoroti fotoelektrolitiškai ir stebimi Winogradsky kolonomis. Aplinkos inžinerijos mokslas.
6. Winogradskio stulpelis. Vikipedijoje. Atkurta iš en.wikipedia.org.