ما هو العمود WINOGRADSKY وما هو؟ - مادة الاحياء - 2026

في العمود Winogradsky هو جهاز يستخدم لزراعة أنواع مختلفة من الكائنات الحية الدقيقة. تم إنشاؤه من قبل عالم الأحياء الدقيقة الروسي سيرجي فينوغرادسكي. سيتم تقسيم نمو الكائنات الحية الدقيقة في جميع أنحاء العمود.

يتم التقسيم الطبقي على أساس المتطلبات الغذائية والبيئية لكل مجموعة من الكائنات الحية. لهذا الغرض ، يتم توفير أنواع مختلفة من العناصر الغذائية ومصادر الطاقة للجهاز.

عمود Winogradsky. مأخوذة وتحرير من: UPVD-BioEcoL3-2010 ، من ويكيميديا ​​كومنز.

العمود عبارة عن وسط استزراع مخصب ، حيث ستنمو الكائنات الحية الدقيقة من مجموعات مختلفة. بعد فترة النضج التي يمكن أن تستمر من عدة أسابيع إلى عدة أشهر ، ستصبح هذه الكائنات الحية الدقيقة متاحة في موائل دقيقة محددة.

سوف تعتمد الكائنات الدقيقة التي تم إنشاؤها على المواد المستخدمة والعلاقات المتبادلة بين الكائنات الحية التي تتطور.

من كان سيرجي فينوغرادسكي؟

كان سيرجي فينوغرادسكي (1856-1953) ، مؤلف العمود الذي يحمل اسمه ، عالمًا ميكروبيولوجيًا روسيًا وُلد في كييف ، عاصمة أوكرانيا الحالية. إلى جانب كونه عالم ميكروبيولوجي ، كان أيضًا خبيرًا في علم البيئة ودراسة التربة.

أعطاه عمله مع الكائنات الحية الدقيقة المعتمدة على الكبريت والعمليات الكيميائية الجيولوجية الحيوية للنيتروجين شهرة كبيرة. ووصف العديد من الكائنات الحية الدقيقة الجديدة ، بما في ذلك جنس Nitrosomona و Nitrobacter. كما كان مكتشف التخليق الكيميائي.

من بين العديد من الاعترافات التي حصل عليها عالم الأحياء المجهرية هذا ، تم اختياره كعضو فخري في جمعية موسكو للعلوم الطبيعية.

كما كان عضوًا في الأكاديمية الفرنسية للعلوم. في عام 1935 حصل على وسام ليوينهوك ، وهو تقدير منحته الأكاديمية الملكية الهولندية للفنون والعلوم. تمت دعوته من قبل لويس باستور نفسه ليكون رئيس قسم الأحياء الدقيقة في معهد باستير.

ما هو عمود Winogradsky؟

هذا الجهاز ليس أكثر من أسطوانة زجاجية أو بلاستيكية تحتوي على مواد مختلفة. تمتلئ الاسطوانة حتى ثلث سعتها بالحمأة أو الطين الغني بالمواد العضوية.

بعد ذلك ، يتم إضافة السليلوز وأي مادة عضوية أخرى ، والتي ستكون بمثابة مصدر للكربون العضوي. كمصدر للكبريت ، يتم إضافة كبريتات الكالسيوم وإضافة كربونات الكالسيوم للحفاظ على توازن الأس الهيدروجيني. العمود مكتمل بمياه نهر ، بحيرة ، بئر ، إلخ.

يجب بعد ذلك نضج الجهاز أو تحضينه تحت أشعة الشمس أو الضوء الاصطناعي لمدة تتراوح من بضعة أسابيع إلى بضعة أشهر. بعد ذلك الوقت ، يستقر العمود الفقري ويتم إنشاء الموائل الدقيقة المحددة جيدًا. في كل موائل دقيقة سوف تتطور الكائنات الحية الدقيقة المحددة وفقًا لمتطلباتها الخاصة.

ماذا يحدث في العمود الفقري؟

ستبدأ الكائنات الدقيقة الأولى التي استعمرت العمود في استخدام عناصر العمود وإطلاق الغازات والمواد الأخرى التي من شأنها أن تمنع أو تساعد على تطوير الأنواع الأخرى.

مع مرور الوقت ، سينتج نشاط الكائنات الحية الدقيقة والعمليات اللاأحيائية تدرجات كيميائية وبيئية على طول العمود. بفضل هذا ، سيتم إنشاء منافذ مختلفة لنمو الميكروبات.

من خلال السماح لهذا العمود بالنضوج أو الاحتضان تحت ضوء الشمس أو الضوء الاصطناعي لأسابيع أو شهور ، يتم تكوين تدرجات من الأكسجين والكبريتيد.

هذا يسمح بتطوير نظام بيئي ميكروبي منظم مع مجموعة واسعة من الموائل الدقيقة. بهذه الطريقة ، تتم جميع العمليات التي تسمح بالحفاظ على دورات المغذيات في العمود.

ستكون المنطقة العلوية من العمود ، الملامسة للهواء ، هي الأغنى بالأكسجين ، والتي ستنتشر ببطء نحو الأسفل.

في موازاة ذلك ، ستنتشر المنتجات المتولدة في الجزء السفلي من العمود ، وهي نتاج تحلل السليلوز وكبريتيد الهيدروجين ، عموديًا لأعلى.

تقسيم عمود Winogradsky

المنطقة اللاهوائية

ينتج عن إنتاج ونشر المستقلبات الميكروبية ، بسبب التدرجات الكيميائية المختلفة ، توزيع مجموعات من الكائنات الحية وفقًا لمتطلباتها.

هذا التوزيع مشابه للتوزيع الموجود في الطبيعة. بهذه الطريقة ، يحاكي عمود Winogradsky التوزيع الميكروبي الرأسي الموجود في البحيرات والبحيرات وغيرها.

الجزء السفلي من العمود خالي تمامًا من الأكسجين وبدلاً من ذلك غني بكبريتيد الهيدروجين. في هذه المنطقة ، تعمل البكتيريا اللاهوائية مثل المطثية على تحلل السليلوز. يتم الحصول على نتاج هذا التحلل الأحماض العضوية والكحول والهيدروجين.

تعمل المستقلبات التي تنتجها كلوستريديوم كركيزة لأنواع تقليل الكبريتات ، مثل ديسولفوفيبريو. وهذه بدورها تستخدم الكبريتات أو أشكال أخرى من الكبريت المؤكسد جزئيًا.

كمنتج نهائي ، يطلقون كبريتيد الهيدروجين ويكونون مسؤولين عن التركيزات العالية لهذا الغاز في قاعدة العمود.

يظهر وجود البكتيريا التي تقلل الكبريتات على العمود كمناطق مظلمة في قاعدة العمود. فوق النطاق الأساسي ، يظهر شريطان ضحلان ، مع الأنواع التي تستخدم كبريتيد الهيدروجين المنتج في النطاق السفلي. هذه العصابات تهيمن عليها البكتيريا اللاهوائية الضوئية.

تحتوي معظم هذه العصابات القاعدية على بكتيريا الكبريت الأخضر (الكلوروبيوم). الفرقة التالية تهيمن عليها بكتيريا الكبريت الأرجواني من جنس الكروماتيوم. بالقرب من هذه العصابات ، تظهر البكتيريا التي تقلل من الحديد ، مثل Gallionella أو Bacillus أو Pseudomonas.

بكتيريا الكبريت الخضراء (Chlorobiaceae) في الجزء السفلي من عمود Winogradsky. الصورة من: kOchstudiO، Mikrobiologie Praktikum Universität Kassel März 2007. مأخوذة وتحررت من:

منطقة هوائية

بعيدًا قليلاً عن العمود ، يبدأ الأكسجين في الظهور ، ولكن بتركيزات منخفضة جدًا. هذه المنطقة تسمى microaerophilic.

هنا ، تستفيد البكتيريا مثل Rhodospirillum و Rhodopseudomonas من نقص الأكسجين المتاح. كبريتيد الهيدروجين يمنع نمو هذه البكتيريا الميكروية.

تنقسم المنطقة الهوائية إلى طبقتين:

• معظمها القاعدية ، ممثلة بواجهة الطين والمياه.
• تتكون المنطقة الخارجية من عمود الماء.

تتطور البكتيريا من أجناس مثل Beggiatoa و Thiothrix في واجهة الطين والمياه. يمكن لهذه البكتيريا أكسدة الكبريت القادم من الطبقات السفلية.

العمود المائي ، من جانبه ، مستعمر من قبل مجموعة كبيرة ومتنوعة من الكائنات الحية ، بما في ذلك البكتيريا الزرقاء والفطريات والدياتومات.

التطبيقات

-عمود وينوجرادسكي له استخدامات مختلفة ، من بين أكثرها شيوعًا:

- التحقيق في التنوع الأيضي الميكروبي.

- دراسة التعاقب البيئي.

- تخصيب أو عزل بكتيريا جديدة.

- اختبارات المعالجة الحيوية.

- توليد الهيدروجين الحيوي.

-دراسة تأثير العوامل البيئية على بنية المجتمع الميكروبي وديناميكياته وما يرتبط بها من عاثيات.

المراجع

1. دي سي أندرسون ، آر في هايرستون (1999). عمود Winogradsky والأغشية الحيوية: نماذج لتدريس دورة المغذيات والتعاقب في نظام بيئي. مدرس الأحياء الأمريكي.
2. دي جي إستيبان ، ب.هيسا ، سي بارتو-ماكيني (2015). التوزيع الزماني والمكاني للمجتمع الميكروبي لأعمدة فينوغرادسكي. بلوس واحد.
3. جي بي لوبيز (2008). عمود Winogradsky. مثال على علم الأحياء الدقيقة الأساسي في مختبر التعليم الثانوي. مجلة يوريكا حول تدريس العلوم ونشرها.
4. سيرجي فينوغرادسكي. على ويكيبيديا. تعافى من en.wikipedia.org.
5. ML de Sousa و PB de Moraes و PRM Lopes و RN Montagnolli و DF de Angelis و ED Bidoia (2012). تمت معالجة صبغة النسيج كهربائيا ومراقبتها بواسطة أعمدة Winogradsky. علوم الهندسة البيئية.
6. عمود Winogradsky. على ويكيبيديا. تعافى من en.wikipedia.org.