Das Winogradsky-Säule Es ist eine Vorrichtung zur Kultivierung verschiedener Arten von Mikroorganismen. Es wurde vom russischen Mikrobiologen Sergei Winogradsky erstellt. Das Wachstum von Mikroorganismen wird in der gesamten Säule geschichtet.
Die Schichtung erfolgt auf der Grundlage der Ernährungs- und Umweltanforderungen jeder Gruppe von Organismen. Hierzu werden dem Gerät verschiedene Arten von Nährstoffen und Energiequellen zugeführt..
Die Säule ist ein angereichertes Kulturmedium, in dem Mikroorganismen verschiedener Gruppen wachsen. Nach einer Reifezeit von mehreren Wochen bis zu mehreren Monaten werden diese Mikroorganismen in bestimmten Mikrohabitaten verfügbar sein.
Die entstandenen Mikrohabitate hängen vom verwendeten Material und den Wechselbeziehungen zwischen den sich entwickelnden Organismen ab.
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Sergei Winogradsky (1856-1953), der Schöpfer der Kolumne, die seinen Namen trägt, war ein russischer Mikrobiologe, der in Kiew, der heutigen Hauptstadt der Ukraine, geboren wurde. Er war nicht nur Mikrobiologe, sondern auch Experte für Ökologie und Bodenuntersuchungen.
Seine Arbeit mit schwefelabhängigen Mikroorganismen und biogeochemischen Stickstoffprozessen machte ihn bekannt. Er beschrieb viele neue Mikroorganismen, einschließlich der Gattungen Nitrosomon Y. Nitrobacter. Er war auch der Entdecker der Chemosynthese.
Unter den vielen Anerkennungen, die dieser Mikrobiologe erhalten hat, ist die Ernennung zum Ehrenmitglied der Moskauer Gesellschaft für Naturwissenschaften..
Er war auch Mitglied der französischen Akademie der Wissenschaften. 1935 erhielt er die Leeuwenhoek-Medaille, eine Anerkennung der Königlich Niederländischen Akademie der Künste und Wissenschaften. Er wurde von Louis Pasteur selbst eingeladen, Leiter der Mikrobiologie am Pasteur-Institut zu sein.
Dieses Gerät ist nichts anderes als ein Glas- oder Kunststoffzylinder, der verschiedene Materialien enthält. Der Zylinder ist bis zu einem Drittel seines Fassungsvermögens mit Schlamm oder Schlamm gefüllt, der reich an organischer Substanz ist.
Anschließend werden Cellulose und andere organische Stoffe zugesetzt, die als Quelle für organischen Kohlenstoff dienen. Als Schwefelquelle wird Calciumsulfat und Calciumcarbonat zugesetzt, um das pH-Gleichgewicht aufrechtzuerhalten. Die Säule wird mit Wasser aus einem Fluss, See, Brunnen usw. vervollständigt..
Das Gerät muss dann einige Wochen bis einige Monate unter Sonnenlicht oder künstlichem Licht gereift oder inkubiert werden. Nach dieser Zeit stabilisiert sich die Wirbelsäule und es entstehen gut definierte Mikrohabitate. Spezifische Mikroorganismen entwickeln sich in jedem Mikrohabitat entsprechend ihren besonderen Anforderungen..
Die ersten Mikroorganismen, die die Säule besiedeln, beginnen, die Elemente der Säule zu verwenden und Gase und andere Substanzen freizusetzen, die die Entwicklung anderer Spezies hemmen oder begünstigen..
Im Laufe der Zeit erzeugt die Aktivität von Mikroorganismen und abiotischen Prozessen chemische und Umweltgradienten in der gesamten Säule. Dank dessen werden verschiedene Nischen für das mikrobielle Wachstum geschaffen..
Indem diese Säule wochen- oder monatelang unter Sonnenlicht oder künstlichem Licht reifen oder inkubiert wird, werden Gradienten von Sauerstoff und Sulfiden gebildet..
Dies ermöglicht die Entwicklung eines strukturierten mikrobiellen Ökosystems mit einer Vielzahl von Mikrohabitaten. Auf diese Weise finden alle Prozesse in der Säule statt, die die Aufrechterhaltung von Nährstoffkreisläufen ermöglichen..
Der obere Bereich der Säule ist in Kontakt mit Luft am sauerstoffreichsten, der langsam nach unten diffundiert..
Gleichzeitig diffundieren die im unteren Teil der Säule, dem Produkt des Abbaus von Cellulose und Schwefelwasserstoff, erzeugten Produkte vertikal nach oben..
Die Erzeugung und Diffusion von mikrobiellen Metaboliten aufgrund der verschiedenen chemischen Gradienten führt zu einer Verteilung der Gruppen von Organismen gemäß ihren Anforderungen..
Diese Verteilung ähnelt der in der Natur festgelegten. Auf diese Weise simuliert die Winogradsky-Säule die vertikale mikrobielle Verteilung, die unter anderem in Seen und Lagunen zu finden ist..
Der untere Teil der Säule ist völlig sauerstofffrei und stattdessen reich an Schwefelwasserstoff. In diesem Bereich können anaerobe Bakterien wie Clostridium Sie bauen Zellulose ab. Durch diesen Abbau werden organische Säuren, Alkohole und Wasserstoff erhalten..
Die Metaboliten von Clostridium dienen beispielsweise als Substrat für sulfatreduzierende Spezies Desulfovibrio. Diese verwenden wiederum Sulfate oder andere Formen von teilweise oxidiertem Schwefel.
Als Endprodukt setzen sie Schwefelwasserstoff frei und sind für die hohen Konzentrationen dieses Gases am Boden der Säule verantwortlich..
Das Vorhandensein sulfatreduzierender Bakterien auf der Säule ist als dunkle Bereiche am Boden der Säule dargestellt. Oberhalb des Basalbandes erscheinen zwei flache Banden, wobei Spezies den im unteren Band erzeugten Schwefelwasserstoff verwenden. Diese beiden Banden werden von anaeroben photosynthetischen Bakterien dominiert..
Die basalste dieser Banden enthält die grünen Schwefelbakterien (Chlorbium). Die nächste Bande wird von den lila Schwefelbakterien der Gattung dominiert Chromatium. In der Nähe dieser Banden treten eisenreduzierende Bakterien auf, wie z Gallionella, Bazillus oder Pseudomonas.
Etwas höher in der Säule beginnt Sauerstoff zu erscheinen, jedoch in sehr geringen Konzentrationen. Dieser Bereich wird als mikroaerophil bezeichnet.
Hier mögen Bakterien Rhodospirillum Y. Rhodopseudomonas Sie nutzen den knappen verfügbaren Sauerstoff. Schwefelwasserstoff hemmt das Wachstum dieser mikroaerophilen Bakterien.
Die aerobe Zone ist in zwei Schichten unterteilt:
An der Schlamm-Wasser-Grenzfläche können Bakterien von Gattungen wie Beggiatoa Y. Thiothrix. Diese Bakterien können den Schwefel aus den unteren Schichten oxidieren.
Die Wassersäule ist ihrerseits von einer Vielzahl von Organismen besiedelt, darunter Cyanobakterien, Pilze und Kieselalgen..
-Die Winogradsky-Säule hat verschiedene Verwendungszwecke, unter den häufigsten sind:
-Untersuchen Sie die mikrobielle Stoffwechselvielfalt.
-Studieren Sie ökologische Sequenzen.
-Anreicherung oder Isolierung neuer Bakterien.
-Bioremediationsversuche.
-Biowasserstofferzeugung.
-Untersuchung der Einflüsse von Umweltfaktoren auf die Struktur und Dynamik der mikrobiellen Gemeinschaft und die damit verbundenen Bakteriophagen.
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