Колонна Виноградского

Раньше мы рассматривали тему “Хемосинтез или как удобрения производятся в живой почве” и вышли на имя малоизвестного в России, но очень известного в мире русского ученого Виноградского Сергея Николаевича. Сегодня продолжим знакомство и рассмотрим колонну которую весь мир называет его именем.

Автор: Георгий Афанасьев

Что бы понять как устроена жизнь в почве и что человек разрушает вмешиваясь с плугом и химическими удобрениями посмотрим на модель – под названием колонна Виноградского. Как я понимаю, колонна Виноградского представляет собой реактор для микроорганизмов с последовательным изменением условий существования. В верхней части много света и кислорода а в нижней части нет света и много серы.

Изготовить такую настольную модель можно самому.

Принцип простой – в высокую прозрачную емкость помещают грязь со дна мелкого озерца, ручейка в которую подмешивают источник углерода и источник серы. Оставляют на некоторое время и получают четко стратифицированное сообщество которое разделяется на слои в этой прозрачной емкости и будет постоянно обмениваться друг с другом ресурсами находясь в отношениях симбиоза.

Как источник углерода подойдёт резанная бумага, как источник серы – яичный желток.

Внизу и вверху колонны создаются совершенно разные условия для существования микроорганизмов.

Рассмотрим последовательно процедуру создания Колонны Виноградского. Слайды приведены на английском, я составил к ним некоторое описание, на основе презентации подготовленной Perry, et al., Microbial Life, First Edition, published by Sinauer Associates 

(Если кто то возьмется их перерисовать с русскими подписями сообщайте – опубликую).

Наберем земли – черной грязи в пруду, где ни будь рядом с вашей усадьбой найдется подходящее место.

Подготовим высокую стеклянную или пластиковую емкость.

Добавим источник углерода и источник серы

Положим на дно колонны

Сверху добавим грунт (без добавок)

Добавим воды из пруда и накроем пленкой отверстие, перекрыв доступ воздуха

Поставим на подоконник для активизации микроорганизмов на свету

Внизу колонны в бескислородных условиях бактерии начнут разрушать длинные цепочки целлюлозы на простые элементы.

Это делают микроорганизмы с названием Clostridium

Clostridium захватывают простые углеводы, на которые дробиться целлюлоза и перерабатываю ее в этанол и органические кислоты.

Продукты переработки углеводов этанол и органические кислоты проводят десульфацию серосодержащих веществ и образуется сероводород.

Далее в дело подключаются зеленые и пурпурные микроорганизмы. В среде насыщенной сероводородом и углекислым газом в присутствии света они производят органические вещества.Зеленые существуют в среде с высоким содержанием сероводорода, а пурпурные уже в среде с низким содержание H₂S.

Над пурпурными бактериями образуется еще один слой микроорганизмов с другими условиями среды – Rhodomicrobium. (Почкующиеся фотосинтезирующие бактерии Rhodomicrobium)

Еще выше образуется среда для жизни другой группы микроорганизмов Beggiatoa, которые потребляют сероводород в присутствии кислорода и выделяет серную кислоту, поглощают углекислый газ и производит органические молекулы.

И наконец на поверхности воды есть фотосинтезирующие водоросли, выделяющие кислород и потребляющие углекислый газ.

И вот что получается в итоге. Четко стратифицированные по условиям существования микроорганизмы, которые снабжают друг друга нужными для жизни веществами не конкурируют за пространство и даже сотрудничают (складывается своеобразный симбиоз).

Есть более подробные и на мой взгляд избыточно сложные инструкции. Интересно, что NASA создало инструкцию “An Educator Guide with Activities in Astrobiology”  Building a Winogradsky Column. То есть NASA имеет методику для ознакомления молодого поколения с  открытием русского ученого, сделанным им в 19 веке. На русском же языке я не нашел инструкций.

Какие материалы потребуются изготовления ?

• 2-литровая пластиковая бутылка
• Пять видов грунта из леса, сад, озеро, пруд, болото
• Пять видов воды с мест сбора грунта
• 1 небольшой ковш
• 1 чашка (мерный стаканчик, если это возможно)
• 1 мешалка
• 1 лист газеты
• 1 столовую ложку порошкового мела
• желток яйца или сульфат кальция
• 1 столовую ложку (мерные ложки)
• алюминиевая фольга или пищевая пленка и резинки
• ступка и пестик (будут полезны для измельчения яичного желтка в порошок)
• одна  40-60-ваттная лампочка

Мне кажется NASA как то запредельно сложно описывает изготовление. Из приведенного ране описания видно, что почва нужна одного вида, со дна какого то пруда, ступка для измельчения желтка – это чисто по-американски. Мы и руками накрошим.

Если сделать все как описано в инструкции мы получим упрошенную модель жизни сообществ микроорганизмов в природной среде, в почве.

И много раз нужно подумать – что бы приступать к регулированию этих тонко настроенных систем.

Связанные записи:

• Хемосинтез или как удобрения производятся в живой почве
• Создать лучшие условия для м-организмов
• Роль человека в биоценозе
• Природные плавательные бассейны. У кого научиться их делать ?

---

Ссылки то теме:

• NASA Quest Построение колонны Виноградского [англ.]
• Биография Виноградского
• Пошаговая презентация как работает Колонна Виноградского [англ.]

---

Словарь:

• Winogradsky colum
• microbial analysis
• bacterial enrichment
• anaerobic enrichment
• Clostridium
• Desulfovibrio
• Chromatium
• Chlorobium
• Rhodomicrobium
• Beggiatoa
• cyanobacteria