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.

image

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).

image

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

image

Подготовим высокую стеклянную или пластиковую емкость.

image

Добавим источник углерода и источник серы

image

Положим на дно колонны

image

Сверху добавим грунт (без добавок)

image

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

image

Поставим на подоконник для активизации микроорганизмов на свету

image

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

image

Это делают микроорганизмы с названием Clostridium

image

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

image

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

image

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.

image

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

image

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.

image

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

image

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.

image

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:


Ссылки то теме:


Словарь:

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

image

Запись опубликована в рубрике Растения, Техника с метками , , , , . Добавьте в закладки постоянную ссылку.

Один комментарий на «Колонна Виноградского»

  1. zekaulman говорит:

    Наконец то нашел точное описание,  делал год назад, ни чего не вышло, не знал не которых особенностей, теперь с новыми силами и знаниями ринусь в бой.
    Большое спасибо автору

Добавить комментарий