انواع میکرو ارگانیسم های خاک
میکروب شناسی خاک
خاک مخلوط نسبتا پیچیده ای از مواد معدنی جامد (صخره ها و کانی ها) آب،
هوا و جانداران و فرآورده های آنها می باشد. در مواد خاک تغییرات شیمیایی
و فیزیکی متعددی رخ می دهد. فوقانی ترین لایه خاک از لحاظ حضور جانداران
حائز اهمیت می باشد. بافت فیزیکی، ترکیب شیمیایی، منشا، عمق و حاصلخیزی
این لایه فوق العاده متفاوت است.
میکروب های خاک
خاک یکی از مخازن عمده میکروب ها محسوب می شود. خاک زراعی مرغوب به وسعت
زمین فوتبال محتوی توده میکروبی است به وزن یک گاو، که در آن زمین می
چرخد. ولی ظرفیت متابولیکی این تعداد انبوه میکروب ها احتمالا صد هزار
برابر گاو مـی باشد. با این حال، اندازه گیـــری دی اکسید کربن رها شده از
خاک و شواهد دیگر نشان می دهد که میکروبها در شرایط کمبود مواد غذائی به
سر برده و با سرعت کمی تولید مثل می کنند. هنگامیکه مواد غذائی به خاک
افزوده می شود، توده های میکروبی و فعالیت آنها به سرعت افزایش می یابد و
در نتیجه مواد غذائی خاک مجددا کم می شود و در این حال در سرعت پائین به
تولید مثل خود ادامه می دهند. فراوان ترین میکروب ها در خاک باکتریها
هستند، خاک باغچه در هر گرم محتوی میلیون ها باکتری است.
در چند سانتیمتر از بخش فوقانی خاک تعداد میکروب ها حداکثر بوده و به
تدریج هر چه عمق بیشتر می شود، تعداد آنها رو به کاهش می گذارد. تعداد
باکتری ها را با روش کشت در بوات تعیین می کنند و احتمالا تعداد واقعی
آنها دقیقا تخمین زده نمی شود. زیرا، یک نوع محیط کشت یا شرایط رشد نمی
تواند امکانات لازم را برای رشد فراوان انواع میکروب ها در خاک فراهم سازد.
آکتینومیست ها گر چه جزء باکتریها رده بندی می شوند، ولی بطور جداگانه در
خاک مورد مطالعه قرار می گیرند. این دسـته از میکروب ها ماده ای به نام
ژئو زمین در خاک تولید می کنند که بوی کپک زده به خاک می دهد. در این دسته
از میکروب ها تولید مثل بوسیله اسپورهای غیر جنسی و قطعه قطعه شدن میسلیوم
انجام می گیرد. توده واقـعی زیاگـان (توده کـلـی جانداران در حجم معین) در
مورد آکتینومیست ها احتمالا در حد باکتری ها است. این دسته از میکروب ها
بویژه گونه های استرپتومیسس از لحاظ تولید آنتی بیوتیک اهمیت دارند.
انواع جلبک و سیانو باکتریا در سنگ آهک
رودوفیتا Rhodophyta
جلبکهای آهکی رودوفیتا ، نظیر کوارلیناسه corainacae (کربونیفر تا عهد حاضر) و سولفورپوراسی salenoporaceae (کامبرین تامیوسن) دارای اسکلتهایی از کلسیت کریپتو کریستالینی هستند که در داخل یا بین دیوارههای سلول تهنشین شدهاند. کلسیت موجود در جلبکهای کورالین عهد حاضر دارای مقادیر زیادی Mg ، است که در ارتباط با درجه حرارت آب میباشد. بیشتر جلبکهای کورالین بسترهای زیستی را میپوشاند و چنانچه یک پپل یا پوسته داشته باشد نرونهایی که تحت عنوان رودولیت rhoodolith خوانده میشود تشکیل میشود.
اتروفیکاسیون
بیش از 60 درصد جمعیت جهان در 100 کیلومتری سواحل زندگی می کنند و پیش بینی می شود رشد آینده جمعیت در مناطق ساحلی بیش از هر جای دیگر در زمین باشد . ما تنها از سواحل به عنوان محل زندگی استفاده نمی کنیم ، بلکه برای فعالیتهای تجاری نظیر استخراج مواد معدنی ، دفع زباله های تولیدی مثل فاضلاب و زباله های صنعتی ، ماهیگیری و توریسم نیز استفاده می کنیم . جمعیت زیاد وسطوح بالای فعالیتهای صنعتی در برخی مناطق ساحلی فعالیتهای بشر به اکوسیستم های طبیعی صدمه می زند.
یکی از مشکلات مهم و تاثیر گذار بر آبهای ساحلی سطح بالای نیتروژن و فسفر است که همراه مواد آلوده کننده وارد آب می شود . این مواد آلوده کننده به طور عمده حاصل از فعالیتهای بشر است که شامل ورودی هایی از کشاورزی ، صنعت و وسائل نقلیه می باشد. یکی از اثراتی که افزایش سطح بالای نیتروژن و فسفر دارد اوتریفیکاسیون در اکوسیستم آبی است که یکی از جدی ترین تهدید های زیست محیطی است.
خلاصه گزارش
یکی از جدی ترین تهدیدهای زیست محیطی اکوسیستم های آبی پدیده اوتریفیکاسیون است که فقط در دریاچه ها ، خلیج ها، حوضچه های تثبیت و بعضی اوقات در رودخانه هایی که با سرعت کم در حرکت می باشند رخ می دهد .
اتروفیکاسیون دلالت بر غنی شدن پیکره آبی به وسیله مواد آلی ورودی و یا روانآب سطحی حاوی نیترات و فسفات دارد که به طور مستقیم رشد جلبکها و دیگر گیاهان آبزی را کنترل می کند. پروسه اوتریفیکاسیون به طور طبیعی اما آهسته و با دورۀ بالاتر از صد سال اتفاق می افتد اما فعالیتهای انیان فرایند اوتریفیکاسیون را تسریع می کند .
چهار فاکتور اصلی در این پدیده نقش دارندکه شامل نیتروژن ، فسفر، نور خورشید و گاز کربنیک است . عدم وجود هر یک باعث محدود شدن پدیده ا وتریفیکاسیون می شود و رشد الگها را محدود می کند. اوتریفیکاسیون اثرات مخرب زیادی بر روی اکوسیستم های آبی و در نهایت بر روی انسان وحیوانات می گذارد که این اثرات را می توان به صورت اثرات بیولوژیکی و فیزیولوژیکی تقسیم بندی نمود . یکی از اثرات بیولوژیکی اوتریفیکاسیون این است که کیفیت آب را برای مصارف خانگی، تفریحی و دیگر مصارف خراب می کنند . جلبک ها در روی سطح آب ایجاد کف می کنند که این کف مانع نفوذ اکسیژن به آب شده و باعث مرگ ماهی ها می شود .
روشهای متعددی جهت کنترل این پدیده پیشنهاد شده که می توان به حذف مواد مغذی از فاضلاب ، حذف مواد مغذی محبوس ، غیر فعال سازی مواد مغذی و ... اشاره کرد . همچنین برای پیشگیری از وقوع این پدیده نیز راههای زیادی پیشنهاد شده است که مهمترین آنها کنترل مواد مغذی به دریاچه می باشد . البته ایجاد تلاطم مصنوعی در دریاچه ها ، استفاده از ماهی های فیتوپلانگتون خوار ، جلوگیری از لایه بندی آب در آبهای ساکن ، پاکسازی فیزیکی سطح آب از آلگ و استفاده از مواد شیمیایی برای کنترل جلبک ها نیز می تواند به عنوان راه حل جهت پیشگیری از پدیده اوتریفیکاسیون باشد .
تعاریف اوتریفیکاسیون:
واژۀ اوتروفیکاسیون یا اوتریفیکاسیون از واژه یونانی به معنی پر وار مشتق شده است . Eutrophic به طور معمول معنی ارتقاء تغذیه را می دهد . از یک جهت ویتامین در پزشکی یک Eutrophic است . این واژه اوّل بار در اکولوژی دریاچه استفاده شد . این واژه بعداً جهت توصیف مواد مغذی آبهای طبیعی به کار برده شد . (1)
اتروفیکاسیون دلالت بر غنی شدن پیکره آبی به وسیله مواد آلی ورودی و یا روانآب سطحی حاوی نیترات و فسفات دارد که به طور مستقیم رشد جلبکها و دیگر گیاهان آبزی را کنترل می کند .(2)
به بیان ساده تر اوتریفیکاسیون یک عکس العمل بیولوژیکی است که در پاسخ به ازدیاد ورود مواد مغذی به منابع آبی صورت می گیرد .(3)
اوتریفیکاسیون مشکل مداوم وشایعی است که از جدی ترین تهدیدهای زیست محیطی محسوب می شود و بار اضافه مواد مغذی در سیستم های آبی است که منجر به افزایش تولید شده و هر چند وقت یک بار باعث ایجاد شکوفه های سمی بسیار زیاد آلگ و سبب کمبود اکسیژن در مناطق وسیع می گردد که این مسئله می تواند اشکال دیگر حیات دریایی که به اکسیژن محلول در آب وابسته هستند را از بین ببرد .
جلبک
در سطح خاکهای مرطوب نیز تعداد بسیار زیادی جلبک یافت میشود. بخشهای هوایی درختان و همچنین سنگها و صخرهها محلهای دیگری هستند که جلبکها میتوانند بر روی آنها رشد کنند. بعضی از جلبکها میتوانند در محیطهای غیر معمولی ، مثل دریاچههای نمک ، چشمههای آب گرم و یخچالهای طبیعی و حتی در درون بدن و بافتهای موجودات زنده زیست کنند.
مشخصات تال در جلبکها
اندازه تال در جلبکها از چند میکرون تا چندین متر میرسد. همچنین تال به اشکال مختلف از قبیل تک یاختهای (متحرک و غیر متحرک) ، کلونی ، ریسهای ، پارانشیمی و سیفونی دیده میشود. ساختار یاختهای جلبکها نیز به دو صورت پروکاریوتی و یوکاریوتی است. ساختار پروکاریوتی مربوط به جلبکهای سبز - آبی و ساختار یوکاریوتی مربوط به بقیه جلبکهاست.
دیواره یاختهای
دیواره یاختهای در جلبکها بسیار حائز اهمیت است. علت آن وجود مواد مختلفی است که بعضی از آنها کاربرد صنعتی ، دارویی و پزشکی دارند. یاختههای زایشی از قبیل گامتها و زئوسپورها فاقد دیواره یاختهای هستند. دیواره یاختهای در جلبکها معمولا از 2 لایه تشکیل شده است لایه بیرونی لایهای است ژلاتینی از مواد پکتینی ساخته شده و در آب گرم حل میشود. لزج بودن جلبکها بدلیل وجود این لایه بیرونی است. لایه درونی از جنس سلولز است که در آب گرم نامحلول است. هر دو این مواد نوعی پلی ساکارید هستند در اکثر موارد ترکیبات دیگر از قبیل پروتئین ، کربنات کلسیم ، آهن ، سیلیس ، کتین و غیره در ساختار دیواره یاختهای جلبکها دیده میشود.
کلروپلاست یا کروماتوفور
یکی از مهمترین اجزای یاختهای در جلبکها کلروپلاست یا کروماتوفور است در داخل کلروپلاست اغلب جلبکهای سبز ، اجسام کروی شکل حاوی نشاسته وجود دارد که آن را پیرنوئید میگویند. پیرنوئید در جلبکهای سبز وجود دارد که ممکن است در داخل یا خارج کلروپلاست قرار گیرد. به علاوه کلروپلاست جلبکهای سبز متحرک حاوی لکه نارنجی رنگی به نام استیگما (لکه چشمی) است که جهت یاخته را به سمت نور متمایل میسازد. در بعضی از جلبکها ممکن است لکه چشمی خارج از کلروپلاست باشد. در داخل کلروپلاست ، رنگیزههایی از انواع کلروفیل ، کاروتنوئید و بیلی پروتئینها وجود دارند که باعث میشوند تا کلروپلاست و در نتیجه یاخته جلبکها به انواع رنگهای مختلف دیده شود.
شيگلا
شيگلا باكتري گرم منفي است كه برخي گونه هاي آن مانند شيگلا ديسانتريه باعث نوعي اسهال به نام شيگلوز مي شوند.
شيگلا در واقع يكي از پاتوژن هاي روده اي است كه عامل اصلي اسهال خوني باسيلي مي باشد. بيماري همراه با دردهاي شكمي و مدفوع خون آلود و مخاطي است.
شيگلا دماهاي پايين را اگر رطوبت مناسب براي آنها مهيا باشد تحمل مي كند و براي شش ماه مي تواند در آب يا دماي اطاق باقي بماند اما نسبت به ساير باسيل هاي روده اي مقاومت كمتري به عوامل شيميايي و فيزيكي دارد و بيشتر مواد ضدعفوني كننده باكتري را از بين مي برند.
شیگلا ها فاقد حرکت، از خانواده انتروباکتریاسه هستند که از نظر سرولوژی به 4 گروه تقسیم می شوند:
- گروه A شیگلا دیستانتری که تیپ یک آن همه گیری های گسترده و طولانی مدت ایجاد می نماید و عفونت با آن به نسبت دیگر گونه های شیگلا شدیدتر و طولانی تر است و در موارد بیشتری با مرگ و میر همراه است.
- گروه B شیگلا فاکسنری که مانند شیگلا دیسانتری در کشورهای در حال توسعه بیشتر دیده می شود.
- گروه C شیگلا بویدی و گروه D شیگلا سونئی که در کشورهای توسعه یافته شایع تر است.
اسهال خوني ناشي از شيگلا بيماري جوامع فقير و پر ازدحام شناخته شده كه هنوز هم با مرگ و مير و عوارض فراوان در مناطق گرمسير همراه است. همهگيريهاي اسهالخوني با حركت جمعيتها در طي قحطي، خشكسالي و حتي جنگ همراه بوده و بسيار بيشتر از عامل همـراه خـود آسيبزننـده بـودهاست.
نقش ميكروارگانيسم ها در حذف آلودگي هاي نفتي
نويسنده: تلخيص و تنظيم: نازنين نورشاهي, دانشجوي ميكروبيولوژي
مبارزه با آلودگي هاي نفتي از زمان پيدايش اين ماده سياهرنگ اما گرانبها، بخشي از پژوهش هاي علمي را به خود اختصاص داده كه در گذشته به مراتب كمتر و امروزه به طور روز افزون، توجه متخصصان و كارشناسان را به خود جلب كرده است.
در ميان راهكارهاي ارايه شده با نتايج هر چه بهتر و سريعتر، استفاده از ميكروارگانيسم ها روشي است كه با عنوان پاكسازي زيستي يا تجزيه زيستي Bioremediation در اكثر كشورهاي پيشرفته مورد استفاده قرار مي گيرد.
نفت خام با بيش از340 فراورده يكي از اصلي ترين منابع انرژي و نيروي محركه اقتصادي جهاني است و ايران9 درصد از كل مخازن نفت جهان را در اختيار دارد. نفت خام، كمپلكس پيچيده اي از مخلوط صدها نوع تركيب مختلف شامل هيدروكربنها، نيتروژن، گوگرد و واناديوم است كه قسمت هيدروكربني شامل تركيبات آروماتيك، آليفاتيك و آسفالتن است. آلودگي هاي نفتي تقريباً يك پيامد اجتناب ناپذير از افزايش سريع جمعيت و مصرف انرژي است كه بر پايه تكنولوژي نفت قرار دارد. طي سالهاي گذشته تمام توجه کارشناسان به آلودگي هاي نفتي اقيانوس ها ناشي از تصادف نفت كش ها معطوف شده بود كه بزرگترين آن در سال1967 در آبهاي انگلستان رخ داد.
در سال1975 در كارولنياي جنوبي از يك مخزن نفت خام در حدود هزار گالن نفت به آب دريا نشت كرد. همچنين در سال1991 بيش از5 تن نفت خام در آبهاي خليج فارس ريخته شد كه سبب نابودي گياهان و اكوسيستم هاي ساحلي خليج فارس شد. خليج فارس به دليل تردد كشتي هاي نفت كش، حفر چاه هاي متعدد و استخراج نفت در آن، سالانه حدود160 هزار تن نفت و مواد نفتي را در خود جاي مي دهد و به عنوان يكي از آلوده ترين درياهاي جهان شناخته مي شود. به طور كلي وقايعي كه به برخي از آنها اشاره شد، سبب شد تا توجه بيشتري به ساخت و ابداع روشهاي مختلف معطوف شود تا بتوان با آلودگي هاي درياها و نواحي ساحلي مقابله كرد.
روشهاي متعددي براي حذف آلودگي هاي نفتي در محيط زيست ارايه شده كه مهمترين آنها عبارتند از:
1- جمع آوري دستي آلودگي هاي نفتي از سطح آب
2- محصور كردن آلودگي هاي نفتي به وسيله وسايل فيزيكي
3- استفاده از موادي مانند پر و كاه كه ذرات نفت را جذب مي كند
4- آتش زدن
5- استفاده از حلال هاي دو قطبي
6- پاكسازي زيستي يا تجزيه زيستي و يا Bioremediation
کلیات شمارش کلی فرم ها (توتال و فکال) در نمونه های آبی به روش آزمون تخمیر چند لوله ای (روش MPN)
در این آزمون برای شمارش کلی فرم ها از محیط کشتی استفاده می شود که محتوی قند لاکتوز باشد. معمولاً از محیط لاکتوز براث (lactose broth) و یا محیط لوریل تریپتوز براث (lauryl tryptose broth) برای این منظور استفاده می شود. پس از تهیه محیط کشت آن را به مقادیر مناسب در لوله هایی توزیع می کنند. سپس مقدار معینی از نمونه به هر لوله وارد می شود یا اصطلاحاً تلقیح می گردد. سپس لوله ها برای مدت 24 ساعت و حداکثر 48 ساعت در دمای 35 درجه سانتیگراد قرار داده می شوند تا تخمیر لاکتوز در آن ها بررسی شود. برای بررسی تولید گاز در اثر تخمیر نیز قبل از استریل کردن لوله های محتوی محیط کشت در هر لوله یک لوله کوچک موسوم به لوله دورهام به صورت وارونه انداخته می شود. در صورتی که باکتری کلی فرم باشد از تخمیر لاکتوز گاز CO2 تولید می کند که مقداری از آن در لوله دورهام جمع می شود. البته می توان به جای بررسی تولید گاز به بررسی تولید اسید در لوله ها پرداخت. برای این منظور در زمان تهیه محیط کشت در آن مقداری معرف pH تحت عنوان bromocresol purple افزوده می شود. در اثر تولید اسید توسط باکتری در هر لوله محیط اسیدی می شود و رنگ معرف از ارغوانی به زرد تغییر می کند. تا اینجا مرحله احتمالی آزمون است. از آنجایی که در این مرحله علاوه بر کلی فرم ها باکتری های دیگری هم هستند که می توانند نتیجه ای مشابه کلی فرم ها بدهند در مرحله بعد لازم است حضور کلی فرم ها در هر یک از این لوله های مثبت تأیید شود. برای این منظور از هر یک از لوله هایی که از نظر حضور کلی فرم مثبت هستند (احتمالاً در آن ها کلی فرم رشد کرده) به لوله های محتوی محیط کشت انتخابی تری به نام برلیان گرین براث (brilliant green bile lactose broth یا BG broth) منتقل می کنند. این محیط کشت دارای ترکیباتی از قبیل نمک های صفراوی و برلیان گرین است که رشد باکتری های غیر کلی فرمی که ممکن است در مرحله احتمالی نتیجه مثبت در لوله های را سبب شده باشند داده باشند را متوقف می کنند. این لوله ها نیز به مدت ۲۴ ساعت و حداکثر ۴۸ ساعت در دمای 5/0±35 درجه قرار داده می شوند. رشد (کدورت) به همراه تولید گاز تأیید کننده حضور کلی فرم ها در لوله هایی است که از آن ها برای کشت در BG broth استفاده شده است (مرحله تأییدی). برای اطمینان از حضور کلی فرم ها در هر لوله از لوله های تأییدی و یا به عبارت دیگر انجام مرحله تکمیلی از هر یک از لوله های مثبت مرحله تأییدی با استفاده از لوپ سیمی روی محیط کشت جامد مک کانکی آگار یا محیط های مشابه از قبیل EMB agar کشت خطی داده می شود. پس از ۲۴ ساعت انکوبه گذرای در دمای 5/0±35 درجه سانتیگراد درصورتی که کلنی های کلی فرم ها که به رنگ قرمز تیره با یا بدون جلای فلزی و یا به رنگ صورتی هستند روی محیط دیده شوند به معنای اطمینان از حضور کلی فرم ها در لوله برلیان گرین که از آن انتقال انجام شده می باشد. کلنی های قرمز تیره را کلنی های تیپیک و کلنی های صورتی را کلنی های آتیپیک کلی فرم ها می خوانند. طبق دستورالعمل Standard Methods ویرایش ۲۱ (چاپ ۲۰۰۵) برای اطمینان از هر پلیت چند کلنی کلی فرم انتخاب و جهت رنگ آمیزی گرم روی اسلنت های نوترینت آگار کشت می شوند. همچنین از هر یک از این کلنی ها به محیط کشت مرحله احتمالی تلقیح می شود و ایجاد کدورت به همراه گاز یا اسید بررسی می شود.