درحال مشاهده: میکروبیولوژی جریانات گرمایی

,.


ادعونیاهدای خون
موسسه محک
اهداء عضو

میکروبیولوژی جریانات گرمایی

۱۳۹۰/۰۳/۰۵
13:7
امیرحسین ستوده بیدختی
 | 
جریانات گرمایی

تصور دریاهای عمیق به عنوان یک محیط دورازدست وبادمای پايین وفشار یالا که فقط باکتریهای مقاوم به فشار وفشار دوست درآن قادربه رشد هستند درست می باشد . البته مطالب شگفت  انگیزی هم دراین محیط دیده می شود .

 تعدادی اجتماعات حیوانی که بااین شرایط سازگاری یافته اند وفعالیت خود را حفظ نموده اند وزندگی آنها متأ خر از میکروارگانیسم هایی است که دراین محیط زندگی می کنند ، وجود دارند . که عمدتاً در نواحی وجوددارند که چشمه های آب  گرم در اعماق آب وجود دارند ، ( افزایش نسبی دما در کنار این چشمه ها )

از نظر زمین شناختی این چشمه ها درجاهایی دیده می شوند که در کف اقیانوس ها شکاف هایی وجود دارد ( لبه گسلها ) و مناطقی هستند که مواد بازالتی وماگما بصورت داغ از آنها خارج ودرسطح کف اقیانوس به صورت توده ای ومجزا به آرامی تشکیل می شوند .

آب دریاضمن ورودبه این شکافها بسیاری مواد معدنی رادرخودحل میکند وبه صورت چشمه از آن خارج می گردد . درهمین رخواد تشکیل جریانات گرمایی درکف اقیانوسها وعمق دریاها میدهد

دونوع عمده از این جریانات شناخته شده اند :

الف) جریان گرم : که آبی بادمای c° 23-6 دارند .

ب) جریان داغ : که معمولاً مربوط به black smoher  ( توده های آتشفشانی در کف به صورت فعال ) بوده وحامی مواد معدنی زیادی است که در نتیجه رسوبات فعال وارد آب می شوند ودرآب حل می گردند . ودر c°380 -  270  سرعت این دو جریان مشخص گردیده است . برای جریان گرم 2-5. 0 بوده در حالی که جریان داغ سرعتی معادل 2-1 سرعت دارد .

حیوانات موجود در جریانات گرمایی

بااستفاده از زیردریایی امکان مشاهده ومطالعه این محیط  ها وموجوداتی که در آنجا حیات دارد ، ازجمله حیوانات این قبیل محیط ها نوعی کرم لوله ای است که از نظر طول به بیش از 2متر می رسند ، همچنین از حلزونهای درشت و صدف های دوکفه ای نیز دیده شده است .

با این وجود این پرسش طرح می شود که در چنین محیطی که از نظر موجودات تولید کننده ففیر می باشد پس این نوع جانوران منابع انرژی خود را درغیاب فتوتروفهای اولیه ازچه راهی تأمین می کنند .

تجزیه وتحلیل وآنالیز آب در این محیطها نشان می دهد که مقدار زیادی مواد غیر آلی احیاء شده شامل     H2SوMn2+     وهیدروژن ومونواکسید کربن دراین آتها وجوددارند .

برخی از جریانات گرمایی هم شامل مقدارکمی H 2S ولی میزان بالایی از NH4  دارند و مواد آلی وجود ندارند .

از مطالعات شمیایی ومیکروبی این جریانات به روشنی مشخص می شود که فعالیت این حیوانات وابسته به فعالیت باکتری های کمولیتوتروف است که رشدآنها وابسته به مصرف مواد معدنی وغیر آلی است که از این جریانات به دست می آید.

دی اکسید کربن به صورت یون کربنات واسیدکربنیک به میزان فراوانی در آب دریاوجود دارد که توسط کمولیتوتروف ها به مواد آلی تبدیل می شود وبعداً مواد پایه ای برای زنجیره غذایی حیوانات موجود در جریانات گرمایی را تشکیل می دهند .

میکروارگانیسم های جریانات گرمایی

تعدادزیادی ازکموسیتوتروفهای اکسید کننده گوگرد مثل (( تیوباسلیوس ، تیومیکرواسپیرا ، تیوتریکس وبژیوتوآ )) درون واطراف واین جریانات وجود دارند.

نمونه برداری ازمناطق نزدیک وهم جواربااین جریانهای گرمای وکشت  آنها ،وجوداین باکتریها رابه اثبات رسانیده اند وبه صورت جزيی تثیت دی اکسیدکربن واکسیداسیون سولفیدهیدروژن و S2032-  توسط جعیت های طبیعی این باکتریها نشان  داده شده است .

برخی جریانات گرمایی حاوی باکتریهای تثبیت کننده ازت ، باکتریهای اکسیدکننده هیدروژن ، باکتریهای اکسیدکننده آهنی ومنگنز وباکتریهای متیلوتروف درمحیط حاوی منواکسید ومتانی که ازاین جریانات واردآب می شود رشدمی کنندمی باشد،که باکتریهای میتلوتروف .

گیرنده ودهنده های الکترون برای کمولیتوتروف هایی که دراین جریانات نقش آلولوژیکی دارند  .هرچنداین باکتریهاتوسط این حیوانات خورده می شوند ولی فعالیت اتوتروفی این باکتریهاست که موجب تغذیه این حیوانات می شود .

تغذیه حیوانات مجاورجریانات گرمایی

باکتریهای کمولیتوتروف مختلفی که درحالت همزیستی باحیوانات این مناطق زندگی میکنند .

مثلاًهمین کرمهای لوله ای 2متر دهان ،روده یامخرج ندارند . ولی دارای یک لوله گوارش می باشند که از یک بافت اسفنجی به نام    trophosome  تشکیل می شود.

باوجود اینکه % 50 وزن کرم را trophosome تشکیل می دهد از دانه ها وگرانولهای گوگردی پوشیده شده است ومطالعه میکروسکوپی  trophosome

نشان می دهد که روی آن تعدادزیادی سلولهای پروکاریوتی وجود دارد که بطورمیانگین تعداد 109×3/7 در هرگرم ازتروفوزوم هااز این سلولها دیده می شود سلولها دیده می شود .

سلولها ی مارپیچی بزرگی که روی تروفوزوم دیده می شود ازنظر ساختمانی شبیه باکتری thiovulum می باشد که یک باکتری اکسید کننده گوگرد است .

بافت تروفوزم شامل آنزیمی به به نام rhodarase  است که این آنزیم قادر است  S2032 را به گوگرد وسولفات تبدیل کند . همچنین آنزیمهای دیگری مثل rubisco  ودیگرآنزیمهای چرخه کلوینی که بیشتر موجوداست اتوتروف برای تثبیت co2 نیاز دارند ، به صورت درون سلولی درتروفوزوم وجوددارد .

باکتریها یکمولیتوتروف موادغذایی کرمهای لوله ای راباتغذیه خودتولید می کنند ودیگرحیوانات هم ازمواددفعی این موجودات وسلولهای مرده که بصورت همزیست زندگی می کنند بدست می آورند .


در تروفوزوم  دررگهای خونی به میزان زیادی یافت می شود ودرانتقال اکسیژن  وسولفیدهیدروژن به باکتریهای کمولیتوتروف نقش دارد.

چنین حالتی درصدف ها و حلزونهای بزرگ دراین مناطق نیزدیده می شود که به حالت همزیستی باباکتریهای اکسیدکننده گوگرد به حیات خود ادامه می دهند .

استفاده از توالی یابی اسیدهای نوکلئید و آنالیزفینولوژیک نشان داده که هریک ازحیوانات این مناطق بادسته ای خاص ازیاکتریهای موجود به صورت همزیست زندگی می کنند .

مطالعات بیشتر درموردکرم های لوله ای نشان داده که این موجودات دارای هموگلوبین های محلول غیرمعمول می باشند که با h2s  واکسیژن به خوبی پیوندحاصل می کنند . وهردوماده را درتروفوزوم به باکتریهای کمولیتوتروف انتقال میدهند . که این کار باعث عدم تجمع h2s وجلوگیری از مسمومیت کرمها می شود .

میزان co2 درخون کرمها بالاست ( mm30-20) واین میزان به درون تروفوزوم آزاد شده وبه عنوان منبع کربن عمل میکند ( برای باکتریهای کمولیتوتروف ) بعلاوه آنالیز ایزوتوپهای پایدارگوگرد که درباکتریهای همزیست یافت شده نشان می دهد که میزان قابل توجهی متفاوت ازسولفات آب دریاست ، واین موضوع گواهی برجذب سولفید توسط کرم لوله ای می باشد یک ارتباط بین تغذیه حیوانات ودیگر گروهای فیزیولوژیک  کمولیتوتروف پیشنهاد شده است :

باکتریها همزیست  متانوتروف یک نقش مهم درتغذیه حیوانات این مناطق وجریانات گرمایی دارند ( خلیج مکزیک)

در اینجا این باکتریها با اکسید اسیون ch4  به عنوان منبع کربن عمل کرده ودر تأمین غذایی حیوانات نقش پشتیبانی  دارند . دیگرکمولیتوتروف های اکسیدکننده آهن ،h2 ومنگنز به صورت همزیست نبوده ولی دارای زندگی آزاد می باشند وباعث احیای مواد ی میشوند که ازاین جریانات خارج می شود ، بااین حال این باکتریها می تواند به عنوان تولید کننده های اولیه در اکوسیستم جریانات گرمایی باشند .

آبهای فوق گرم وتپه های دریایی

فشار بالا دراعماق زیاددردریاهای عمیق برفعالیت فیزیولژیک آب تأثیر می گزارد .

درعمق 2600متری آب دردمای c450 به جوش می آید دراغلب محیط های فوق گرم (ولی غیرجوش ) جریانات گرمایی که دارای دمایی درحدود 380-270 درجه سانتیگراد می باشند وازنظرتئوری برای باکتریهای گرمادوست افراطی به عنوان یک محیط اکولوژیکی مصرفی می شوند .

دراین جریانات فوق گرم سولفیدهای فلزی بخصوص سولفید آهن وجوددارد که به سرعت درآب دریا سرد می شوند . ورسوب تشکیل می دهند . این رسوبات درمحل خروج بصورت برج ارتفاع پیداکرده ودودکش هایی راتشکیل می دهند ( خروج گدازه های داغ ازاعماق )

دورازذهن نیست که در این نواحی فقط باکتریهای گرما دوست وفوق گرما دوست قادربه حیات باشند .

دراین مناطق جریانات آبی فوق گرم درآب سرداقیانوسها سردشدند ومحیطی برای این باکتریها فراهم می شود ، به طورمثال برروی این دود کش ها باکتریهای گرمادوست افراطی مثل methanopyrus که یک باکتری تولیدکننده گاز متان است و با اکسید اسیون h2   متان تولید می کنند وجوددارد واز نظر تکامل این باکتری بسیار جالب توجه است .

بااستفاده ازتکنولوژی fish حضور باکتریها وآرکی باکتریها روی دیواره این برجهای  دود کش مانند به اثبات رسیده است .

علاوه بردودکش تپه های فعال دریای نیز شناخته شده اند این تپه هایزیردریایی آتشفشانی که ابتدا برروی صفحات تکنونیکی اقیانوس آرام قرارداشتند ،موادمعدنی مزیک را به داخل آب آزاد می کردند، پس نه تنهاازدودکش هابلکه ازاین تپه ها ی آتشفشانی درحال انفجار وفواران نیزموادزیادی یه درون آب دریا واقیانوس  آزادمی کنند که در نتیجه اطراف اینها هم پروکاریوت های متفاوتی زندگی میکنند .

متازوآما و جریانات آتشفشانی :

دراین جریانات متازوآما به ویژه یک نوع دسته ای به نام alvinella زندگی می کنند که تحت عنوان کرم پمپی نیز شناخته می شود وروی سطح خارجی دودکش های آتشفشانی رشدمی کند وجالب اینجا که به شدت نسبت به آب داغ مقاوم می باشد .

اندازه گیری ها نشان داده که دمای درونی این کرم بالغ برc৹80 است واین موجود مقاوم ترین موجودی شناخته است که به گرما تحمل دارد . سطح این کرم از باکتری های رشته ای همزیست پوشیده شده است  که کمولیتوتروف می باشند اگرچه این باکتریهای همزیست خارجی مثل باکتریها ی همزیست روی صدف وحلزون وکرم لوله ای نیستند . ازنظرتغذیه ای )       

ولی برای کرم پمپی منابع غذایی خوبی می باشند محققان دریافتند که این کرم ها باخروج ازلوله  خود به طور مستقیم از کلنیها ی اطراف کرم تغذیه می کنند .

مکانیسم مقاومت به حرارت درکرم پمپی به درستی مشخص شده است .

ولی حضورزیاد این قبیل حیوانات مقاوم به حرارت نشان می دهد که ساختار سلولهای یوکاریونی بیش از آنچه فکر می شود به حرارت مقاوم می باشد .

پیشنهادی که ارائه شده است این است که یوکاریوتهای مقاوم به حرارت از نظر تکاملی .

برآوردحیات میکروبی دردمای بالادرطبیعت

تلاش برای تشریح حیات ونقش محدودکنندگی دمابه ارزیابی رشد باکتریای روی برجهای فعال آتشفشانی درکف اقیانوسها برمی گردد .

به این منظور باظروفی ازجنس تیتانیوم از این مناطق نمونه گیری وجهت مطالعه وچگونگی کلنیزه شدن آنها مورد بررسی قرارمی گیرد .این باکتریها رادردمای 125 تا 140 درجه قادریم جداسازی کنیم . سطوح بادمای بالا مثل 200درجه بالاتر هیچ میکروارگانیسمی رانشان نمی دهد . تابه حال این باکتری های که جداشده رانتوانسته اند روی محیط های مصنوعی کشت دهند . مدارکی دال بر احیا بیولوژیک سولفات در آبهای داغ دریا ورسوبات در دمایC 130یافت شده است مجوعاً این نتایج می گویند که حد دمای بالا برای زندگی میکروبی مثل دمای بالاتراز دمای رشد باکتریهای ترموفیل است مثل pyrolobusfumarii که دردمای 113 رشد کرده ولی احتمالاً تا زیر c150 رشد می کند .

مشکلات بوجود آمده از کیفیت آب در شرایط بهره برداری مخازن - سه شنبه سوم اسفند 1389
برخی از کاربردهای رزین‌ ها - سه شنبه سوم اسفند 1389
بروز خوردگی در مخازن آب - سه شنبه سوم اسفند 1389
تجهیزات مبارزه با آلودگی آب در مقابل آلودگی نفتی - سه شنبه سوم اسفند 1389
لوله های بتنی انتقال آب و فاضلاب - دوشنبه دوم اسفند 1389
خطر نوشيدن آب از بطري‌هاي پلاستيكي - دوشنبه دوم اسفند 1389
اندازه گیری یون كلرید در آب (ولهارد متد ) - دوشنبه دوم اسفند 1389
مشکل H2S در شبکه های فاضلاب - دوشنبه دوم اسفند 1389
انواع دریاچه های تصفیه فاضلاب - دوشنبه دوم اسفند 1389
کاربرد مدل شبکه فاضلاب در جوامع طرحی برای آینده - دوشنبه دوم اسفند 1389
انتخاب پمپ - دوشنبه دوم اسفند 1389
کاربرد گیاهان در تصفیه فاضلاب - یکشنبه یکم اسفند 1389
انواع لخته ها در تصفیه خانه های فاضلاب - یکشنبه یکم اسفند 1389
اندازه گیری سختی آب - یکشنبه یکم اسفند 1389
معرفهای pH - شنبه سی ام بهمن 1389
ضربت قوچ (Water hamer) در تأسیسات و راههای مقابله با آن - شنبه سی ام بهمن 1389
ﻓﺮآﻳﻨﺪﻫﺎي ﺗﺼﻔﻴﻪ آب وتاسيسات جانبي تصفيه‌‌خانه‌هاي آب - شنبه سی ام بهمن 1389
فيلترهاي شني تحت فشار - جمعه بیست و نهم بهمن 1389
ضوابط بهداشتی و ایمنی پرسنل تصفیه خانه های فاضلاب - جمعه بیست و نهم بهمن 1389
خواص فیزیکی آب - جمعه بیست و نهم بهمن 1389
تهیه آب اکسیژنه - پنجشنبه بیست و هشتم بهمن 1389
راهنمای بهره برداری و نگهداری تصفیه خانه های فاضلاب شهری - پنجشنبه بیست و هشتم بهمن 1389
آبهای طبیعی - پنجشنبه بیست و هشتم بهمن 1389
اسيديته آب - چهارشنبه بیست و هفتم بهمن 1389
بهره برداری و نگهداری تصفیه‌خانه‌های متعارف آب - چهارشنبه بیست و هفتم بهمن 1389
تصفیه خانه فاضلاب پرکند آباد-مشهد - چهارشنبه بیست و هفتم بهمن 1389
فاجعه زیست محیطی در مجارستان - سه شنبه بیست و ششم بهمن 1389
قيد عبارت "آب آشاميدني" الزامي است - سه شنبه بیست و ششم بهمن 1389
کاربرد مراحل مختلف تصفیه و مقایسه با تصفيه خانه شماره 1 (جلاليه) - سه شنبه بیست و ششم بهمن 1389
دستورالعمل بهره برداری تصفیه خانه جلاليه - سه شنبه بیست و ششم بهمن 1389
خصوصيات كيفي آب آشاميدني - سه شنبه بیست و ششم بهمن 1389
شاخص هاي ميكروبي آب و واحد های تصفيه آب - سه شنبه بیست و ششم بهمن 1389
استفاده از ازن در استخرهای عمومی شنا - سه شنبه بیست و ششم بهمن 1389
شناسایی فسفر در آب - سه شنبه بیست و ششم بهمن 1389
روشهای متداول تصفیه آب - سه شنبه بیست و ششم بهمن 1389
راه های تصفیه آب - سه شنبه بیست و ششم بهمن 1389
پهنه بندي سیلاب و مدیریت دشت سيلابی - سه شنبه بیست و ششم بهمن 1389
كاربرد GIS در بررسي و مطالعه سيلاب - سه شنبه بیست و ششم بهمن 1389
حوزه یا حوضه؟!! - سه شنبه بیست و ششم بهمن 1389
ساکنين تپه تاريخي هگمتانه از آب لوله کشي استفاده مي کردند - سه شنبه بیست و ششم بهمن 1389
مدیریت آب شهری، شعار روز جهانی آب سال 2011 اعلام شد - سه شنبه بیست و ششم بهمن 1389
فناوري‌های شیرین سازی آب دریا - سه شنبه بیست و ششم بهمن 1389
الهام از درختان در ساخت سيستم هاي هيدروليكي - سه شنبه بیست و ششم بهمن 1389
باکتري ها و نانوفيلترها؛ چشم انداز آيندۀ فناوري آب پاک - سه شنبه بیست و ششم بهمن 1389
نقشه برداري زميني - سه شنبه بیست و ششم بهمن 1389
تاريخچه عکس برداري هوايي - سه شنبه بیست و ششم بهمن 1389
همه چیز درباره پمپ های آبرسانی - سه شنبه بیست و ششم بهمن 1389
نیمرخ های طولی وعرضی - سه شنبه بیست و ششم بهمن 1389
پمپ های سری و موازی - سه شنبه بیست و ششم بهمن 1389
معرفي سيستم آبرساني قنات و بررسي احياي آن - دوشنبه بیست و پنجم بهمن 1389


مرجع تخصصی آب و فاضلاب

برچسب‌ها: میکروبیولوژی

لیست مطالب

سعی بر آن است که مطالب مرجع تخصصی آب و فاضلاب شامل مسایل ، مقالات و اخبار عمران آب و فاضلاب,آب و فاضلاب و به صورت تخصصی فرآیند های تصفیه آب و فاضلاب،مهندسی آب و فاضلاب و صنعت آب و فاضلاب باشد.
دانشنامه آنلاین آب و فاضلاب
رشته های مرتبط:مهندسی عمران آب و فاضلاب،مهندسی تکنولوژی آب و فاضلاب،مهندسی آب و فاضلاب،محیط زیست،مهندسی بهداشت محیط،مهندسی آب،مهندسی شیمی و...


امیرحسین ستوده بیدختی
تمامی حقوق این وب سایت متعلق به مرجع تخصصی آب و فاضلاب است. |طراحی و توسعه:امیرحسین ستوده بیدختی|