معلومة

مختبر بيئة المجتمع - علم الأحياء

مختبر بيئة المجتمع - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

تم تعديل المعمل بواسطة Staci Forgey والدكتور William Edwards ، كلية الأحياء بجامعة Niagara.

أهداف التعلم

  • وصف عمليات الخلافة الأولية والثانوية
  • اشرح ما الذي يجعل المجتمع والنظام الإيكولوجي مختلفين
  • وصف الاختلافات بين العوامل اللاأحيائية والحيوية
  • اشرح لماذا تلعب الاضطرابات دورًا مهمًا في تقدم الخلافة
  • تحديد مجتمع ذروة
  • صف لماذا لا تصل معظم المناطق إلى مجتمع الذروة
  • وصف المجتمعات النباتية الموجودة بعد الخلافة الجليدية وكيف تغير البيئة
  • اشرح مراحل تعاقب الحليب
  • صف كيف يتغير الرقم الهيدروجيني مع مرور الحليب بمراحل متتالية
  • اشرح الفرق بين البكتيريا سالبة الجرام والبكتيريا الموجبة
  • ارسم وصف أشكال البكتيريا
  • قم بصياغة فرضية بناءً على بيانات الخلفية

الخلافة من عند التعلم Lumen

الخلافة البيئية للبكتيريا في الحليب

تتطور المجتمعات داخل النظم البيئية بمرور الوقت ، من تجمعات الأنواع البسيطة جدًا إلى النظم البيئية المعقدة والغنية. في هذه العملية ، تسمى الخلافة ، لكل منهما النجاح الأنواع تسهل التغييرات في البيئة التي تسمح لأنواع جديدة بالدخول إلى النظام البيئي. مع ازدياد تعقيد المجتمع ، يزداد التنوع البيولوجي للنظام البيئي أيضًا. يمكن لكل من العمليات الحيوية وغير الحيوية إعادة ضبط عملية التعاقب. أي أن الأحداث التي يسببها كل من المجتمع نفسه ، والأحداث الخارجية يمكن أن تعيد المجتمع إلى حالة خلافة سابقة. التغييرات التدريجية في المجتمع تكون منظمة ويمكن التنبؤ بها في العديد من النظم البيئية. يُطلق على المجتمع الذروة أو الأكثر تعقيدًا والمتقدم الذي يمكن أن يتطور في أي بيئة غير حيوية مجتمع الذروة. تصف الصورة أدناه المجتمعات النامية كسلسلة من الخطوات ، كل منها يمكن أن تكون مدفوعة ضد عملية الخلافة عن طريق الاضطرابات:

سؤال

  1. ما أنواع الأحداث التي يمكن أن "تعيد ضبط" عملية الخلافة؟ قم بتسمية اضطراب حيوي واحد على الأقل واضطراب غير حيوي واحد.

أحد الأمثلة على الاضطراب الشديد ، الذي يحد من الأرض إلى أرض جرداء ، هو مرور نهر جليدي. على الرغم من أن الأنهار الجليدية لم تغطي هذا الجزء من أمريكا الشمالية لمدة عشرة آلاف عام ، إلا أن هناك أجزاء من القارة تم اكتشافها الآن بسبب انحسار الأنهار الجليدية. منطقة واحدة هي شمال غرب المحيط الهادئ. من Juneau إلى Glacier Bay ، العديد من الأنهار الجليدية التي سقطت سابقًا مباشرة في المحيط تترك الآن تربة جرداء لم تتعرض لأكثر من خمسين ألف عام. نظرًا لأن الأنهار الجليدية تتراجع ببطء شديد ، يمكننا مشاهدة المجتمعات تتغير بمرور الوقت في لقطة واحدة. خذ الأنهار الجليدية في منتزه Glacier Bay الوطني ، في منتصف الطريق بين Juneau و Anchorage ، ألاسكا. تراجعت الأنهار الجليدية هناك منذ الرحلة الاستكشافية الأولى لفانكوفر في عام 1794. ومنذ ذلك الحين ، غطى التراجع أكثر من 100 كيلومتر ، بما في ذلك الساحل الجديد والمروج والجبال:

سؤال

  1. اشرح كيف سينتج عن هذا التراجع مجتمعات مختلفة على طول تراجع النهر الجليدي ، وإن كان في بيئات مماثلة. تلميح: ما الفرق بين التربة المكشوفة عند النقطة أ والنقطة ب.

عندما يتراجع النهر الجليدي ، فإنه يترك تربة فقيرة بالمغذيات والتي يمكن أن تدعم فقط النباتات البسيطة مثل حشيشة الكبد والأشنات والنباتات البدائية الأخرى. أثناء البناء الضوئي والموت ، نراهم يدخلون مسار التحلل ويزيدون من جودة التربة للنباتات اللاحقة. ومع ذلك ، فإن هذا التراجع البطيء للنهر الجليدي هو حالة فريدة من نوعها. لإعداد تجربة لاختبار فهمنا للخلافة يتطلب مئات السنين ، أطول من عمر العلماء. ومع ذلك ، فإن بعض الكائنات الحية والمجتمعات تعمل بمعدل أسرع بكثير ، داخل ثلاجاتك. يمكن لعملية تحلل الحليب من مجتمع البكتيريا أن تختبر نفس العمليات والنظريات في إطار زمني معقول أكثر. يسمى هذا الاستعاضة عن مجتمع أبسط وأسرع للأغراض التجريبية بالنظام "النموذجي".

الحليب هو غذاء عالي التغذية يحتوي على الكربوهيدرات (اللاكتوز أو سكر الحليب) والبروتينات (الكازين أو اللبن الرائب) والدهون (الزبدة). هذا المستوى العالي من التغذية يجعل الحليب وسيطًا ممتازًا لنمو البكتيريا. الحليب المبستر لا يعقمه (التعقيم يقتل الكل البكتيريا) ولكنها تقضي فقط على البكتيريا المسببة للأمراض ، وتترك العديد من البكتيريا التي يمكن أن تتكاثر وستبدأ هذه البكتيريا في النمو وتسبب تلف الحليب. اكتشف علماء الأحياء أنه مع تقدم الحليب في العمر ، تؤدي الظروف المتغيرة في الحليب إلى تتابع منظم ومتوقع لمجتمعات الكائنات الحية الدقيقة.

في هذا التمرين المخبري ، ستلاحظ أنماطًا متتالية في عدة أنواع من الحليب. سوف تسجل التغيرات في الظروف البيئية لأنواع الحليب مع تقدم العمر. هذه التغييرات هي نتيجة التغيرات في المجتمعات البكتيرية. فيما يلي بعض البكتيريا الرئيسية الموجودة في مراحل مختلفة.

مراحل خلافة الحليب

  1. بسيدوموناس و أكروموباكتر (قضبان سالبة الجرام) تهضم الزبدة وتعطي الحليب رائحة كريهة
  2. اكتوباكيللوس (قضيب موجب الجرام) و العقدية (كوكوس موجب الجرام) تخمر اللاكتوز إلى حمض اللاكتيك وحمض الخليك.
  3. تؤدي الحموضة إلى تحمض اللبن وتحول الكازين إلى خثارة.
  4. الخميرة (الفطريات) تزدهر في الظروف الحمضية وتستقلب الأحماض إلى مركبات غير حمضية.
  5. عصية استقلاب البروتينات في منتجات الأمونيا ورفع درجة الحموضة في الحليب. رائحة الحليب الفاسد ملحوظة للغاية في هذه المرحلة.

أسئلة

  1. ما هي بعض مزايا استخدام البكتيريا مقارنة بالنباتات في هذه التجربة؟
  2. ما هي العوامل التي قد تسرع أو تؤخر عملية متتالية؟ طبق مثالك على الخلافة في الحليب.

حدد عينات اللبن المتوفرة في المختبر. ألق نظرة على العينات وقم بتكوين شرطين ترغب في دراسته. تطوير تصميم قصير لدراسة الشرط الأول ، وتحديد المتغير التابع والمستقل والمجموعة الضابطة والتجريبية والفرضية وأي متغيرات تم التحكم فيها. ثم وضع تصميماً موجزاً لدراسة الشرط الثاني ، وحدد المتغير المستقل والمستقل ، والمجموعة الضابطة والتجريبية ، والفرضية وأي متغيرات تم التحكم فيها.

كما هو الحال في أي من تجاربنا ، يجب أن تستخدم طريقة علمية فعالة. ضع فرضيات (2 على الأقل - واحدة بأنواع حليب مختلفة وواحدة إما بدرجة حرارة أو وقت كمتغير مستقل) التي يمكنك اختبارها في عملية تتابع مجتمع الحليب.

سنقوم بإجراء صبغة جرام على عينات الحليب لدينا. تذكر من قسم علم الأحياء الدقيقة لدينا أن البكتيريا يمكن أن تكون سالبة الجرام (وردي) أو موجبة الجرام (أرجوانية). سننظر أيضًا في هذه البكتيريا تحت المجهر لتحديد أشكالها. تذكر أن البكتيريا يمكن أن تكون بكتريا أو عصيات أو سبيريلوم.

أسئلة

  1. ما الفرضيات التي تختبرها؟ قائمة كلاهما هنا.
  2. ما المعلومات التي دفعتك لطرح هذه الفرضيات؟
  3. قم بعمل تنبؤات حول فرضياتك. أي كيف ستعرف ما إذا كانت البيانات تدعم أو تدحض فرضياتك؟
  4. تأكد من تحديد المتغيرات التي تريدها اختبار، وتلك التي تريدها مراقبة لكل تجربة.
  5. قم بإعداد جدول لجمع البيانات. سوف تقوم بتسجيل الرقم الهيدروجيني والرائحة والقوام والبكتيريا والأشكال والألوان الموجودة في عينات الحليب.

على كل مقعد مختبر عدة أكواب صغيرة. ستحصل على عينة من عينات الحليب التي تحتاجها لتصميمك التجريبي وتختبر درجة الحموضة واللون والاتساق والرائحة والخصائص الأخرى لكل عينة. لكل عينة حليب:

  1. باستخدام Vernier ، خذ الرقم الهيدروجيني لكل قارورة. سجل نتائجك.
  2. سجل اللون والرائحة (الحامضة والرائحة) والاتساق (تخثر خفيف ، معتدل ، مكتنزة) للحليب في كل دورق.
  3. قم بإجراء تلطيخ غرام كما هو موضح أدناه. ملاحظة: سوف نستخدم المواد الكيماوية واللهب المكشوف. توخي الحذر عند إجراء هذا الجزء من المختبر.

المواد

  • شريحة المجهر
  • موقد وأنابيب بنسن
  • البنفسجي الكريستالي (صبغة أولية)
  • محلول اليود / اليود الجرام (مادة لاذعة تثبت البنفسج الكريستالي على جدار الخلية)
  • مزيل اللون (مثل الإيثانول)
  • Safranin (وصمة عار ثانوية)
  • الماء (ويفضل أن يكون في زجاجة بخاخة)

إجراء

  1. اصنع شريحة بعينة الحليب الخاصة بك ليتم تلطيخها. قم بتثبيت العينة على الشريحة عن طريق تمرير الشريحة بعناية بقطرة أو قطعة صغيرة من العينة من خلال موقد بنسن ثلاث مرات.
  2. أضف البقعة الأولية (البنفسجي البلوري) إلى العينة / الشريحة واتركها لمدة 15 ثانية. شطف الشريحة بتيار خفيف من الماء لمدة أقصاها 5 ثوان لإزالة الكريستال البنفسجي غير المنضم.
  3. أضف اليود غرام لمدة 15 ثانية - هذا هو العامل الذي يثبت الكريستال البنفسجي لجدار الخلية البكتيرية.
  4. شطف العينة / الشريحة بالأسيتون أو الكحول لمدة 3 ثوانٍ تقريبًا و شطفه بتيار خفيف من الماء. سيزيل الكحول لون العينة إذا كانت سلبية الجرام ، ويزيل اللون البنفسجي الكريستالي. لكن، إذا ظل الكحول في العينة لفترة طويلة ، فقد يؤدي أيضًا إلى إزالة لون الخلايا الموجبة للجرام.
  5. أضف البقعة الثانوية ، safranin ، إلى الشريحة واحتضانها لمدة 15 ثانية. اغسلها بتيار خفيف من الماء لمدة أقصاها 5 ثوانٍ. إذا كانت البكتيريا موجبة الجرام ، فإنها ستحتفظ بالبقعة الأولية (البنفسجي البلوري) ولن تأخذ البقعة الثانوية (السافرانين) ، مما يجعلها تبدو بنفسجية / أرجوانية تحت المجهر. إذا كانت البكتيريا سالبة الجرام ، فستفقد البقعة الأولية وتأخذ البقعة الثانوية ، مما يجعلها تبدو حمراء عند عرضها تحت المجهر.

أسئلة

  1. صف التسلسل المتغير للكائنات الحية والتغيرات البيئية المقابلة أثناء التعاقب في عينات الحليب. ما البكتيريا الموجودة في كل عينة من عينات الحليب؟
  2. صف التسلسل المتغير للكائنات الحية والتغيرات البيئية المقابلة أثناء التعاقب في حليب الشوكولاتة. هل نتائج التحقيق تطابق فرضيتك؟
  3. قارن التعاقب في نوع واحد أو أكثر من أنواع الحليب. اقترح أسباب الاختلافات.
  4. اقترح تجربة أخرى لاختبار العوامل البيئية و / أو الكائنات الحية المتغيرة في السيناريو المقترح لتعاقب الحليب.
  5. كيف يمكنك تحسين اختبارك للفرضيات؟ كن دقيقا!
  6. حدد ما حدث لدرجة حموضة الحليب مع مرور الوقت.
  7. استنتج ما يعنيه التغيير في الرقم الهيدروجيني عن تجمعات الكائنات الحية الدقيقة في الحليب.

التراخيص والمزايا

محتوى مرخص ، أصلي

  • معمل بيئة المجتمع. تأليف: د. وليم إدواردز.


    شاهد الفيديو: المجتمع الحيوي (شهر فبراير 2023).