חיים כמו-אוטוטרופיים

איך מתקן לטיהור מים פועל ולמה נוצר בו גז מתאן?

מי הביוב המוזרמים למקומות כאלה מכילים חומר פחמני מכל מיני סוגים, וכל חומר שהטבע יוצר הוא יודע גם לפרק. אחת הדרכים היעילות לפירוק חומר אורגני הוא תהליך הנשימה. לכן, חלק גדול מתהליכי טיהור מים מבוססים על הזרמת חמצן ובעבוע של אוויר. כאשר דבר זה קורה חיידקים יחמצנו את החומר האורגני לפחמן דו חמצני וכך ניתן להיפטר מחומרים מזיקים. אלה מערכות א-אירוביות אשר משתמשים בהזרמת אוויר על מנת ליצור חמצון. איך נפטרים מהמוצקים ומעודף המסה הביולוגית שנוצרים?

על מנת להיפטר מהמוצקים אנחנו מנצלים את תהליכי התסיסה, אשר שם המוצקים מהביוב לאט מותססים ואחד מתוצריה יהיה גז המתאן, כך גם ניתן להפוך אותו לחומר מועיל ליצירת אנרגיה וניצור סביבה ירוקה יותר. למשל, מתקן טיהור המים נחל שורק משתמש בגז המתאן על מנת לייצר לעצמו 70% מהאנרגיה שלו.

חיים כמו-אוטוטרופיים (סרגיי וינוגרדסקי)

 

מה קורה מתחת לפני הים? יש שם אוכלוסיות רבות של יצורים גדולים מאוד.

מהו מקור האנרגיה שלהם? אין חדירה של קרני אור מעבר למאה וחמישים מטר עומק. יש צורך לחקור מאיפה מגיע החומר האורגני אשר הם אוכלים שם.

 

וינוגרדסקי למד משפטים בקייב, ניגן על פסנתר ונטש את הלימודים הללו ולאחר מכן הלך לכיוון מדעי הטבע. פעל בעיקר בשטרסבורג וסנט פיטרבורג.

בסוף ימיו היה חקלאי ובעל אחוזה, עד לאחר שהמהפכה הרוסית לקחה ממנו את כל הקרקעות, ומשם חזר חזרה למדע- למכון פסטר בצרפת. נפטר בגיל 97, וכתב מאמר כשהיה בן 95.

 

סיכום צורות החיים יכול להיות מחולק לאוטוטרופיםוהטרוטרופים.

אוטוטרופים הם יצורים אשר משתמשים בפחמן דו חמצני כמקור אורגני ראשוני לייצור אנרגיה. אלו יצורים אשר מזינים את עצמם ולא זקוקים למקור נוסף.

יצורים הטרוטרופים הם יצורים אשר לא יכולים לנצל באופן ראשוני פחמן אורגני, כמו אנשים אשר צריכים לאכול כל מיני מאכלים על מנת לייצר אנרגיה.

 

חלוקה נוספת לחיים על פני כדור הארץ יכולה להיות על פי מקור האנרגיה, כל צורות החיים צריכות לנצל אנרגיה על מנת לחיו. ניתן לחלק את העולם ליצורים הפועלים על ידי אנרגיה כימית (כמו האדם) ואנרגיית אור (כמו הצמח). לכן, אפשר לחלק את החיים לפוטוטרופיםוכמותרופים.

 

הצמח הוא יצור פוטואוטוטרופים. אנשים, בעלי חיים הם כמוהטרוטרופים. גם הכלוסטרידים של ויצמן הוא כמואוטוטרוף.

 

ניתן להוסיף לחלוקה הנ"ל גם מחלקה של כמואוטוטרופים. חיים בהתבסס על אנרגיה כימית כמקור ראשוני לייצור אנרגיה.

מה עשה וינוגרדסקי?

הוא חקר יצור בשם ביגיאטורה, אשר הוא חיידק מאוד ארוך, הבנוי מחוטים המכילים גרגירים. הוא שיחק עם החומר הזה בהתחלה כשנראה כמו קרום של צמר גפן. הוא גילה שהגרגירים הם חלקיקי גופרית. הוא ראה שהגרגירים לפעמים מתפתחים ולפעמים לא. אם הוא אסף  את החוטים עם הגופרית והשאיר אותם במעבדה אז לאט לאט הגופרית נעלמה, ובמקום זה החומציות של היצורים עולה והם מפרישים חומצה גפרתית. בתוך ביצות כאלה, יש לרוב ריח של גופרית מסריחה, זהו ריח של סולפה ומימן. כאשר נותנים את הגז הזה הם מתחילים לייצר גופרית מחדש.

תוך כדי התהליך הזה, התאים הללו גדלים וגם כאשר הוא לא הוסיף שום חומר אורגני, ישנה גדילה של האוכלוסייה. כך הוא הסיק שמה שמניע את הגדילה הוא פחמן דו חמצני. התהליך לא קשור באור! הוא קורה גם בחושך.

וינגרדסקי גילה צורת חיים שלא תלויה בחומר אורגני ולא תלויה באור.

 

לכל אטום יש גרעין ומסביבו יש מספר אלקטרונים שמסתובבים מסביבו. לכל יסוד יש מספר שונה של אלקטרונים מסביב לאטום. לכל אטום יש מטען חשמלי. כאשר מספר האלקטרונים שווה למספר הנוטרונים לאטום אין מטען חשמלי.

פחמן דו חמצני: האיחוד בין הפחמן לחמצן הוא מצב שבו ישנה העברה של מטען חשמלי. בזמן החיבור  הפחמן מאבד 4 אלקטרונים, ונותן אלקטרונים לחמצן.

חמצון- איבוד אלקטרונים וקבלת מטען חיובי

חיזור- איבוד חלקים חיוביים וקבלת מטען שלילי.

 

מה קורה עם גופרית?

ישנן שלוש צורות של גופרית- שקופית במצגת עם שלושה מצבים כימיים שונים: גופרית מחוזרת, מחומצנת ובאמצע היסוד ללא מטען. (2-), 0, (+6)

בחיידק הבגיאותה- 1.סולפית וחמצןß גופרית ומיםß מטען שלילי -2 (חיזור)

2. מים וסולפיתß חומצה גפרתיתß מטען חיובי +6 (חמצון)

3.סולפורß שני מימנים וגופרית. זהו המצב ניטרלי