معلومة

كيف يمكن للمرء أن يتتبع المغذيات المعدنية في النبات لإثبات أن المغذيات تمت إعادة تعبئتها؟


قبل الانقطاع - الشيخوخة للمكونات الهيكلية النباتية التي تحتوي على مغذيات معدنية (مثل المغنيسيوم والبوتاسيوم ...) يتم إعادة تعبئتها من الأنسجة الشائخة واستخدامها في الأنسجة النباتية الأخرى لأنشطة الابتنائية.

هل يمكننا تصميم تجربة لإثبات ذلك؟

قيل لي أن طريقة النظائر المشعة ستعمل. يمكننا اكتشاف وجود الجسيم المشع في جزء واحد في نقطة زمنية ، ولكن كيف لنا أن نعرف ما إذا كان هو نفس الجسيم الذي يظهر في مكان آخر بعد الانفصال؟


لا يمكن تتبع الجزيئات الفردية داخل النبات. ومع ذلك ، يمكن للمرء تتبع مستوى النشاط الإشعاعي من مكان إلى آخر. لذلك ، في الحالة التي تتحدث عنها ، سيجد المرء أن مستوى معينًا من النشاط الإشعاعي استمر لفترة في مكان ما ، ثم يُلاحظ انخفاضه بينما يزداد في مكان آخر. قد يكون هناك أيضًا مستوى مرتفع من النشاط الإشعاعي بشكل لذيذ على طول المسار بين هاتين المنطقتين - بغض النظر ، يمكن للمرء أن يربط بشكل منطقي النشاط المنخفض في منطقة مع زيادة النشاط في منطقة أخرى.


تسمح لك نظائر المغنيسيوم بتتبع حركة المغنيسيوم.

قد يسمح لك حقن النظائر المشعة 28Mg (نصف عمر 20.915 ساعة) في الخلايا الشائخة بمراقبة التأثير المباشر لحركة المغنيسيوم من الخلايا الشائخة إلى الخلايا الأخرى. في حالة حدوث الانفصال ، يمكنك فحص الأنسجة النباتية الخاملة. إذا كنت ترغب في التحقق مما إذا كان التمثيل الغذائي يحدث أيضًا ، فقد يتطلب ذلك مزيدًا من التفكير.

هذا بافتراض أن الشيخوخة والانفصال في نموذج النبات يستغرق أقل من 20 ساعة تقريبًا. وهو ما أعتقد أنه غير مرجح ، ولكن هناك الكثير من الأشياء الأخرى "المغذيات المعدنيةوالنظائر المشعة المغنيسيوم المتاحة.

ملحوظة
تتمتع النظائر المشعة بالقدرة على إصدار إشعاع يسمح بتصويرها. هذا أمر رائع عندما تكون جزيئات غير عضوية ، لأن الأنسجة النباتية عضوية (في الغالب). تسمح هذه المتغيرات بالتصوير ليكون عالي الفعالية في انبعاثات معينة.

تم إجراء نهج مماثل هنا (جدار الدفع (آخر هنا بدون حظر الاشتراك غير المدفوع)). ومع ذلك ، أضافت هذه الدراسات خطوة أخرى "تجزئة". قد تكون هذه فكرة مفيدة ، فالتجزئة هي عملية فصل لقياس وفرة المغنيسيوم (يشار إليها باسم تنقية المغنيسيوم). هذا سبب آخر لاستخدام النظير ، فبدلاً من التصوير قد يكون مفيدًا للتنقية.


استعادة الطاقة والمغذيات من روث الخنازير

في حين أن الطريقة الأساسية لإدارة روث الخنازير في الولايات المتحدة هي التخزين المؤقت متبوعًا باستخدام الأرض كسماد للمحاصيل ، هناك اهتمام متزايد باستعادة الطاقة والمغذيات من السماد الطبيعي قبل تطبيق الأرض. إن عدم كفاية القدرة على استيعاب المغذيات في أراضي المحاصيل المجاورة ، أو الاهتمام بإضافة قيمة إلى روث الخنازير بما يتجاوز قيمة الأسمدة ، هي من بين الأسباب التي قد تُبحث عن استراتيجيات إدارة بديلة. سيجد المنتجون الذين يفكرون في استخدامات بديلة للسماد العديد من الخيارات المتاحة. يصف هذا المنشور العديد من عمليات استعادة الطاقة والمغذيات المتاحة حاليًا. يتم شرح كل عملية ويتم مناقشة القضايا الأساسية التي يجب على المنتج مراعاتها مع كل عملية.

أهداف

  • لخص العمليات التي تستخرج الطاقة من روث الحيوانات (البول و / أو البراز) كآلية لاستعادة القيمة من السماد الطبيعي من خلال توفير الطاقة في الموقع أو خارجه.
  • لخص الجدوى الاقتصادية لاستعادة الطاقة ووصف الفوائد غير الاقتصادية التي قد تصاحب العديد من هذه التقنيات.
  • لخص الفرص والنهج التي تعزز القدرة على استعادة المغذيات من أجل تجنب الإفراط في استخدام المغذيات في أراضي المحاصيل.

استعادة الطاقة: مقدمة

تعتبر العمليات التي تستخرج الطاقة من روث الحيوانات (البول و / أو البراز) بمثابة آلية لاستعادة القيمة من السماد الطبيعي من خلال توفير الطاقة في الموقع أو خارجه. ترتبط جدوى استعادة الطاقة من الأسمدة العضوية بتكاليف الطاقة والعمالة في الموقع المعني ، فضلاً عن الفوائد غير الاقتصادية التي قد تصاحب العديد من هذه التقنيات (مثل التحكم في الرائحة). في حين أن الطاقة الإجمالية في معظم الأعلاف الحيوانية تختلف قليلاً جدًا ، فقد يكون هناك تباين كبير في كمية الطاقة التي يمكن للحيوانات هضمها واستخدامها ، وبالتالي متوفرة في السماد. على سبيل المثال ، لا يتم هضم السليلوز من قبل الحيوانات غير المجترة التي تنتقل مصادر الكربون غير المهضومة في أي حصص من الجهاز الهضمي كمصدر طاقة محتمل. يحترق اللجنين في الأعلاف ولكنه غير متوفر للحيوانات ، حتى الحيوانات المجترة ، وغير متاح نسبيًا للميكروبات اللاهوائية. يؤثر نظام إدارة الروث المستخدم أيضًا على قيمة الطاقة للسماد الطبيعي. على سبيل المثال ، ستكون قيمة الطاقة الإجمالية للأسمدة المخففة بشدة بالماء أقل من الأسمدة غير المخففة. هذا لا يعني أن استعادة الطاقة غير مجدية مع عجائن السماد السائل. بعض خيارات استعادة الطاقة ، مثل الهضم اللاهوائي ، هي الأنسب للأسمدة السائلة.

لماذا تفكر في الهضم اللاهوائي؟

ينتج عن الهضم اللاهوائي لروث الخنازير غاز حيوي (في الأساس مزيج من الميثان وثاني أكسيد الكربون) يمكن حرقه لاستعادة الطاقة. الغاز الحيوي المنتج من الهضم اللاهوائي لروث الخنازير له قيمة تسخين حوالي 600 وحدة حرارية بريطانية / قدم 3 ويتكون من حوالي 65٪ ميثان [1]. يمكن حرق الميثان الموجود في الغاز الحيوي الناتج عن عملية الهضم اللاهوائي كوقود إما لتوليد الكهرباء أو لتوفير الحرارة للاستخدام في المزرعة ، أو لكليهما ، وهو ما يشار إليه بالتوليد المشترك. بالإضافة إلى إمكانية استعادة الطاقة ، عند تشغيله بشكل صحيح ، يمكن أن يوفر الهضم اللاهوائي للسماد أيضًا فوائد كبيرة في تقليل الرائحة عند مقارنته بطرق إدارة السماد الطبيعي.

كيف يعمل الهضم اللاهوائي

الهضم اللاهوائي هو تكسير المركبات العضوية الموجودة في السماد بواسطة الكائنات الحية الدقيقة دون وجود الأكسجين. يبدأ التحلل اللاهوائي في الجزء السفلي من الجهاز الهضمي للحيوانات ويستمر في فضلات البراز وأكوام الروث ومرافق التخزين. يتضمن الهضم اللاهوائي خطوات متعددة وعدة فئات من البكتيريا. في حين أن الميثان وثاني أكسيد الكربون عديم الرائحة ، فإن المركبات الوسيطة التي تتشكل أثناء الهضم اللاهوائي لها روائح. لهذا السبب ، إذا تعطلت عملية الهضم اللاهوائي ولم تكتمل ، فقد تنبعث مركبات وسيطة ذات رائحة. عادةً ما يتم حرق الغاز الحيوي الزائد الناتج باستخدام توهج لأن تخزين الغاز سيتطلب ضغطًا وليس مجديًا اقتصاديًا في العادة.

يمكن تقسيم الهاضمات اللاهوائية إلى نوعين أساسيين ، النمو المعلق والفيلم الثابت. كما يوحي الاسم ، يتم تعليق اتحاد البكتيريا اللاهوائية التي تؤدي إلى تدهور النفايات في ملاط ​​الروث في أنظمة النمو المعلقة. تشتمل تكوينات هضم النمو المعلق المستخدمة غالبًا مع نفايات الحيوانات على البحيرات المغطاة ، والهضم المختلط (المعروف باسم CSTR لمفاعلات الخزان التي يتم تحريكها باستمرار) ، وتدفق المكونات ، و ASBRs (المفاعلات الدفعية التسلسلية اللاهوائية). غالبية أجهزة الهضم اللاهوائية المستخدمة مع روث الخنازير مغطاة بحيرات و CSTRs. تتطلب أجهزة هضم تدفق المكونات سمادًا عاليًا من المواد الصلبة (12-14٪ إجمالي المواد الصلبة) وتستخدم على نطاق واسع مع مخلفات الألبان ، ولكنها ليست مناسبة لمعظم روث الخنازير. في حين أن ASBRs مناسبة لسماد الخنازير ، فإن استخدام هذا النوع من النظام على نطاق المزرعة كان محدودًا للغاية.

ترتبط البكتيريا الموجودة في أنظمة الأغشية الثابتة ببعض أنواع الوسائط الداعمة ، مثل الأنابيب البلاستيكية أو غيرها من الهياكل ، حيث يمكن أن تنمو البكتيريا. يُطلق على أنظمة الأغشية الثابتة عادةً المرشحات اللاهوائية ، حيث يجب "ترشيح" النفايات من خلال وسائط الدعم في جهاز الهضم. تم تصميم وسائط الدعم في هضم نفايات الحيوانات ذات الأغشية الثابتة بحيث تحتوي على فتحات كبيرة (عادة 3 بوصات أو أكثر) من أجل منع انسداد هذه الفتحات بمواد صلبة من الروث. تعتبر أجهزة هضم الأغشية الثابتة هي الأنسب للأسمدة المنخفضة المواد الصلبة ، مثل تلك المرتبطة عادة بأنظمة إدارة السماد المتدفق. نظرًا لأن البكتيريا تظل متصلة ، فإن أنظمة الأغشية الثابتة قادرة على هضم كميات أكبر من الروث لكل وحدة زمنية أكثر من الأنواع الأخرى من أنظمة الهضم ، وبالتالي تقليل حجم الهاضم. يمكن تصميم أنظمة الهضم للعمل في درجات الحرارة المحيطة أو تسخينها لتعمل في درجات حرارة أعلى لزيادة معدل هضم النفايات. يمكن تحويل الغاز الحيوي إلى طاقة إما لتسخين الهاضم أو توفير جزء من احتياجات الطاقة للعملية.

يشير زمن الاستبقاء الهيدروليكي (HRT) إلى الوقت الذي تقضيه المادة المؤثرة داخل المفاعل ، ويمكن حسابه بالتعبير التالي: HRT = V / Q ، حيث V هو حجم المفاعل (على سبيل المثال ، قدم مكعب) ، و Q هو معدل التدفق في المفاعل (على سبيل المثال ، قدم مكعب في اليوم). نظرًا لأن العلاج التعويضي بالهرمونات يتناسب مع حجم المفاعل ، فإن له التأثير الأكبر على التكاليف الثابتة لجهاز الهضم. عادةً ما يؤدي العلاج التعويضي بالهرمونات الأقصر ومعدلات التحميل الأعلى إلى تقليل التكلفة ، ولكنها تقلل أيضًا من مدى تحويل VS إلى الغاز الحيوي. غالبًا ما يتم تصميم أنظمة الهاضم بناءً على معدلات تحميل المواد الصلبة المتطايرة (VS). على سبيل المثال ، النطاق المقترح لمعدلات التحميل للهضم اللاهوائي لنفايات الخنازير هو 0.24 إلى 0.50 رطل VS / قدم 3 / يوم.

كقاعدة عامة ، يمكن توليد 5.6 قدم مكعب من الميثان لكل رطل من المواد الصلبة المتطايرة (VS) التي يتم تدميرها [2]. لخنزير التشطيب النموذجي:

84 رطلاً VS / الحيوان النهائي X 50٪ VS كفاءة التحويل X 5.6ft3 / lb VS =

1760 قدم 3 من الميثان لكل خنزير جاهز

للحصول على شعور أفضل بكمية الطاقة التي يمكن توليدها من روث الخنازير ، يمكننا تقدير كمية الكهرباء التي يمكن إنتاجها من السماد الطبيعي من خنزير يصل وزنه إلى 150 رطلاً خلال فترة يوم واحد. إذا قمنا بحرق الغاز الحيوي في محرك احتراق داخلي لتوليد الكهرباء ، فإن الروث من خنزير إنهاء 150 رطلاً سيوفر حوالي 10 واط من الطاقة المستمرة. إذا كنا ننتج الطاقة من روث الخنازير عن طريق حرق الغاز الحيوي من هضم لاهوائي في مولد احتراق داخلي ، فسنحتاج إلى روث من عشرة خنازير إنهاء 150 رطلاً للحفاظ على مصباح 100 واط مشتعل.

الاعتبارات

على مدى العقود الثلاثة الماضية ، تم تركيب حوالي 100 نظام هضم روث حيواني واسع النطاق في مزارع بالولايات المتحدة. وتشير التقديرات إلى أن ما لا يقل عن 50٪ من هذه الهاضمات لم تعد تعمل. ومع ذلك ، فقد توقف معدل الفشل بمرور الوقت مما يشير إلى أن الأنظمة الحالية قد تكون أكثر موثوقية من الأنظمة السابقة. المراقبة والإدارة اليومية ضرورية للحفاظ على تشغيل النظام. التخصيص المتسق للعمالة لإدارة الهضم ضروري للنجاح.

يعمل الهضم اللاهوائي على تثبيت السماد ضد المزيد من التحلل ، ويقلل من المواد الوسيطة ذات الرائحة ، ويقلل من محتوى الكربون في السماد من خلال إنتاج ثاني أكسيد الكربون والميثان ، ويحافظ على معظم القيمة الغذائية للسماد (الكثير الآن في الخلايا البكتيرية) للاستخدام على الأرض. يتم زيادة نيتروجين الأمونيا ، وإذا لم يتم فقده في الغلاف الجوي ، فهو متاح بسهولة للنتروجين وامتصاص المحاصيل. نظرًا للاحتفاظ بقيمة مغذيات السماد الطبيعي ، يجب على المنتجين المحدودين للأرض البحث عن وسائل إضافية لإزالة مغذيات السماد الطبيعي.

تعد إمكانية التقاط الغاز الحيوي واستخدامه كمصدر بديل للطاقة من فوائد هذه الأنظمة. نظرًا لاختلاف معدل توليد السماد خلال دورة حياة الخنازير ، فلن يتطابق معدل توليد الطاقة ومعدل استخدام الطاقة في المزرعة عدة مرات. أحد الخيارات هو بيع الطاقة الزائدة للمرافق المحلية. في بعض المواقع ، قد يتم دفع سعر ممتاز للطاقة "الخضراء" لهذه الكهرباء وفي مواقع أخرى قد يتم دفع سعر أقل بكثير من السعر الذي تتقاضاه المرافق. في كلتا الحالتين ، تجدر الإشارة إلى أن الربط البيني مع نظام طاقة المرافق يمكن أن يكون معقدًا للغاية بسبب المشكلات المتعلقة بالمزامنة والسلامة. بسبب هذه المشكلات ، تختار العديد من المزارع إشعال الغاز الحيوي الذي يتم إنتاجه بما يزيد عن احتياجات الطاقة للمزارع.

التحويل الحراري الكيميائي: لماذا تفكر في التغويز أو التسييل؟

يمكن استخدام العمليات الحرارية الكيميائية مثل التغويز أو التسييل لتحويل الأسمدة المناسبة إلى غازات أو سوائل يمكن استخدامها مباشرة كوقود منخفض إلى متوسط ​​قيمة BTU ، أو معالجتها لاحقًا إلى وقود أعلى قيمة BTU.

كيف يعمل التغويز

يمكن إعادة تشكيل النفايات المحتوية على مواد عضوية حراريًا إلى مصادر طاقة بديلة. تحدث عمليات التحويل الحراري الكيميائي للتغويز في حاوية ساخنة ، بدون أكسجين [3]. التحويل إلى غاز هو عملية تخضع فيها المواد العضوية مثل الأسمدة للتحلل الحراري بنقص الأكسجين إلى غازات ذات قيمة منخفضة إلى متوسطة من وحدة حرارية بريطانية. تشمل الغازات الأولية المنتجة الميثان وأول أكسيد الكربون والهيدروجين.

العقبة الرئيسية أمام تحويل روث الخنازير إلى مادة وسيطة مناسبة للتغويز هي المحتوى الرطوبي [4،5]. تحتوي أنظمة إدارة النفايات المستخدمة بشكل شائع في منشآت الخنازير على مجرى نفايات رطب جدًا بحيث لا يكون هذا النظام مجديًا اقتصاديًا. تدرس بعض الأبحاث السيناريوهات التي يتم فيها تغيير نظام إدارة النفايات بحيث تكون مواد النفايات التي ستخضع للتغويز أكثر جفافًا من المواد من أنظمة الملاط التقليدية [4].

كيف يعمل التسييل

التسييل هو عملية هدرجة عالية الضغط حيث يتم تسييل المواد العضوية في بيئة ذات نقص الأكسجين. تحول عملية التسييل المادة العضوية إلى قطران أو زيت باستخدام سلسلة من العمليات الفيزيائية والكيميائية. يزيد التسييل من نسبة الهيدروجين إلى الكربون للمنتج (الوقود السائل) بالنسبة إلى ذلك الموجود في السماد الطبيعي. على عكس التغويز ، تتطلب هذه العملية رطوبة كافية لإكمالها ، بالإضافة إلى إضافة غاز مختزل مثل H2 أو CO [3،6]. بينما تم إجراء بعض الأبحاث حول تسييل روث الخنازير ، لا توجد حاليًا مرافق تسييل تجارية أو تجريبية تستخدم روث الحيوانات كمواد وسيطة [6].

الاعتبارات

في حين يتم إجراء قدر كبير من الأبحاث حاليًا فيما يتعلق بتغويز وتسييل روث الحيوانات إلى غازات ووقود سائل ، لا يوجد استخدام واسع النطاق لهذه التكنولوجيا مع فضلات الحيوانات حاليًا. ومع ذلك ، هناك العديد من العمليات التجريبية قيد التشغيل. من أجل تحويلها إلى غاز بنجاح ، تتطلب عجائن نفايات الخنازير التجفيف ، أو يجب جمع السماد الطبيعي في حالة جافة نسبيًا.

لماذا تفكر في الاحتراق المباشر؟

يمكن حرق الأسمدة الجافة كمصدر مباشر للوقود ، أو دمجها مع مواد أخرى مثل الخشب أو الفحم. يمكن حرق الوقود المشتق كليًا أو جزئيًا من الأسمدة مباشرة لإنتاج الحرارة وتوليد الكهرباء. ومع ذلك ، نظرًا لأن الخنازير تنتج روثًا رطبًا نسبيًا ، لم يتم اتباع هذه التكنولوجيا لمخلفات الخنازير.

كيف يعمل الاحتراق المباشر

قد يتم حرق السماد ، في شكل جاف نسبيًا ، مباشرة كوقود. يعد استخدام السماد الطبيعي كوقود ممارسة قديمة لا تزال مستخدمة في العديد من البلدان النامية. تختلف الطاقة الإجمالية للسماد ، للحرق ، قليلاً بين الأنواع ويمكن تفسير معظم هذا التباين بالاختلافات في محتوى الرماد. يبلغ محتوى طاقة السماد الطبيعي 27.0Mcal في 15 رطلاً من المادة الجافة (DM). عند 90٪ DM (الهواء الجاف) ، يمثل هذا حوالي نصف الفحم.

الاعتبارات

معظم روث الخنازير رطب جدًا بحيث لا يمكن التفكير في حرقه. ومع ذلك ، بالنسبة للأنظمة التي تنتج سمادًا جافًا ، تشتمل مزايا عمليات الاحتراق على توليد الطاقة الذي يضيف قيمة إلى السماد الطبيعي ، والاحتفاظ بالمغذيات (P و K) للأسمدة ، وتقليل متطلبات تخزين العناصر الغذائية المحتجزة ، وفقدان النيتروجين أثناء الاحتراق في حالة الرغبة في خسارة النيتروجين.

عندما يتم حرق السماد ، تظل مغذيات الرماد بحاجة إلى أن تدار بطريقة مسؤولة. ومع ذلك ، يمكن نقل مسؤولية إدارة الرماد ومغذياته (P و K ، متضمنة) اعتمادًا على الترتيبات الفردية بين مرفق الحرق وعملية الثروة الحيوانية. كان الاقتصاد هو العامل الوحيد الذي ساهم في الحرق المحدود الذي حدث. ومع ذلك ، هناك اعتبارات أخرى تشمل تداعيات الأمن البيولوجي المترتبة على النقل إلى منشأة مركزية. أيضًا ، يجب تنقية غازات العادم بواسطة أجهزة تنقية الغاز والأعاصير وأنواع أخرى من المرشحات عالية الأداء.

ملخص استعادة الطاقة

يحتوي روث الخنازير على الطاقة التي يمكن استعادتها من خلال عمليات مختلفة. يعتبر الهضم اللاهوائي للسماد الطبيعي لتوليد الغاز الحيوي هو العملية الأكثر سهولة في التكيف مع ملاط ​​نفايات الخنازير السائلة. في حين أن توليد الكهرباء من الغاز الحيوي المشتق من روث الحيوانات ممكن تمامًا ، فإن الجدوى الاقتصادية لهذا النظام تعتمد على الإعانات المدفوعة للطاقة الخضراء في العديد من مناطق الولايات المتحدة. السبب الرئيسي الذي يقدمه العديد من المنتجين الحيوانيين لتشغيل أجهزة الهضم اللاهوائية هو التحكم في الرائحة. في كثير من الحالات ، يتم حرق كل الغاز الحيوي الناتج عن هذه الأنظمة ببساطة.

الخيارات الأخرى لاستعادة الطاقة ممكنة بالنسبة للأسمدة الجافة. يستخدم كل من الاحتراق المباشر والتغويز الأسمدة الصلبة كمصدر للوقود. في عملية التغويز ، يتم تحويل الأسمدة الجافة حراريًا إلى غازات ذات قيمة منخفضة إلى متوسطة من وحدة حرارية بريطانية يمكن حرقها مباشرة كوقود ، أو معالجتها إلى وقود ذي قيمة حرارية بريطانية أعلى مثل الإيثانول. ساهم اقتصاديات هذه الأنظمة في عدم اعتمادها على نطاق واسع.

بالنظر إلى الخيارات المتاحة ، عند اتخاذ قرار بشأن إمكانية استعادة الطاقة من منتجي السماد ، يجب أن يوازنوا 1) حاجتهم للحفاظ على المغذيات ، 2) حاجتهم إلى الطاقة التي يمكن توليدها وفرصهم لبيع الطاقة الزائدة ، مع 3) الاقتصاد العام للخيارات المختلفة المتعلقة بأهدافها وغاياتها.


يتم تحليل الدم في المختبر. يوضع الدم في جهاز طرد مركزي ويُغزل حتى ينفصل.

النطاقات المرجعية

بعد ذلك ، يقارن الفنيون النتائج بـ "النطاق المرجعي". النطاق المرجعي هو نطاق القيم المتوقعة لكل اختبار مدرج.

تشمل النطاقات المتوقعة المستخدمة في التحليلات المعملية 95٪ من السكان "الأصحاء". لذلك ، سيكون لدى 95٪ من الأشخاص الأصحاء قيم معملية ضمن هذه النطاقات. يختلف هذا النطاق اعتمادًا على المختبر والمنطقة (على سبيل المثال الولايات المتحدة مقابل الاتحاد الأوروبي) ونوع مكون الدم.

يمكن لرقم أعلى أو أسفل هذا النطاق المرجعي أن يعطي معلومات تشخيصية قيمة حول أنظمة الجسم. تكون القيم المرتفعة والمنخفضة مفيدة بشكل خاص عند تناولها في سياق الأعراض الأخرى وعوامل نمط الحياة والاختبارات.

التباين في النتائج والنطاقات

تختلف قيم المختبر لكل شخص ويجب تقييمها بالنسبة إلى العوامل الأخرى. بينما يتم إنشاء النطاقات المرجعية بعد اختبار عدد كبير من الأشخاص الأصحاء ، يختلف كل شخص قليلاً.

تختلف تحليلات الدم بناءً على:

  • الوقت من العام
  • الموقف / تحديد المواقع
  • تناول الطعام / السوائل
  • ضغط عصبي
  • استخدام الأدوية / المكملات
  • كحول
  • التدخين
  • ممارسة / النشاط البدني
  • الاختبارات العامة

كيف تنمي تجربتك العلمية الخاصة

هل الأسمدة تجعل النباتات أكبر؟ المحرر الخاص بي وأنا نمت الفجل لمعرفة ذلك. المفسد: لم يكن مظهرنا جيدًا.

ناستكو / إستوك / جيتي إيماجيس بلس

شارك هذا:

9 ديسمبر 2020 الساعة 6:30 صباحًا

هذه المقالة هي واحدة من سلسلة من التجارب يهدف إلى تعليم الطلاب كيفية عمل العلم ، من إنشاء فرضية وتصميم تجربة إلى تحليل النتائج بالإحصاءات. يمكنك تكرار الخطوات هنا ومقارنة نتائجك - أو استخدم هذا كمصدر إلهام لتصميم تجربتك الخاصة.

في بعض الأحيان عندما تعتني بحديقة ، ينتهي بك الأمر بنباتاتك تبدو حزينة بشكل غريب. ربما تكون قصيرة وقصيرة ، أو ليست مورقة كما تريد. أول شيء قد يقترحه بعض الناس هو إضافة القليل من السماد لجعل نباتاتك أكبر وأطول. لكن هل الأسمدة تفعل ذلك؟ هذه تجربة لاكتشافها.

شرح: قوة التسميد لـ N و P.

النباتات روائع. باستخدام ثاني أكسيد الكربون والضوء والماء ، يمكنهم إخراج السكر من (تقريبًا) الهواء الرقيق. توضح جيسيكا سافاج: "يتكون معظم النبات من ثاني أكسيد الكربون". "في كثير من الأحيان يعتقد الناس أن النبات ينمو أو مبني من أشياء من التربة. لكنها تنبت من الهواء ". كعالم نبات ، يدرس Savage النباتات. تعمل في جامعة مينيسوتا في دولوث.

لا يمكن للنباتات أن تعيش على الهواء وحدها. إنهم يحتاجون إلى بعض العناصر الأخرى. على سبيل المثال ، يحتوي العمود الفقري للحمض النووي - الجزيء مع التعليمات الوراثية للنبات - على ذرات الفوسفور فيه. وكذلك الحال بالنسبة لـ ATP ، المادة الكيميائية التي تساعد على نقل الطاقة حول الخلية. البروتينات - الجزيئات التي تقوم بالكثير من عمل الخلية - تحتاج إلى ذرات النيتروجين.

المعلمين وأولياء الأمور ، اشترك في ورقة الغش

تحديثات أسبوعية لمساعدتك في الاستخدام أخبار العلوم للطلاب في بيئة التعلم

عادة ، تحصل النباتات على النيتروجين والفوسفور من التربة. تُعرف بعض النباتات باسم مثبتات النيتروجين. يمكنهم سحب النيتروجين من الهواء وتحويله إلى جزيئات تحتوي على النيتروجين يمكن للنباتات استخدامها. لكن معظم النباتات لا تستطيع القيام بذلك. عليهم الاعتماد على النباتات أو الفطريات الأخرى لتحويل النيتروجين لهم. كما يتعين عليهم الحصول على الفوسفور على شكل فوسفات (فوسفور مرتبط بأربع ذرات أكسجين) ، والذي يتم تكسيره من الصخور الموجودة في الأرض.

تحتوي التربة على الكثير من النيتروجين والفوسفور فيها. لكن الكثيرين لا يفعلون ذلك. يحتوي سماد البستنة على النيتروجين والفوسفور بأشكال يمكن أن تتسرب منها جذور النباتات بسهولة. تقول إعلانات الأسمدة إنه مع كل العناصر الغذائية الإضافية ، ستنمو النباتات بشكل أكبر وأسرع.

شرح: كيف يعمل التمثيل الضوئي

يقول سافاج: "إذا أعطيت [النباتات] الكثير من الضوء والنيتروجين ، فإنها قد تزيد من الكلوروفيل والتمثيل الضوئي". قد يعني هذا أن النباتات ستنتهي بمزيد من الأوراق. وتشير إلى أنه مع المزيد من الأوراق ، سيكون لديهم المزيد من السكر. يمكن تحويل هذه السكريات إلى مواد نباتية أكثر. يوضح سافاج أنه مع الأسمدة ، يجب أن تكبر النباتات ، لأنها ستنتج المزيد من السكر.

السؤال هو ما إذا كان للنباتات المخصبة جذور أكبر أو أوراق أكبر أو كليهما. "هل سيركزون على النمو فوق الأرض أو تحتها؟" هي تسأل.

هذه فرضية يمكنني اختبارها. فرضيتي هي ذلك ستكون النباتات المخصبة أكبر من تلك التي لم يتم تخصيبها.

لا تحتاج إلى الكثير من الأشياء لهذه التجربة. دفتر ملاحظات جيد ، وأواني صغيرة ، وبذور فجل ، وتربة تأصيص عضوية ، وأسمدة ، وبقعة مشمسة. بروكشاير

تنمو الفجل وتنمو

اشتريت عدة عبوات من البذور ، و 24 وعاءًا صغيرًا للبذور البلاستيكية ، وسمادًا نباتيًا ، وتربة تأصيص. لقد تأكدت من أن التربة لا تحتوي على سماد مضاف.

أردت شيئًا يمكنني أن أنموه بسرعة ، ولن يشغل مساحة كبيرة ولن يصبح كبيرًا جدًا. أجريت هذه التجربة في أوائل الخريف في ولاية ماريلاند. لذلك علمت أنني بحاجة إلى نبات يمكن أن ينمو عندما يكون الجو باردًا. قطفت الفجل الذي ينمو جيدًا في أوائل الخريف أو الربيع. يمكن لبعض الأصناف أن تنمو فجلًا كاملاً في 21 يومًا فقط.

  1. بذور الفجل صغيرة جدًا. تتبع للتأكد من أنك لا تفقد أي شيء. بروكشاير
  2. اصنع ثقبًا صغيرًا حول عمق طرف إصبعك ، وادفع البذرة وغطها (على اليسار). تريد أيضًا إبقاء نباتاتك معًا ، حتى تحصل على نفس القدر من الشمس والمطر. قم بتسمية كل منهم حتى تعرف ما هو المخصب وغير المخصب. بروكشاير

احتفظت بـ 12 وعاءًا وعلبة بذور واحدة لنفسي. أعطيت 12 وعاءًا الأخرى وعلبة البذور الأخرى - جنبًا إلى جنب مع بعض الأسمدة والتربة - لمحرري ، سارة زيلينسكي. كان هذا لتوفير تحكم إضافي للموقع. بعد كل شيء ، ماذا لو كانت حديقتى أفضل بكثير لنمو النباتات؟ ماذا لو كان أسوأ؟ من خلال تقسيم النباتات بين ساحتي وساحة سارة ، كنت آمل أن أتأكد من أن أي اختلاف مع النباتات يأتي من السماد.

لقد زرعت أنا وسارة بذورنا. في بعض الأحيان ، لا تنبت البذور. لذلك زرعنا بعناية أربع بذور متباعدة بشكل متساوٍ في كل وعاء. ستة من أواني (وستة من أواني سارة) كانت بمثابة أدوات تحكم - أواني لن تحصل على الأسمدة. عولج الستة الآخرون بالأسمدة. لكل منا ، أضاف هذا ما يصل إلى 24 بذرة تحكم و 24 بذرة ستحصل على سماد.

من المهم قراءة واتباع التعليمات الخاصة بنوع السماد الذي تستخدمه. (يتطلب المنجم خلط غطاء صغير من السائل مع خمسة جالونات من الماء.) يمكن أن يتسبب الإفراط في حرق السماد ، حيث تصبح النباتات بنية أو حتى تموت. ذلك لأن النيتروجين الموجود في خليط الأسمدة يكون على شكل ملح يسمى نترات الأمونيوم. يمكن أن تتسبب هذه الأملاح الموجودة في التربة في ترك الماء للنبات والتوجه نحو التربة المالحة - وهي عملية تسمى التناضح. هذا يمكن أن يجعل النبات جافًا ويبدو محترقًا.

كنا نسقي جميع النباتات بالتساوي بالماء النظيف كل يوم (ما لم تمطر). مرة واحدة في الأسبوع ، قمنا بتطبيق الأسمدة على نصف الأواني. التقطنا أيضًا صورًا كل يوم ، حتى نتمكن من رؤية النباتات تتغير بمرور الوقت.

كما توقعت ، لم تنبت الكثير من بذورنا. في الواقع ، لم ينبت سوى ربع ما ينبت منه. سارة لديها إبهام أكثر خضرة. لقد نجحت في نمو نصف راتبها.

نتائج الفجل

كان الفجل لا يزال أصغر من أن يزن ، لذلك قمنا بقياس طول الجذر والأوراق. بروكشاير

كان يوم 21 لحظة الحقيقة! استخرجت أنا وسارة الفجل ووزنتهم وقمنا بقياس الأوراق والجذور.

لقد سحبت الفجل الأول - وشعرت بخيبة أمل كبيرة.

بينما هذه النباتات علبة تنضج في 21 يومًا ، هذا لا يعني أنها دائمًا فعل. كان لدينا الفجل ضئيل جدا. لكن هذا ليس بالأمر السيئ. بعد كل شيء ، إذا نمت جميع الفجل حتى لا تكبر ، فقد يكون من الصعب رؤية أي اختلافات عن السماد.

لسوء الحظ ، كان الفجل صغيرًا جدًا لدرجة أنه كان يزن أقل من جرام واحد. معظم موازين المطبخ المنزلي لا تقيس الكتل بهذه الصغر. لقد علقت أنا وسارة في قياس طول الجذور والأوراق لمعرفة ما إذا كان هناك أي فرق.

بدأنا بإحصاء الأوراق على كل نبتة. معًا ، قمنا بزراعة ما مجموعه 30 نباتًا لم تحصل على أي أسمدة. كان معدل نباتات التحكم هذه 4.1 ورقة. كما قمنا بزراعة 24 نبتة في أوانينا المخصبة. كان متوسط ​​عدد أوراقها 5.3 ورقة. يبدو أن النباتات المخصبة كانت تحتوي على أوراق أكثر من نباتات التحكم.

يبدو فجل التحكم (على اليسار) أصغر قليلاً من الفجل المخصب على اليمين. لكن هل الاختلاف مهم؟ قم دائمًا بزراعة أكثر من فجلتين ، وهو ما يكفي للقيام بالإحصاءات. بروكشاير

لكن هذا لا يعني أن الاختلاف كان بسبب الأسمدة. لمعرفة ذلك ، أحتاج إلى إجراء إحصائيات - اختبارات يمكنني استخدامها لتفسير بياناتي. في هذه الحالة ، لدينا مجموعتان - مخصبة ومضبوطة. لقد استخدمت ملف تي اختبار، والتي يمكن استخدامها لمقارنة مجموعتين ببعضهما البعض. هناك الكثير من المواقع عبر الإنترنت التي تتيح لك نسخ بياناتك ولصقها. لقد استخدمت هذا من GraphPad.

أ تي اختبار يمنحك أ ص القيمة. أ ص القيمة هي مقياس للاحتمال الذي قد أرى فيه بالصدفة تباينًا بين المجموعات بحجم المجموعة التي قمت بقياسها. عادة ، يتم التعبير عنها في صورة رقم عشري ، مثل 0.05. سيكون هذا احتمالًا بنسبة خمسة بالمائة أن أحصل على فرق كبير أو أكبر من الذي رأيته إذا لم يكن هناك فرق حقيقي بين المجموعات. كثيرا ما ينظر العلماء ص القيم الأصغر من 0.05 لتكون ذات مغزى - ما يسمونه مهمًا من الناحية الإحصائية.

في هذه الحالة ، فإن ص كانت القيمة بين الأوراق الملقحة وأوراق الشاهد 0.0001 أو 0.01٪. هذا الاختلاف ذو دلالة إحصائية. لكن هذا لا يخبرك ما إذا كان الفرق بين الاثنين كبيرًا. يمكن أن يكون الاختلاف صغيرًا جدًا ولا يزال ذو دلالة إحصائية. لمعرفة ما إذا كان لدي فرق كبير ، أحتاج إلى إجراء اختبار يسمى Cohen’s d. يمكنك أيضًا تشغيل ذلك مجانًا عبر الإنترنت. لقد استخدمت الآلة الحاسبة هنا.

هذا جدول يعرض نتائج الإحصائيات الخاصة بي. الصفان العلويان هما متوسط ​​عدد الأوراق ومتوسط ​​طول الجذر ومتوسط ​​طول الورقة للتحكم (الصف الأول) والنباتات المخصبة (الصف الثاني). القيمة p من اختبارات t التي تقارن الأرقام هي الصف الثالث ، و Cohen's d هو الصف الرابع. يمكنك أن ترى أن جميع نتائجي كانت ذات دلالة إحصائية. لكن فقط عدد الإجازات واختلافات طول الورقة كانت كبيرة.

لحساب كوهين د ، أحتاج إلى رقم يسمى الانحراف المعياري. هذا هو المقدار الذي تختلف به كل مجموعة من البيانات عن المتوسط ​​(أو المتوسط). للعثور على ذلك ، ذهبت إلى بياناتي في Microsoft Excel ، وكتبت في الوظيفة "= STDEV" وقمت بتمييز مجموعة البيانات الخاصة بي. لقد أدخلت في الآلة الحاسبة المتوسط ​​والانحراف المعياري وعدد النباتات في كل مجموعة.

كان د كوهين 1.3. عادة ما يعتبر العلماء أي رقم يزيد عن 0.8 فرقًا كبيرًا. لذلك يبدو أن نباتاتنا المخصبة تحتوي على أوراق أكثر من نباتاتنا غير المخصبة ، وأن الأسمدة أحدثت فرقًا كبيرًا في عدد الأوراق.

قمنا أيضًا بقياس طول الأوراق وطول الجذور. لقد قمت بتضمين قيم p لكل واحدة و Cohen's d في الجدول أدناه. كان للنباتات المخصبة جذور أطول ، لكن هذا الاختلاف لم يكن كبيرًا. كانت لديهم أيضًا أوراق أطول ، وهنا كان الاختلاف كبيرًا مرة أخرى.

  1. كان للنباتات المخصبة (يمين ، أصفر) أوراق أكثر بعد ثلاثة أسابيع من نباتات التحكم (يسار ، أزرق). بروكشاير
  2. كان للنباتات المخصبة (يمين ، أصفر) جذور أطول بعد ثلاثة أسابيع من جذور النباتات الضابطة (يسار ، أزرق). لكن الفرق كان صغيرًا جدًا. بروكشاير
  3. كان للنباتات المخصبة (يمين ، أصفر) أوراق أطول بعد ثلاثة أسابيع من نباتات التحكم (يسار ، أزرق). كان هذا الاختلاف أكبر من الاختلاف الملاحظ في أطوال الجذر. بروكشاير

لقد بدأت بفرضية أن ستكون النباتات المخصبة أكبر من تلك التي لم يتم إخصابها. حسنًا ، كان للنباتات المخصبة أوراق أكثر وأوراقها أطول. كانت الجذور أطول أيضًا ، رغم أن الاختلاف لم يكن كبيرًا جدًا. بشكل عام ، يبدو أن الأسمدة تجعل الفجل ينمو بشكل أكبر مما قد ينمو في غير ذلك.

بالطبع ، كل تجربة لها حدود - أشياء كان من الممكن أن تتحسن. على سبيل المثال ، لماذا نبت القليل من الفجل؟ أعتقد أنه ربما إذا فعلت ذلك مرة أخرى ، فسوف أضع أواني في مكان أكثر إشراقًا. لقد قمت أيضًا بسحب النباتات عندما كانت لا تزال صغيرة. في تجربة أخرى ، سأمنحهم المزيد من الوقت للنمو. بعد كل شيء ، لدينا خضار فجل أكبر. من الممكن أنه مع المزيد من الأوراق ومزيد من الوقت في الشمس - وبالتالي المزيد من التمثيل الضوئي - سننتهي بفجل أكبر.

هناك الكثير من الأشياء الأخرى التي يمكنك تجربتها. يمكنني تجربة "جرعات" مختلفة من الأسمدة. يمكنني أيضًا تجربة أنواع مختلفة من الفجل. ربما يستجيب البعض للأسمدة بشكل أفضل من البعض الآخر. هناك الكثير من العلوم التي يمكن إجراؤها باستخدام بعض الأوساخ والقليل من البذور.

المواد

  • Miracle Gro (7.48 دولار)
  • تربة بوتينغ عضوية (محصول ممتص ، 32 دولارًا)
  • بذور الفجل (Cherry Belle ، 21 يومًا ، 1.95 دولار / علبة)
  • أواني الشتلات (0.50 لكل منها)
  • أكواب القياس (7.46 دولار)
  • قفازات النتريل أو اللاتكس (4.24 دولار)
  • مقياس رقمي صغير (11.85 دولار)

كلمات القوة

ذرة: الوحدة الأساسية لعنصر كيميائي. تتكون الذرات من نواة كثيفة تحتوي على بروتونات موجبة الشحنة ونيوترونات غير مشحونة. تدور النواة حول سحابة من الإلكترونات سالبة الشحنة.

ATP: اختصار لكلمة أدينوسين ثلاثي الفوسفات. تصنع الخلايا هذا الجزيء لتشغيل جميع أنشطتها تقريبًا. تستخدم الخلايا الأكسجين والسكريات البسيطة لتكوين هذا الجزيء ، المصدر الرئيسي لطاقتها. تُعرف الهياكل الصغيرة في الخلايا التي تنفذ عملية تخزين الطاقة هذه باسم الميتوكوندريا. مثل البطارية ، يقوم ATP بتخزين القليل من الطاقة القابلة للاستخدام. بمجرد أن تستخدمها الخلية ، يجب على الميتوكوندريا إعادة شحن الخلية عن طريق صنع المزيد من ATP باستخدام الطاقة التي يتم حصادها من العناصر الغذائية للخلية.

معدل: (في العلم) مصطلح يشير إلى المتوسط ​​الحسابي ، وهو مجموع مجموعة من الأرقام يتم تقسيمها بعد ذلك على حجم المجموعة.

كربون: العنصر الكيميائي الذي له العدد الذري 6. وهو الأساس المادي لكل أشكال الحياة على الأرض. يوجد الكربون بحرية مثل الجرافيت والماس. إنه جزء مهم من الفحم والحجر الجيري والبترول ، وهو قادر على الترابط الذاتي ، كيميائيًا ، لتشكيل عدد هائل من الجزيئات المهمة كيميائيًا وبيولوجيًا وتجاريًا. (في دراسات المناخ) سيُستخدم مصطلح الكربون أحيانًا بشكل متبادل تقريبًا مع ثاني أكسيد الكربون للإشارة إلى التأثيرات المحتملة لبعض الإجراءات أو المنتجات أو السياسات أو العمليات على الاحترار الجوي على المدى الطويل.

نشبع: (أو CO2) غاز عديم اللون والرائحة تنتجه جميع الحيوانات عندما يتفاعل الأكسجين الذي تستنشقه مع الأطعمة الغنية بالكربون التي تناولتها. يتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون أيضًا عند احتراق المادة العضوية (بما في ذلك الوقود الأحفوري مثل النفط أو الغاز). يعمل ثاني أكسيد الكربون كغازات دفيئة ، حيث يحبس الحرارة في الغلاف الجوي للأرض. تقوم النباتات بتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى أكسجين أثناء عملية التمثيل الضوئي ، وهي العملية التي يستخدمونها لصنع طعامهم.

زنزانة: أصغر وحدة هيكلية ووظيفية في الكائن الحي. عادةً ما تكون صغيرة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة ، وتتكون من سائل مائي محاط بغشاء أو جدار. اعتمادًا على حجمها ، تتكون الحيوانات في أي مكان من آلاف إلى تريليونات من الخلايا. تتكون معظم الكائنات الحية ، مثل الخمائر والعفن والبكتيريا وبعض الطحالب ، من خلية واحدة فقط.

المواد الكيميائية: مادة تتكون من ذرتين أو أكثر تتحدان (الرابطة) بنسب وبنية ثابتة. على سبيل المثال ، الماء مادة كيميائية تُصنع عندما ترتبط ذرتان من الهيدروجين بذرة أكسجين واحدة. صيغته الكيميائية هي H2يمكن أن تكون المادة الكيميائية أيضًا صفة لوصف خصائص المواد الناتجة عن تفاعلات مختلفة بين مركبات مختلفة.

كيمياء: مجال العلوم الذي يتعامل مع تكوين وتركيب وخصائص المواد وكيفية تفاعلها. يستخدم العلماء هذه المعرفة لدراسة المواد غير المألوفة ، أو لإعادة إنتاج كميات كبيرة من المواد المفيدة أو لتصميم وإنشاء مواد جديدة ومفيدة. (حول المركبات) تستخدم الكيمياء أيضًا كمصطلح للإشارة إلى وصفة المركب أو طريقة إنتاجه أو بعض خصائصه. يُعرف الأشخاص الذين يعملون في هذا المجال باسم الكيميائيين. (في العلوم الاجتماعية) مصطلح يشير إلى قدرة الأشخاص على التعاون والتوافق والاستمتاع بصحبة بعضهم البعض.

مراقبة: (اسم) جزء من تجربة حيث لا يوجد تغيير عن الظروف العادية. السيطرة ضرورية للتجارب العلمية. إنه يوضح أن أي تأثير جديد من المحتمل أن يرجع فقط إلى جزء الاختبار الذي قام الباحث بتغييره. على سبيل المثال ، إذا كان العلماء يختبرون أنواعًا مختلفة من الأسمدة في حديقة ، فإنهم يريدون أن يظل جزء منها غير مخصب ، كعنصر تحكم. ستظهر منطقتها كيف تنمو النباتات في هذه الحديقة في ظل الظروف العادية. وهذا يعطي العلماء شيئًا يمكنهم من خلاله مقارنة بياناتهم التجريبية. (v.) لتضمين بعض الظروف غير المتغيرة أو غير المتأثرة في تجربة بحيث يمكن فيما بعد مقارنة نتائجها مع تلك التي تم إجراء التغييرات فيها.

ا & قتصاص: (في الزراعة) نوع من النبات يزرع عن قصد ويغذيه المزارعون ، مثل الذرة أو البن أو الطماطم. أو يمكن أن ينطبق المصطلح على جزء النبات الذي يحصده المزارعون ويبيعونه.

البيانات: الحقائق و / أو الإحصاءات التي تم جمعها معًا للتحليل ولكن ليس بالضرورة تنظيمها بطريقة تعطيها معنى. بالنسبة للمعلومات الرقمية (النوع الذي تخزنه أجهزة الكمبيوتر) ، تكون هذه البيانات عادةً عبارة عن أرقام مخزنة في رمز ثنائي ، يتم تصويرها على أنها سلاسل من الأصفار والآحاد.

الحمض النووي: (اختصار لحمض الديوكسي ريبونوكلييك) جزيء طويل مزدوج الشريطة ولولبي الشكل داخل معظم الخلايا الحية ويحمل تعليمات وراثية. إنه مبني على عمود فقري من الفوسفور والأكسجين وذرات الكربون. في جميع الكائنات الحية ، من النباتات والحيوانات إلى الميكروبات ، تخبر هذه التعليمات الخلايا بالجزيئات التي يجب أن تصنعها.

عنصر: لبنة بناء بعض الهياكل الأكبر. (في الكيمياء) كل مادة من أكثر من مائة مادة يكون أصغر وحدة في كل منها ذرة واحدة. ومن الأمثلة على ذلك الهيدروجين والأكسجين والكربون والليثيوم واليورانيوم.

سماد: النيتروجين والفوسفور والمغذيات النباتية الأخرى المضافة إلى التربة أو الماء أو أوراق الشجر لتعزيز نمو المحاصيل أو لتجديد العناصر الغذائية التي فقدت في وقت سابق لأنها كانت تستخدمها جذور النباتات أو أوراقها.

وظيفة: (في الرياضيات) علاقة بين متغيرين أو أكثر حيث يتم تحديد متغير واحد (المتغير التابع) بدقة من خلال قيمة المتغيرات الأخرى.

فرضية: (v. hypothesis) شرح مقترح لظاهرة ما. في العلم ، الفرضية هي فكرة يجب اختبارها بدقة قبل قبولها أو رفضها.

كتلة: رقم يوضح مقدار مقاومة الجسم للتسريع والتباطؤ - وهو في الأساس مقياس لمقدار المادة التي يتكون منها هذا الكائن.

مركب: مجموعة ذرات متعادلة كهربائيًا تمثل أصغر كمية ممكنة من مركب كيميائي. يمكن أن تتكون الجزيئات من أنواع مفردة من الذرات أو من أنواع مختلفة. على سبيل المثال ، يتكون الأكسجين الموجود في الهواء من ذرتين من الأكسجين (O2) ، لكن الماء يتكون من ذرتين هيدروجين وذرة أكسجين (H2س).

نترات: أيون يتكون من مزيج من ذرة نيتروجين مرتبطة بثلاث ذرات أكسجين. يستخدم المصطلح أيضًا كاسم عام لأي من المركبات المختلفة ذات الصلة التي تتكون من مزيج من هذه الذرات.

نتروجين: عنصر غازي عديم اللون والرائحة وغير تفاعلي يشكل حوالي 78 بالمائة من الغلاف الجوي للأرض. رمزها العلمي هو N. يتم إطلاق النيتروجين في شكل أكاسيد النيتروجين حيث يحترق الوقود الأحفوري. يأتي في شكلين مستقرين. كلاهما يحتوي على 14 بروتونًا في النواة. لكن أحدهما يحتوي على 14 نيوترونًا في تلك النواة والآخر يحتوي على 15. لهذا الاختلاف ، يُعرفان ، على التوالي ، بالنيتروجين -14 والنيتروجين -15 (أو 14 N و 15 N).

العناصر الغذائيةفيتامين أو معدن أو دهون أو كربوهيدرات أو بروتين يحتاجه النبات أو الحيوان أو أي كائن حي آخر كجزء من طعامه من أجل البقاء على قيد الحياة.

عضوي: (في الكيمياء) صفة تشير إلى أن شيئًا ما يحتوي على الكربون أيضًا مصطلح يتعلق بالمواد الكيميائية الأساسية التي تتكون منها الكائنات الحية. (في الزراعة) المنتجات الزراعية المزروعة دون استخدام المواد الكيميائية غير الطبيعية والتي يحتمل أن تكون سامة ، مثل مبيدات الآفات.

التنافذ: حركة جزيئات معينة داخل المحلول عبر الغشاء. تكون الحركة دائمًا من المحلول حيث يكون تركيز بعض المواد الكيميائية أعلى إلى المحلول حيث يكون تركيز تلك المادة الكيميائية أقل. تميل هذه الحركة إلى الاستمرار حتى تتماثل التركيزات على جانبي الغشاء.

الأكسجين: غاز يشكل حوالي 21٪ من الغلاف الجوي للأرض. تحتاج جميع الحيوانات والعديد من الكائنات الحية الدقيقة إلى الأكسجين لتغذية نموها (والتمثيل الغذائي).

ص: القيمة (في البحث والإحصاء) هذا هو احتمال رؤية فرق كبير أو أكبر من الذي لوحظ إذا لم يكن هناك تأثير للمتغير قيد الاختبار. يستنتج العلماء عمومًا أن قيمة p أقل من خمسة بالمائة (مكتوبة 0.05) ذات دلالة إحصائية ، أو من غير المحتمل أن تحدث بسبب بعض العوامل الأخرى غير التي تم اختبارها.

فوسفات: مادة كيميائية تحتوي على ذرة فوسفور وأربع ذرات أكسجين. وهو مكون من مكونات العظام ومينا الأسنان البيضاء الصلبة وبعض المعادن مثل الأباتيت.

الفوسفور: عنصر غير معدني شديد التفاعل يحدث بشكل طبيعي في الفوسفات. رمزها العلمي هو P. وهو جزء مهم من العديد من المواد الكيميائية والهياكل الموجودة في الخلايا ، مثل الأغشية ، والحمض النووي.

بلاستيك: أي من سلسلة المواد التي يسهل تشوهها أو المواد الاصطناعية التي تم تصنيعها من البوليمرات (خيوط طويلة من بعض جزيئات البناء) التي تميل إلى أن تكون خفيفة الوزن وغير مكلفة ومقاومة للتحلل.

البوتاسيوم: عنصر كيميائي يظهر كمعدن ناعم فضي اللون. شديد التفاعل ، يحترق عند ملامسته للهواء أو الماء بلهب بنفسجي. يوجد ليس فقط في مياه المحيط (بما في ذلك كجزء من ملح البحر) ولكن أيضًا في العديد من المعادن.

احتمالا: عملية حسابية أو تقييم رياضي (فرصة أساسية) لمدى احتمالية حدوث شيء ما.

بروتين: مركب مصنوع من سلسلة طويلة أو أكثر من الأحماض الأمينية. البروتينات هي جزء أساسي من جميع الكائنات الحية. أنها تشكل أساس الخلايا الحية والعضلات والأنسجة كما أنها تقوم بالعمل داخل الخلايا. من بين البروتينات المعروفة والمستقلة هي الهيموجلوبين (في الدم) والأجسام المضادة (الموجودة أيضًا في الدم) التي تحاول مكافحة العدوى. كثيرا ما تعمل الأدوية عن طريق الالتصاق بالبروتينات.

ملح: مركب يتكون من دمج حمض مع قاعدة (في تفاعل ينتج أيضًا الماء). يحتوي المحيط على العديد من الأملاح المختلفة - تسمى مجتمعة "ملح البحر". ملح الطعام الشائع مصنوع من الصوديوم والكلور.

الشتلات: النبات الأولي الذي ينبت الأوراق والجذور بعد الخروج من البذرة.

الانحراف المعياري: (في الإحصاء) المقدار الذي تختلف فيه كل مجموعة من البيانات عن المتوسط.

الإحصاء: ممارسة أو علم جمع وتحليل البيانات العددية بكميات كبيرة وتفسير معانيها. يتضمن الكثير من هذا العمل تقليل الأخطاء التي قد تُعزى إلى التباين العشوائي. المحترف الذي يعمل في هذا المجال يسمى الإحصائي.

الشمس: النجم الموجود في مركز النظام الشمسي للأرض. تبعد حوالي 27000 سنة ضوئية عن مركز مجرة ​​درب التبانة. أيضا مصطلح لأي نجم شبيه بالشمس.

محرر & # 039s ملاحظة:

تم تحديث هذه القصة في 9 ديسمبر 2020 لتصحيح الأرقام المعروضة في الجدول.

حول بيثاني بروكشاير

كان بيثاني بروكشاير كاتبًا قديمًا في أخبار العلوم للطلاب. هي حاصلة على دكتوراه. في علم وظائف الأعضاء وعلم الصيدلة ويحب أن يكتب عن علم الأعصاب وعلم الأحياء والمناخ وأكثر من ذلك. إنها تعتقد أن Porgs هي من الأنواع الغازية.

موارد الفصل الدراسي لهذه المقالة مزيد من المعلومات

تتوفر موارد المعلم المجانية لهذه المقالة. سجل للوصول:


كيف يمكن للمرء أن يتتبع المغذيات المعدنية في النبات لإثبات أن المغذيات تمت إعادة تعبئتها؟ - مادة الاحياء

عند النظر إلى هذا الجدول ، تحتوي عينة Coco على مستويات منخفضة للغاية من الكادميوم والرصاص وأقل من 1/3 من الكروم كحد أقصى مسموح به (بناءً على معايير التصنيف العضوية الأوروبية). من الناحية النظرية ، إذا كنت تستخدم أسمدة غير عضوية منخفضة التلوث ، فإن عدد المعادن الثقيلة في المنتج النهائي سيكون منخفضًا للغاية. مرة أخرى ، تبدو الزراعة المائية جيدة جدًا مقابل المعايير العضوية.

دعنا الآن نقارن ركيزة كوكو بمزيجي وعاء عضوي.

خليط الأواني العضوية 4-5 3

مزيج الأواني العضوية 1-.4-.1

مقارنة (ملغم / كغم)

مرة أخرى ، تبدو الزراعة المائية جيدة للغاية!

العوامل المساهمة في التوافر البيولوجي / استيعاب HM

تأثير الأس الهيدروجيني على امتصاص المعادن الثقيلة

من بين العديد من خصائص الوسائط العضوية التي تؤثر على امتصاص النباتات للمعادن الثقيلة ، يلعب الأس الهيدروجيني دورًا مهمًا. 5

في التجارب التي أجراها Autumn S. Wang et al (2005) زاد امتصاص الكادميوم بشكل ملحوظ في التربة ذات تركيز المعادن المنخفض (الحمضية). حدثت أعلى معدلات امتصاص الكادميوم عند الرقم الهيدروجيني 4.8 مع انخفاض ملحوظ في الامتصاص عند درجة حموضة أعلى بلغت 5.28 ، مع أدنى معدلات امتصاص عند الرقم الهيدروجيني 6.07. 6 يبدو هذا إيجابيًا نظرًا لأن النطاق الأمثل لدرجة الحموضة لتوافر المغذيات (إعادة الحشيش) هو 5.8 - 6.0 (مع تقليل امتصاص الملوثات ضمن هذه النطاقات).

CEC وامتصاص المعادن الثقيلة

يتعلق CEC بقدرة التربة / الركائز على جذب العناصر الموجبة والاحتفاظ بها وتبادلها.

عناصر الكاتيون عبارة عن عناصر ذات شحنات كهربائية موجبة ، وهي البوتاسيوم (K +) والأمونيوم (NH4 +) والمغنيسيوم (Mg ++) والكالسيوم (Ca ++) والزنك (Zn +) والمنغنيز (Mn ++) والحديد (Fe ++) والنحاس (Cu +) و الهيدروجين (H +). في حين أن الهيدروجين ليس عنصرًا غذائيًا ، فإنه يؤثر على درجة حموضة الركيزة ، ولهذا السبب ، يعد أحد الاعتبارات المهمة.

بعض العناصر الغذائية لها شحنات كهربائية سالبة. هذه تسمى الأنيونات وتشمل النترات (NO3 N) والفوسفات والكبريتات والبورات والموليبدات.

كلمة "أيون" (كما هو الحال في cat -ion و an-ion) تعني ببساطة جسيمًا مشحونًا تنجذب الشحنة الموجبة إلى شحنة سالبة والعكس صحيح. هذا يعني أن العناصر / العناصر المشحونة الموجبة والسالبة تشكل علاقة تكافلية ومتاحة للامتصاص.

تشير قيم CEC العالية إلى أن التربة أو الركيزة لديها قدرة أكبر على الاحتفاظ بالكاتيونات ، وحيثما يوجد CEC عالي ، يوجد احتياطي كبير من المغذيات. الركيزة كوكو لديها CEC عالية.

يفضل CEC العالي وجود الكادميوم والمعادن الثقيلة الأخرى في الوسائط العضوية. ببساطة ، ترتبط المعادن الثقيلة بالجزيئات العضوية وغالبًا ما تصبح متاحة للامتصاص.

يلاحظ Epstein (2003) أن التربة ذات CEC منخفضة مثل الرمال لديها قدرة ربط أقل بكثير مقارنة بالطين ذو CEC أعلى. 7

نتيجة لذلك ، من الضروري أن يتم تخصيب النباتات المزروعة في وسط عالي من CEC بأنظف العناصر الغذائية / الأسمدة الممكنة. هذا يجعل اختيار المنتج (إعادة المواد الغذائية العضوية أو غير العضوية) في الصيغة أمرًا ضروريًا. على سبيل المثال يمكن تصنيع الأسمدة منخفضة التلوث باستخدام مكونات قاعدية منخفضة التلوث. في حالة التركيبات المنزلية ، يمكن إنتاج العناصر الغذائية التي تحتوي على درجة عالية من العناصر التحليلية والتقنية والصيدلانية بنفس التكلفة التي تدفعها الآن مقابل العناصر الغذائية القياسية (المُصاغة بمكونات من الدرجة الأولى) من المتاجر. على سبيل المثال ، يمكن شراء الأسمدة الفوسفاتية من الدرجة الغذائية ويمكن استخدام نترات الكالسيوم التحليلية لتقليل الملوثات الإجمالية للمعادن الثقيلة. هذه ميزة أخرى لتصنيع المغذيات في المنزل.

المستخلبات وامتصاص المعادن الثقيلة

تضمن المغذيات المائية جيدة الصياغة وجود مستوى عالٍ من توافر المغذيات في الأشكال والنسب الصحيحة. إن التغذية التي تقدم مجموعة متنوعة من العناصر المتاحة بيولوجيًا ستثبت أنها أكثر فعالية من التغذية الأقل تنوعًا ، لا سيما عندما يتعلق الأمر بالعناصر النزرة (المعادن). لهذا السبب ، ثبت أن توليفات من المخلّبات العضوية والاصطناعية تفيد الغلة.

الأنواع الشائعة من المخلّبات التي يستخدمها معظم مصنعي المغذيات المائية هي المخلّبات الاصطناعية ، EDTA (حمض إيثيلين ديامينيتراسيتيك) وبدرجة أقل DTPA (حمض ثنائي إيثيلين تريامين بنتاسيتيك). تمتلك المخلّبات مثل EDTA و DTPA تقاربًا كبيرًا على سبيل المثال الحديد وتشكل بشكل عام معقدات مستقرة مع المعدن عبر نطاق الأس الهيدروجيني من 4 إلى 7.

DPTA و EDDHA و EDTA عبارة عن جزيئات كبيرة لا يمتصها النبات. ببساطة ، يترك المخلب الأيونات المعدنية (العنصر الصغير) على الجذور لامتصاصه ثم يظل سليماً في المحلول أو التربة أو الوسط. ما يعنيه هذا هو أن المخلب يظل نشطًا في التربة / الوسائط ويمكنه بعد ذلك أن يخلّب المعادن الثقيلة مما يجعلها أكثر توفرًا حيويًا للامتصاص (أي الروابط المخلبة مع المعادن الثقيلة مثل الكادميوم وتوصيلها إلى جذور النبات لامتصاصها).

تستخدم جميع الشركات المصنعة مخلّبات اصطناعية في التركيبة. على سبيل المثال ، عادةً ما يتم توفير الحديد على شكل Fe EDTA ، مع بعض الشركات المصنعة التي تستخدم Fe DTPA و / أو Fe EDDHA. خلاصة القول & # 8211 chelates تساعد على امتصاص العناصر الدقيقة & # 8211 الجانب السلبي هو أن المعادن الثقيلة مثل الكادميوم تصبح أيضًا أكثر توفرًا بيولوجيًا للقنب عندما يتم خلطها. 1

بعض الشركات المصنعة تتعرف الآن على هذه المشكلة. على سبيل المثال ، تعمل Yarra (شركة تصنيع الأسمدة الزراعية) حاليًا على إنتاج مخلّبات قابل للتحلل لاستخدامه في الزراعة.

بخلاف ذلك ، يتم امتصاص المواد المستخلبة العضوية (مثل الأحماض الأمينية وحمض الفولفيك) ، على عكس المخلبات الاصطناعية في النبات ولا تُترك مستلقية لاستخلاص المعادن الثقيلة. هذا يجعل الخالب العضوي مثاليًا لتقليل امتصاص المعادن الثقيلة ، مع ضمان الإنتاجية المثلى.

المستخلبات العضوية

المخلّب الصناعي EDTA لا يخترق الجذر. يترك المخلّب المعدن على سطح الجذر قبل أن يمتصه الجذر. ثم يتم ترك المخلب الصناعي في المغذيات أو التربة أو الوسائط. عند دخول النبات ، يصبح المعدن مخلبًا على الفور مرة أخرى بواسطة الأحماض العضوية مثل أحماض الستريك وحمض المالونيك وحمض الطرطريك (الطرطرات) وبعض الأحماض الأمينية (مثل الجلايسين) التي تحدث بشكل طبيعي داخل النبات. ستمكّن عملية الاستخلاب هذه العناصر الغذائية من التحرك بحرية داخل النبات إلى المناطق التي تشتد الحاجة إليها .. وهو ما يقودنا إلى النقطة التالية. البروتينات الدقيقة - المعروفة أيضًا باسم "الجليسينات" أو "البروتينات" - والتي يمكن شراؤها مثل الزنك والبورون والكالسيوم والمغنيسيوم والحديد والمنغنيز والنحاس.

البروتينات الأمينية / الجلايسينات (كلاب عضوي)

الأحماض الأمينية هي "اللبنات الأساسية" للبروتين والتي بدونها يكون تكوين أي نسيج حي مستحيلاً.

الأحماض الأمينية مثل الجلايسين هي عوامل مخلبية عضوية تحدث بشكل طبيعي في النباتات. الجليسين هو أبسط حمض أميني بوزن جزيئي 75. تمت دراسة مخلبات الجلايسين مع الكاتيونات مثل الحديد والزنك والنحاس على نطاق واسع. على سبيل المثال ، أثبتت الأبحاث التي أجريت في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية أن الجلايسينات تحفز بشكل كبير نمو النباتات. خلصت النتائج إلى أن غليسينات الزنك (مخلّب جلايسين الزنك) زاد الوزن الكلي والساق والجذر والأوراق بنسبة 194 و 215 و 254 و 147٪ على التوالي. كانت الآثار المترتبة على جلايسينات المنغنيز (مخلّب جلايسين المنغنيز) 79 و 108 و 110 و 15٪.

الجلايسينات (البروتينات) عبارة عن مخلّبات عضوي ، وعلى عكس المخلّبات الاصطناعية ، يتم امتصاصها جنبًا إلى جنب مع المعدن في النبات. يوفر هذا مزايا مميزة مقارنة بالمخلبات الاصطناعية.

تحتوي الجليسينات على 2 مول من يجند (جلايسين) ومول واحد من المعدن. يتعرف النبات على هذا الجزيء كبروتين مثل النيتروجين ، مما يسمح له بالانتقال إلى نقاط النمو مثل الزهور والفواكه والتوت حيث يكون مطلوبًا.

المغذيات الدقيقة في شكل بروتينات / جليسينات لها بنية مستقرة للغاية. يمكن امتصاصها بسهولة من خلال الجذور والانضمام مباشرة إلى العمليات الكيميائية الحيوية في النبات.

أثبتت الأبحاث:

1. تزيد الغليسينات من توافر المغذيات الدقيقة مقارنة بالمخلّبات الاصطناعية الشائعة (على سبيل المثال EDTA ، DTPA).

2. تميل المحاصيل إلى إنتاج غلات أعلى حيث يتم استخدام الجليسينات.

لهذا السبب ، يوصى باستخدام بعض الجلايسينات على الأقل في صياغة الأدوية المتطورة.

1. باء - كوس ود. ليستان غسل التربة للرصاص والزنك والكادميوم باستخدام خالب قابل للتحلل البيولوجي وحواجز منفذة واستخراج نباتي مستحث بواسطة نبات القنب

الكائنات الحية الدقيقة البيولوجية والمعادن الثقيلة (HM) امتصاص

من المعروف أن التجمعات الميكروبية تؤثر على تنقل المعادن الثقيلة وتوافرها للنبات من خلال إطلاق عوامل مخلبية ، وتحمض ، وإذابة الفوسفات وتغيرات الأكسدة والاختزال ، وبالتالي ، فإن الكائنات الحية الدقيقة (في بعض الحالات) لديها القدرة على تعزيز امتصاص HM.

يوضح البحث أن الكائنات الحية الدقيقة مثل Bacillus subtillus 8 و mycorrhizae (AM و AMF و VAM) 9 و Trichoderma harzianum (Trichoderma SPP) تلعب دورًا في معدلات امتصاص المعادن الثقيلة. نظرًا لاستخدام هذه الميكرو من قبل العديد من مزارعي المتوسط ​​(وغيرهم) كمواد بيولوجية ومحفزات / محفزات لنمو النبات ، يصبح هذا مجالًا مهمًا في الاعتبار.

فوائد الميكروبات: باختصار

عند البحث في الأدبيات حول الميكروبات وامتصاص المعادن الثقيلة ، أصبح من الواضح أن تفاعل الميكروبات وامتصاص المعادن الثقيلة من التربة يعتمد على عدة عوامل رئيسية. هذه كانت:

  • الأهم - تركيز المعادن الثقيلة في التربة والركائز والأسمدة (السماد ، إلخ) هو العامل المهيمن في تلوث الأنسجة النباتية HM
  • نوع المعدن الثقيل ، نسبة إلى أنواع الميكروبات
  • الأنواع النباتية
  • مستويات المغذيات وتأثيرها على استعمار الميكروبات (الكتلة الحيوية)

ثبت أن الميكروبات المفيدة تعزز نمو الجذور ونمو النبات والمحاصيل. بخلاف ذلك ، تلعب الميكروبات دورًا مهمًا كمبيدات الفطريات الحيوية ، وحماية المحاصيل ، ومنشطات المناعة النباتية. لهذا السبب لا يمكن التقليل من دور الميكروبات المفيدة في الزراعة المستدامة والزراعة الحيوية.

يمكن للميكروبات المفيدة أن تساعد في امتصاص العناصر الغذائية وتعمل ، من بين أشياء أخرى ، (ببساطة) خالب لأيونات المعادن (أي تجعل عناصر مثل الحديد والنحاس والمنغنيز والزنك أكثر توفرًا للامتصاص والانتقال).

سيؤدي الاستخلاب الأمثل أيضًا إلى زيادة احتمالية امتصاص المعادن الثقيلة. بمعنى آخر. في المعادن المخلبية مثل الحديد والنحاس والمنغنيز والزنك أنت أيضًا تخلب أيونات المعادن الثقيلة مثل الكادميوم والرصاص والزئبق.

الفطريات Arbuscular Mycorrhiza (يشار إلى الفطريات الفطرية باسم AM أو VAM أو AMF)

تحسن الميكوريزا (AM) من نقل المغذيات من التربة إلى جذور النبات المضيف. أظهرت العديد من التجارب زيادة الكتلة الحيوية وأوزان الغلة ونمو الجذور في المحاصيل المستعمرة AM.

يقول Weissenhorn et al أنه في ظل الظروف المثلى للممارسات الزراعية العادية ، قد يزيد AM من امتصاص المعادن الثقيلة في النبات (HM). 11 ومع ذلك ، يلاحظ Voros et al (1998) أن العديد من الدراسات حول امتصاص المعادن الثقيلة في التربة المستعمرة AM متناقضة. 12

البحث عن المعادن الثقيلة Uptake و AM

اكتشف Citterio Et al (2004) ، في بحث مع Cannabis Sativa المزروع في التربة الملوثة بـ HM المأهولة بالطحالب Glomus mosseae ، أن امتصاص الكادميوم والانتقال قد زاد في التربة شديدة التلوث ، بينما لم يتأثر امتصاص الكادميوم في التربة الملوثة جزئيًا.

"... النباتات المزروعة في تربة ملوثة صناعيًا تراكمت معظم المعادن في العضو الجذري. في هذه التربة ، عزز الجذري الفطري بشكل كبير انتقال جميع المعادن الثلاثة من الجذر إلى الجذع. " 13

ومع ذلك ، وجد البحث عن التبغ الذي أجراه M. Janoušková et al (2004) أن امتصاص الكادميوم قد انخفض عندما كان AM موجودًا في التربة.

خفض AM من امتصاص الكادميوم لنباتات التبغ لكل وحدة من الكتلة الحيوية للنباتات في كلتا التجربتين وقلل من تراكم الكادميوم في براعم التبغ المعدل وراثيًا نسبيًا بالنسبة للتبغ غير المعدل وراثيًا. "14

تدعم الأبحاث الإضافية هذه النتائج ، لاحظ T. Takács وآخرون (2002) أن AM قلل من امتصاص الكادميوم في ryegrass 15: أظهر الخرباوي وآخرون (1988) أن AM قلل "بشكل كبير" من امتصاص المعادن الثقيلة في التجارب مع البرسيم (Medicago sativa L .). 16

على ما يبدو ، يقلل VAM من امتصاص HM في التربة والركائز المخصبة بسبب المجمعات القوطية من الميكوريزا التي توفر أسطحًا ماصة داخل الخلايا القشرية للجذور المضيفة ، وبالتالي استبعاد المعادن من اللقطة. 17

جدوى المايكورايزا في أماكن الزراعة المائية

مفتاح جدوى AM في الزراعة المائية هو أن الفطريات لن تستعمر بكفاءة في البيئات عالية الفوسفور (مثل الزراعة المائية ، حيث يتم استخدام العناصر الغذائية التقليدية). ببساطة ، ثبت الفوسفور AM ، وحيثما يوجد بالفعل نسبة عالية من الفوسفور في الأسمدة أو التربة أو الركائز ، فإن استعمار AM وانتقاله يثبت أنه غير فعال. 18 ما يعنيه هذا (من منظور الشخص العادي) هو أن العناصر الغذائية يجب أن تصاغ على وجه التحديد بمستويات منخفضة من الفوسفور (P) لتلبية استعمار الفطريات الفطرية / قابليتها للحياة.

يجب أن لا تقدم الصيغ الصديقة AM على النحو الأمثل أكثر من 10 جزء في المليون من P (كمحلول تغذية مخفف) من أجل تحقيق استعمار AM فعال. على سبيل المثال

عنصر جزء في المليون (قيم العناصر الغذائية عند التسليم)

عصية سوبتيلوس

حيث يبدو أن الفطريات الفطرية Arbuscular Mycorrhiza لديها القدرة على تقليل امتصاص HM ، يوضح البحث أن سلالات بكتيرية Bacillus subtillus و Bacillus pumilus (سلالات تسلسل الجين الرنا الريباسي 16S) تزيد من امتصاص HM. 19

أظهر البحث الذي أجراه هوكينز وآخرون مع Z.Mays (الذرة) و S. bicolor (الذرة الرفيعة / الذرة) أن B.subtillus و B. pumilus يلعبان دورًا مهمًا في زيادة توافر المعادن في التربة ، وتعزيز امتصاص Cr ، و Pb ، و Zn ، و Cu. . 20

الترايكوديرما Harzianum

Trichoderma spp (مثل T. harzianum ، T. viride ، T. koningil ، T. hamatum) تسهل نمو الجذور القوي ، وتزيد من نمو النبات ، وتزيد من امتصاص المغذيات واستخدام الأسمدة ، وتعزز خضرة النبات ، مما قد يؤدي إلى ارتفاع معدلات التمثيل الضوئي. من المعروف أيضًا أن Trichoderma spp معروف لفترة طويلة جدًا بقدرته على التحكم في الفطريات المسببة للأمراض النباتية.

تستخدم أنواع Trichoderma لإنتاج السليلاز. وهي فعالة بشكل خاص كمضادات لنمو الفطريات الأخرى ، وكثير منها من مسببات الأمراض النباتية ، مما يؤدي إلى أن أنواع ترايكوديرما هي عوامل مهمة في المكافحة الحيوية.

وجد JS Chauhan et al (2009) أن مزيجًا من Pseudomonas fluorescens و Trichoderma harzianum عزز امتصاص الزنك والكادميوم في الخردل الهندي (Brassica juncea) من التربة التي تحتوي على ثلاثة تركيزات مختلفة من الزنك (300 ، 600 ، 900 مجم / كجم) و الكادميوم (5 و 10 و 15 مجم / كجم). 21

1. J.C Lgwe و E.C.Nwokennaya1 و A.A. أبيا (2000) دور الأس الهيدروجيني في إزالة سموم المعادن الثقيلة عن طريق الامتصاص الحيوي من المحاليل المائية التي تحتوي على عوامل مخلبية

2. مجلس المنتجين البيولوجيين النيوزيلنديين. إدارة التربة العضوية في نيوزيلندا.

3 و 4. المعادن الثقيلة والمركبات العضوية من النفايات المستخدمة كأسمدة عضوية: معايير تشريعية لتعريف جودة السماد. المكتب الفني للزراعة (النمسا)

5. Autumn S. Wang1،5، J. Scott Angle1، Rufus L. Chaney2، Thierry A. Delorme3

& amp Roger D. Reeves (2005) تأثيرات الأس الهيدروجيني للتربة على امتصاص الكادميوم والزنك بواسطة Thlaspi caerulescens.

6- Autumn S. Wang et al (2005)

7.Epstein، E (2003) تطبيق الأراضي لحمأة الصرف الصحي والمواد الصلبة الحيوية.

8. R. A. أبو شنب ، و K. Ghanem ، و N. Ghanem ، و A. Al-Kolaibe (2007).

9. Weissenhorn، C. Leyval، G. Belgy and J. Berthelin (1995) مساهمة الفطريات Arbuscular mycorrhizal في امتصاص الذرة (Zea mays L.) للمعادن الثقيلة في زراعة الأواني مع التربة الملوثة

10. ADAMS P. DE-LEIJ F. A. M.

11. ويسينهورن ، سي. ليفال ، جي. بيلجي ، وجيه بيرثيلين. (2004) مساهمة الفطريات الشجرية في امتصاص المعادن الثقيلة بواسطة الذرة (Zea mays L.) في زراعة الأصيص مع التربة الملوثة

12. T. Takacs، B. Biro and I. Voros (2002) تأثير فطريات Arbuscular على امتصاص المعادن الثقيلة في ryegrass (Lolium perenne L.) في أصيص مزروع بتربة ملوثة.

13. J. Citterio، N. Prato، P. Fumigalli، R. Aina، N. Massa، A. Santagostino، S. Sgorbati، G. Berta (2004) الفطريات الجذرية الفطرية Glomus mosseae تحفز النمو وتغيرات تراكم المعادن في القنب ساتيفا ل.

14- M. Janoušková، D. Pavlíková T. Macek، and M. Vosátka (2004) Influence of arbuscular mycorrhiza on the Grow and cadmium of cadmium of Tobacco with inserted metallothionein gene

15. T. Takacs، B. Biro and I. Voros (2002) تأثير الفطريات Arbuscular على امتصاص المعادن الثقيلة في ryegrass (Lolium perenne L.) في أصيص مزروع بتربة ملوثة.

16. م. الخرباوي، ج. Angle و A. Heggo و RL. Chaney (1988) تأثيرات درجة حموضة التربة ، والجذريات ، والتلقيح الفطري الحويصلي المشقوق على النمو وامتصاص المعادن الثقيلة من البرسيم (Medicao sativa L)

17. برادلي آر ، بور آج ، قراءة دي جي (1982) بيولوجيا الفطريات الفطرية في إريكاسيا الثامن. دور الإصابة بالميكوريزا في مقاومة المعادن الثقيلة. فيتول جديد 91: 197-209

18. H.-J. جورج هوكينز وإي. جورج (2004) الزراعة المائية لفطر ميكورايزال Glomus mosseae باستخدام Linum usitatissimum L. و Sorghum bicolor L. و Triticum aestivum L.

19. ر. عبد الله أبو شنب ، ك. غانم ، ن. غانم ، و عبدالكليبي: دور البكتيريا في استخلاص المعادن الثقيلة وامتصاصها بواسطة النباتات التي تنمو في تربة ملوثة بالمعادن المتعددة.

20- ر. عبد الله أبو شنب ، وخالد غانم ، ون. غانم ، وعبدالله الخليبي: دور البكتيريا في استخلاص المعادن الثقيلة وامتصاصها بواسطة النباتات التي تنمو في تربة ملوثة بالعديد من المعادن.

21- J. S. Chauhan J. P.N Rai (2009)

بحث خاص بالقنب عالي التتراهيدروكانابينول

في عام 2001 ، أصدرت حكومة نيو ساوث ويلز (أستراليا) تصريحًا لأندرو كافاسيلاس المحلي في نيمبين للسماح بزراعة كمية محدودة من القنب عالي التتراهيدروكانابينول لأغراض البحث والتحليل. تم إجراء البحث بمساعدة مركز الكيمياء النباتية (وذراعه التجاري Australian Phytochemicals Ltd) في جامعة Southern Cross في Lismore NSW.

اختبرت Kavasilas ثلاث سلالات من الحشيش المزروع عضويًا في الهواء الطلق وثلاثة أنواع مختلفة من الحشيش المائي داخل المباني (NSW التجارية ، و SA التجارية و "المزروع محليًا") لملوثات المعادن الثقيلة. تشير النتائج التي توصل إليها إلى:

  1. يبدو أن علم الوراثة يلعب دورًا في معدلات امتصاص المعادن الثقيلة وانتقالها على الأقل لبعض المعادن الثقيلة *1
  2. تلعب التغذية (مستويات الملوثات في التربة والأسمدة) الدور الأكثر أهمية في تلوث المعادن الثقيلة (أي كلما زادت المعادن الثقيلة في المحلول / الأسمدة والتربة ، كلما ارتفع معدل التلوث المحتمل في الأنسجة النباتية)
  3. استنادًا إلى الإجراءات المتزايدة (منهجية التجربة) ، أدت التغذية العضوية / الأسمدة إلى تلوث أقل بالمعادن الثقيلة من الأسمدة المائية غير العضوية على الرغم من أن هذه النتيجة غير حاسمة إلى حد كبير نظرًا لعينتين داخليتين أخريين (قنب مائي داخلي مزروع تجاريًا من جنوب أستراليا ونيو ساوث ويلز) ينتج عنه مستويات مكافئة من ملوثات المعادن الثقيلة لثلاث عينات خارجية مع عينة واحدة فقط - مزرعة Kavasilas الخاصة (المائية) في الداخل - تنتج مستويات أعلى بكثير من ملوثات المعادن الثقيلة من جميع العينات الأخرى (5). * 2 علاوة على ذلك ، يتناقض بحث Kavasilas مع الاختبارات الأكثر شمولاً التي أجرتها Advanced Nutrients في 2002-2003.

*1 نمت Kavasilas الأفغانية ، ديربان و Skunk x Northern Lights في الهواء الطلق. وجد تحليل أنسجة الأوراق 1.10 ملجم / كجم من الرصاص في ديربان مع & lt0.1 في كل من الأفغان والشفق القطبي x Skunk. كان الكروم 4.10 (ديربان) ، 4.30 (أفغاني) و 2.40 (الظربان × الشفق القطبي الشمالي). إذا لم تكن هناك متغيرات أخرى (مثل التغذية ومحتوى المعادن الثقيلة في التربة ومعدلات العلف) تؤثر على العوامل ، فهذا يشير إلى أن سلالات مختلفة من القنب قد تمتص ، على الأقل ، بعض المعادن الثقيلة بمعدلات مختلفة.

*2 الكادميوم في جميع العينات (3 × عضوي و 3 × هيدرو داخلي) كان & لتر 0.1 ملجم / كجم باستثناء عينة Kavasilas "المزروعة محليًا" عند 3.70 مجم / كجم. في جميع الحالات ، تم اختبار حشيش Kavasilas "المزروع محليًا" أعلى بكثير من الملوثات من عينتين منفصلتين من القنب الداخلي وثلاث عينات من الخارج (إجمالي 5 عينات). تم اختبار عينتي القنب "التجاري" في الأماكن المغلقة بنفس معدلات الحشيش في الهواء الطلق باستثناء الكروم حيث تم اختبار كلتا العينتين الداخليتين أقل (بالمتوسط) من العينات الخارجية. يوصى بإجراء مزيد من البحث.

انظر النتائج أدناه. مستخلص من الاستخدامات الطبية للقنب بواسطة Andrew Kavasilas (2003)

بحوث المغذيات المتقدمة (تحليل الأنسجة) 2002 & # 8211 2003

التعليقات: Total Metals، Samples Digested 22 Nov 02

الطرق: الطرق القياسية لفحص المياه والمياه العادمة

كان وحيد القرن الأبيض في 56 يومًا:

مناقشة

عند مقارنة بيانات المغذيات المتقدمة ببيانات أندرو كافاسيلاس ، تكون النتائج في معظمها شريطًا ثابتًا للجزء الأكبر من الطاقة المائية المحلية الخاصة بكافاسيلاس والتي تحتوي بشكل غير مباشر على مستويات أعلى من تلوث HM من جميع المنتجات الأخرى المزروعة بالزراعة المائية. وهذا يثير مخاوف بشأن دقة بيانات كافاسيلاس في حالة واحدة.

ما هو واضح بناءً على جميع الاختبارات هو وجود مستويات منخفضة من الكادميوم ومستويات منخفضة من الرصاص ومستويات منخفضة من الكروم ومستويات منخفضة من الزرنيخ في كل من الحشيش المزروع في الماء والنمو العضوي. الألومنيوم ، وهو عنصر غير معدني ثقيل ، ولكن من المحتمل أن يكون سامًا ، قد يمثل مشكلة أيضًا وهناك حاجة إلى مزيد من البحث في هذا المجال.

علاوة على ذلك ، تشير مقارنة مجموعتي البيانات إلى وجود عدد أكبر من HM في المنتجات المزروعة عضوياً مقارنةً بالمنتجات المزروعة في الماء.

توصيات لتقليل التعرض للكادميوم والمعادن الثقيلة الأخرى

  • يجب زراعة القنب / الدواء باستخدام منهجيات الزراعة المائية و / أو الزراعة العضوية باستخدام الأسمدة (وإعادة التربة العضوية) التي تحتوي على نسبة منخفضة من ملوثات المعادن الثقيلة
  • من الناحية المثالية ، ينبغي زراعة القنب / الأدوية باستخدام الأسمدة غير العضوية المُصنَّعة من الأسمدة المختبرية ، والأغذية ، و / أو الأسمدة التحليلية والصيدلانية لتقليل تلوث HM.
  • عند استخدام الأسمدة العضوية ، يجب اختبار المنتجات بحثًا عن مستويات الكادميوم ومستويات HM الأخرى أو يجب الحصول على تحليل مضمون يتضمن محتوى المعادن الثقيلة.
  • يجب أن تقوم مستوصفات Med بتجميع قائمة بمختلف أنواع الأسمدة العضوية وغير العضوية (العلامات التجارية) ومحتواها من المعادن الثقيلة - ينبغي بعد ذلك إتاحة هذه المعلومات لمزارعي المتوسط. يجب إجراء الاختبارات المعملية للكشف عن الكادميوم والملوثات الأخرى بشكل مستقل
  • يجب على الأفراد الذين يعانون من كبت المناعة أن يأكلوا أو يبخروا أدويتهم لتقليل امتصاص الكادميوم والملوثات الأخرى / التعرض

ملاحظة المؤلف 1: على مر السنين ، رأيت العديد من مصنعي "الطاقة المائية" يقدمون مطالبات بشأن استخدام العناصر التحليلية أو الدوائية في منتجاتهم. بعد تحليل بعض هذه المنتجات (والتحقيق من خلال وسائل أخرى) ، أصبح من الواضح أنه في حين أنهم (وأنا أؤكد "ربما") يقومون بدمج بعض الأسمدة منخفضة التلوث في صياغة استخدامها - إن وجدت & # 8211 كان منخفضًا للغاية ، مع يتم تصنيع الجزء الأكبر من الصيغة من مكونات أساسية من الدرجة البستانية. على سبيل المثال ، بعد النظر في الصيغ من إحدى الشركات التي تدعي استخدام عناصر من الدرجة الصيدلانية في الصياغة ، أصبح من الواضح أن استخدام مكونات الدرجة الصيدلانية كان حدًا أدنى / دقيقة (0.27٪ من إجمالي الوزن المعدني المستخدم في الإنتاج). بخلاف ذلك ، بعد إجراء تحليل مختبري لعلامة تجارية أخرى تدعي استخدام عناصر تحليلية أو عناصر غذائية ، أصبح من الواضح أنه إذا كانوا يستخدمون درجة تحليلية ، فإن مستويات الملوثات تشبه إلى حد كبير الأسمدة القياسية المنتجة من منتجات ذات درجة عالية. بعد مشاهدة بعض موادهم الترويجية (مقطع فيديو) حيث ظهر استخدام Yarra Fertilizers (منتجات من الدرجة الأولى) في التصنيع ، أصبح الوضع مشكوكًا فيه إلى حد ما. بمعنى آخر. بدا الأمر كما لو أن هذه الشركة المصنعة بالذات كانت منخرطة في تسويق مشكوك فيه.

ملاحظة المؤلف 2: نظرًا لارتفاع تكلفة شراء العناصر التحليلية والغذائية والصيدلانية ، يجب على المرء أن يكون حذرًا من المطالبات المتعلقة بالمزيج الذي يحتوي على هذه العناصر (المذكورة) (قد يتغير هذا وسأبقيك على اطلاع / محدث). وببساطة ، فإن صناعة الطاقة المائية هي سوق مدفوعة التكلفة ولا يمكن للمصنعين ببساطة صياغة منتجات بأسعار تنافسية باستخدام مكونات أساسية باهظة الثمن. على سبيل المثال ، يدعي أحد المصنّعين أنه يستخدم عناصر من الدرجة الصيدلانية البريطانية في الإنتاج. كضيف (استنادًا إلى أسعار شراء المكونات وعلامات البيع بالجملة والتجزئة) ، سيحتاج المنتج المصمم بالكامل بهذه العناصر إلى البيع بالتجزئة بسعر 400.00 دولارًا أمريكيًا زائدًا لمجموعة 5 لترات. هذه ميزة أخرى لتكوين نفسك. بمعنى آخر. مقابل نفس التكلفة تقريبًا التي تدفعها مقابل منتج من الدرجة الأولى في المتاجر ، ستتمكن من صياغته باستخدام مكونات تحليلية ودرجة غذائية وصيدلانية.

1. وزارة الصحة والخدمات البشرية ، وكالة المواد السامة والأمراض

2. وزارة الزراعة والغابات ، نيوزيلندة

3. Jarup، L. (1998) الآثار الصحية للتعرض للكادميوم - مراجعة الأدبيات وتقدير المخاطر

4. وزارة الصحة والخدمات الإنسانية ، وكالة المواد السامة وسجل الأمراض ، 2008

5. P ، Linger et al (2001) القنب الصناعي (Cannabis sativa L.) ينمو على المعادن الثقيلة

التربة الملوثة: جودة الألياف وإمكانية المعالجة النباتية

6. مارث ، إي وآخرون (2000) تأثير الكادميوم على جهاز المناعة. وصف ل

تحفيز ردود الفعل. مجلة وسط أوروبا للصحة العامة

7. منظمة الأغذية والزراعة للأمم المتحدة. http://www.fao.org

8. Burger J وآخرون (2001) عشب البحر كمؤشر بيولوجي: هل يهم أي جزء من نبات بطول 5 أمتار يستخدم لتحليل المعادن

9. Boening D et al (1999) الآثار البيئية ، الانتقال ، ومصير الزئبق: استعراض عام

10. كورتيس ل. وسميث. ب (2002) المعادن الثقيلة في الأسمدة: اعتبارات لوضع اللوائح في قسم أوريغون للسموم البيئية والجزيئية ، جامعة ولاية أوريغون كورفاليس ، أوريغون

11. جولز ، بي (2003) امتصاص الزرنيخ لنباتات المحاصيل الشائعة من التربة الملوثة والتفاعل مع الفوسفات. جامعة ميونيخ

12. أندرو كافاسيلاس (2003) الاستخدامات الطبية للقنب ، ISBN 0-9751806-0-6

13. جونز ، كليمنت وهوبر (1973) امتصاص الرصاص من المحلول عن طريق ريجراس معمر ونقله من الجذور إلى البراعم.

14. Kumar et al (1995) Phytoextraction: استخدام النباتات لإزالة المعادن الثقيلة من التربة.

15. Kos، B. Gremen، H. Lestan، D (2003) استخلاص الرصاص والزنك والكادميوم من التربة بواسطة نباتات مختارة

16. أندرو كافاسيلاس (2003) الاستخدامات الطبية للقنب

17. Golovatyj SE (1999) تأثير مستويات محتوى الكروم في التربة على توزيعه في أعضاء نباتات الذرة. مقاومة التربة فيرت 197 - 204.

18. Prato N et al (2003) Cannabis sativa لإصلاح التربة الملوثة بالمعادن الثقيلة

19. المفوضية الأوروبية (2005) رسالة من المفوضية إلى المجلس والبرلمان الأوروبي بشأن إستراتيجية الجماعة بشأن الزئبق

20 B. Z. Siegel و Lindley Garnier و S.M. Siegel (1988) Mercury in Marijuana

21- باتاريوفا إيه وآخرون (2005) مستويات الدم والبول من الرصاص والكادميوم والزئبق في عموم سكان الجمهورية التشيكية والقيم المرجعية المقترحة

22. B. Z. Siegel ، Lindley Garnier and S.M Siegel (1988) Mercury in Marijuana

23. باترا م. وشارما أ (2000) سمية الزئبق في النباتات

24. وكالة حماية البيئة الأمريكية (ديسمبر 1997) تقرير دراسة الزئبق إلى الكونغرس

25. B. Z. Siegel ، Lindley Garnier and S.M Siegel (1988) Mercury in Marijuana

27. Andrew Kavasilas (2003) الاستخدامات الطبية للقنب ، ISBN 0-9751806-0-6

ملوثات الماريجوانا الطبية الأخرى

السموم الفطرية / الأفلاتوكسينات

تنتشر جراثيم الفطريات / العفن في القنب. 88 نوعًا على الأقل من هجوم الفطريات القنب ويتم اكتشاف المزيد كل عام (McPartland & amp Hughes 1994 ، McPartland & amp Cubeta 1996). أظهرت الأبحاث أن جراثيم الفطريات تعيش في الدخان المستنشق من سجائر الماريجوانا. معظم الفطريات من مسببات الأمراض النباتية ولن يؤذي تناولها عادة البشر الأصحاء ، ومع ذلك ، فإن بعض الفطريات تسبب ضررًا من خلال إنتاج سموم ثانوية.

أبلغت الدراسات عن مستويات الملوثات البيولوجية في القنب ، والتي تشمل فطر الرشاشيات الفطريات والبكتيريا ، التي من المحتمل أن تؤدي إلى التهاب رئوي خاطف ، خاصة بين المثبطين للمناعة.

A.flavus (Aspergillus flavus) ، هو قالب شائع يوجد في البيئة وينتج السموم الفطرية. الأفلاتوكسينات هي سموم فطرية تحدث بشكل طبيعي وهي من بين أكثر المواد المسببة للسرطان المعروف أنها أكثر سمية من 2000 مرة حتى من أكثر مبيدات الآفات سمية. تنجو الأفلاتوكسينات من الاحتراق ، وبالتالي تشكل خطرًا على مستهلكي الماريجوانا في الوسط.

A.flavus لها توزيع عالمي. على الرغم من وجوده عالميًا في الهواء والتربة والغبار والماء ، فقد لوحظ وجود أعباء فطرية أعلى خاصة في الفول السوداني والذرة والحبوب والمواد العضوية المتحللة الملوثة. انتشار المرض متغير بدرجة كبيرة حيث أبلغت المؤسسات المختلفة عن أنواع مختلفة من الرشاشيات باعتبارها العامل الممرض السائد.

الطريقة الأساسية لانتقال العدوى إلى البشر هي عن طريق الاستنشاق. فطر الرشاشيات يتم إطلاق الجراثيم في الهواء وقد تظل محمولة في الهواء لفترات طويلة. نتيجة لذلك ، توجد الجراثيم في كل مكان في الهواء وتلوث أي شيء يكون على اتصال به ، بما في ذلك النباتات. هناك قلق متزايد بشأن الأغذية الملوثة ، والتعرض البيئي والمهني للجراثيم الفطرية من الأنواع المختلفة ، وخاصة السلالات المنتجة للأفلاتوكسين من A. f.لافوس، في أجزاء مختلفة من العالم. تم الإبلاغ عن ارتفاع معدل الإصابة بضعف وظائف الرئة وأمراض الجهاز التنفسي التحسسية بما في ذلك الربو لدى المزارعين في جميع أنحاء العالم. بالإضافة إلى الاستنشاق ، تم الإبلاغ عن طريق ثانوي للانتقال عن طريق ملامسة الجلد أو الجرح (الصدمة وما بعد الجراحة) ، وتلوث المحاليل الوريدية ، وضمادات الجروح ، واستنشاق الماريجوانا.

تم التعرف على حوالي 185 نوعًا مختلفًا من الرشاشيات ، منها 20 نوعًا موثقًا تسبب مرضًا للإنسان. يمكن أن تؤدي جراثيم الرشاشيات ، عند الاستنشاق ، إلى استعمار أو مظاهر حساسية أو عدوى غازية اعتمادًا على الجهاز المناعي للمضيف. المجتاحة داء الرشاشيات نادر في الأشخاص الذين لديهم جهاز مناعة جيد ولكنه يساهم في حدوث مراضة ووفيات كبيرة في المرضى الذين يعانون من كبت المناعة. يشير مصطلح "داء الرشاشيات" إلى عدة أشكال من الأمراض التي تسببها الفطريات في الجنس. غالبية (حوالي 80٪) من عدوى الرشاشيات الغازية سببها الرشاشيات المدخنة. ثاني أكثر الأنواع المسببة للأمراض انتشارًا (حوالي 15-20٪) هو Aspergillus flavus وإلى حد أقل Aspergillus niger و Aspergillus terreus. برز Aspergillus flavus كعامل ممرض سائد في مرضى التهاب الجيوب الأنفية الفطري والتهاب القرنية الفطري في العديد من المؤسسات في جميع أنحاء العالم.

Conidium (جراثيم فطرية) من مسببات الأمراض الأكثر شيوعًا فطر الرشاشيات الأنواع (النيابة) صغيرة نسبيًا ، وتتراوح أحجامها من 2 إلى 5 ميكرون. نظرًا لصغر حجمها ، سوف تترسب الكونيديوم في عمق الرئة بعد الاستنشاق. في معظم الأفراد ، سيتم تطهير الكونيديا المستنشقة ، دون التأثير على صحة الأفراد. ومع ذلك ، فإن المرضى الذين يعانون من نقص المناعة معرضون بشدة للغزو المحلي لأنسجة الجهاز التنفسي عن طريق الكونيديوم المترسب ، مما يؤدي إلى داء الرشاشيات الغازي. فطر الرشاشيات. يمكن أن تحدث الالتهابات الفطرية لداء الرشاشيات في قناة الأذن والعينين والأنف وتجاويف الجيوب الأنفية والرئتين. في بعض الأفراد ، يمكن للعدوى أن تغزو العظام والأغشية التي تحيط بالدماغ والحبل الشوكي. معظم حالات داء الرشاشيات الغازية تصاحب الالتهاب الرئوي. لذلك ، فقد تم افتراض أن استنشاق الهواء فطر الرشاشيات كونيديوم هو سبب مباشر للعدوى الرئوية في المرضى الذين يعانون من نقص المناعة.

في حين أن البحث محدود حول المرض الرئوي المرتبط بداء الرشاشيات ، الناتج عن استخدام الماريجوانا من قبل مرضى الإيدز الذين يعانون من نقص المناعة ، فإن معدلات الوفيات المرتفعة تظهر في الأبحاث الطبية ذات الصلة. يحدث داء الرشاشيات الغازي في الإيدز المتقدم ويؤثر بشكل شائع على الرئتين ، على الرغم من الإبلاغ عن إصابة الدماغ بشكل متكرر.

تشمل المجموعات الأخرى عالية الخطورة متلقي زرع نخاع العظام والمرضى الذين يعانون من الجهاز العصبي المركزي أو داء الرشاشيات المنتشر.

في إحدى الحالات ، أصيب رجل يبلغ من العمر 34 عامًا بداء الرشاشيات الرئوي بعد 75 يومًا من خضوعه لعملية زرع نخاع بسبب ابيضاض الدم النقوي المزمن. كان المريض قد دخن الماريجوانا بكثرة لعدة أسابيع قبل الدخول. كشفت ثقافات الماريجوانا عن Aspergillus fumigatus مع خصائص التشكل والنمو المتطابقة مع الكائن الحي المزروع من عينة خزعة الرئة المفتوحة. على الرغم من العلاج المضاد للفطريات ، مات المريض.

وفي حالة أخرى ، أُدخل مريض يبلغ من العمر 46 عامًا مصابًا بابيضاض الدم النخاعي الحاد (AML) والذي ظهر مرضه في صورة حمى وقشعريرة وسعال جاف. على الرغم من التغطية الواسعة بالمضادات الحيوية ، ظل مريضًا بشكل حاد مع ارتفاع في درجة الحرارة وقشعريرة ونقص تأكسج الدم. كشف تحقيق شامل أنه قبل أن يصاب بمرض حاد ، كان المريض يدخن يوميًا التبغ الممزوج بالماريجوانا من "زجاجة الشيشة". أثناء انتظار ثقافات التبغ و "ماء الشيشة" ، بدأ الأطباء العلاج المضاد للفطريات. تلا ذلك حل الحمى ونقص الأكسجة في الدم بعد 72 ساعة. أسفرت مزارع التبغ عن نمو كثيف لأنواع الرشاشيات ، مما يشير إلى أن التدخين المعتاد للتبغ الموبوء بالرشاشيات والماريجوانا تسبب في استعمار مجرى الهواء مع الرشاشيات. تسبب اللوكيميا في إصابة المريض بنقص المناعة ، وسمح للرشاشيات بإصابة حمة الرئة بالظهور المبكر لداء الرشاشيات الرئوي الغازي.

متقلب المزاج وآخرون. (1982) قام بتقييم تدخين الشيشة فطر الرشاشيات- الماريجوانا الملوثة. وجدوا انخفاضًا بنسبة 15 ٪ فقط في انتقال الجراثيم الفطرية.

في حالات أخرى ، تشوسيد وآخرون. اللوم دخان الرشاشيات للتسبب في التهاب رئوي شبه مميت في عمر 17 سنة.وأشاروا إلى أن المريض قد دفن الماريجوانا الخاصة به تحت الأرض لـ & # 8220aging ، مما خلق بيئة مثالية للتلوث الميكروبيولوجي. وبالمثل ، تعافى Llamas et al فطر الرشاشيات دخان من الماريجوانا التي يملكها مريض يعاني من داء الرشاشيات القصبي الطيني ، بينما شوارتز كشط أسبرجيلوس، فلافوس من الجيوب الأنفية لمدخن الماريجوانا الذي عانى من صداع شديد.

تم تحديد تلوث Aspergillus flavus في منتجات المقاهي الهولندية.

بالإضافة إلى ذلك ، في البحث الذي أجراه Steven L. Kagen et al (1983) لاحظ المؤلفون:

"الدور المحتمل للماريجوانا (MJ) في إحداث التحسس فطر الرشاشيات تمت دراسة الكائنات الحية في 28 مدخنًا من MJ من خلال تقييم حالتهم السريرية والاستجابات المناعية للكائنات الحية الدقيقة المعزولة من MJ. تضمنت مجموعة الأمراض مريضًا مصابًا بداء الرشاشيات الجهازي وسبعة مرضى لديهم تاريخ من تشنج قصبي بعد تدخين MJ. كان 21 مدخنا بدون أعراض. تم التعرف على الفطريات في 13 من 14 عينة من MJ وتم تضمينها دخان الرشاشيات ، أ. فلافوس، النيجر ، Mucor ، البنسليوم، والفطر الشعيات المحبة للحرارة. الراسبتين إلى فطر الرشاشيات تم العثور على مستضدات في 13 من 23 مدخنًا وفي واحد من 10 عناصر تحكم ، بينما تم العثور على مستضدات كبيرة في فطر الرشاشيات تم عرضه في ثلاثة فقط من 23 مدخن MJ. عندما تم تدخين العينات في جهاز أخذ عينات الهواء Andersen ، A. fumigatus مرت بسهولة من خلال سجائر MJ الملوثة. وبالتالي ، فإن استخدام MJ يفترض مخاطر التعرض للفطريات والعدوى ، فضلاً عن إمكانية تحريض مجموعة متنوعة من اضطرابات الرئة المناعية ".

دراسة بواسطة Verweij وآخرون (2000) أن عينات كل من التبغ والماريجوانا كانت ملوثة بشدة بالفطريات الخيطية بما في ذلك A. fumigatus.

وفي بحث أجراه M. Halt (1998) ، تم تحليل مستوى القوالب السامة والسموم الفطرية في 62 عينة من المواد النباتية الطبية. أكثر الفطريات انتشارا هي: الرشاشيات ، البنسيليوم ، الموكور ، الرايزوبوس ، الأبسيديا ، الترناريا ، الكلادوسبوريوم والتريكوديرما. Aspergillus flavus ، كان موجودًا في 11 أو 18 ٪ من 62 عينة من النباتات الطبية. كما تم تحليل عينات النباتات الطبية الملوثة بالفطر A. flavus للكشف عن السموم الفطرية مثل الأفلاتوكسين والأوكراتوكسين والزيرالينون أوكراتوكسين في واحدة من العينات السبعة التي تم تحليلها. تشير الدراسة إلى أن المواد النباتية الطبية ، إذا تم تخزينها بشكل غير صحيح ، تسمح بنمو العفن بعد الحصاد.

السموم الميكروبيولوجية والفحص الطبي للماريجوانا

تم تقنين برنامج الماريجوانا الطبي الهولندي في عام 2003. تتم زراعة المواد النباتية ومعالجتها وتعبئتها وفقًا للمعايير الصيدلانية ويشرف عليها المكتب الرسمي للقنب الطبي (OMC).

الجودة مضمونة من خلال الاختبارات المنتظمة من قبل المعامل المعتمدة. بموجب اللوائح الهولندية ، يجب ألا تحتوي الماريجوانا الطبية على معادن ثقيلة أو مبيدات حشرية أو ملوثات فطرية.

ومع ذلك ، في هولندا توجد سوق غير مشروعة للقنب يتم التسامح معها في شكل "مقاهي" ، والتي تقدم مجموعة متنوعة من القنب لعامة الناس وكذلك لمستخدمي الحشيش الطبي. منذ أن أصبح القنب متاحًا في الصيدليات ، بدأ العديد من المرضى في مقارنة سعر وجودة OMC والقنب كوفي شوب. نتيجة لذلك ، استند النقاش العام حول نجاح وضرورة برنامج OMC إلى التجارب الشخصية بدلاً من البيانات العلمية.
الرأي العام للمستهلكين هو أن قنب OMC أغلى ثمناً ، دون أي اختلاف واضح في الجودة.
في عام 2005 ، أجريت دراسة من أجل إظهار أي اختلافات في الجودة قد تكون موجودة بين المصادر الرسمية وغير المشروعة للقنب للاستخدام الطبي. تمت مقارنة عينات القنب التي تم الحصول عليها من المقاهي المختارة عشوائياً مع الحشيش من الدرجة الطبية التي تم الحصول عليها من OMC في مجموعة متنوعة من الاختبارات التي تم التحقق من صحتها. تم العثور على العديد من عينات المقاهي تحتوي على وزن أقل من المتوقع ، وكلها ملوثة بالبكتيريا والفطريات. لم يتم العثور على اختلافات واضحة في محتوى القنب أو محتوى الماء في العينات. تظهر النتائج التي تم الحصول عليها أن القنب الطبي المقدم من خلال الصيدليات أكثر موثوقية وأمانًا لصحة المستخدمين الطبيين للقنب. 1

وبالمثل ، تمتلك كندا ، مثل هولندا ، برنامجًا قانونيًا للماريجوانا الطبية وآلاف الكنديين مرخصون فيدراليًا لامتلاك واستخدام الماريجوانا الطبية من خلال Health Canada. في كندا ، يتم اختبار الماريجوانا الطبية ليس فقط للمكونات النشطة مثل THC ، ولكن للعفن والفطريات ومسببات الأمراض & # 8212 بما في ذلك البكتيريا & # 8212 والمعادن ، مثل الرصاص والكادميوم والزئبق والزرنيخ. علاوة على ذلك ، تتعرض الماريجوانا الطبية التي تنظمها الحكومة لإشعاع جاما لأغراض السلامة لضمان عدم وجود جراثيم العفن الضارة.

حدث موقف مماثل في الولايات المتحدة حيث ، على الرغم من أن صناعة الماريجوانا الطبية في الولايات المتحدة لم يتم تقنينها على المستوى الفيدرالي ، فقد وضعت الصناعة نفسها ، في بعض الحالات ، معايير لضمان أن الماريجوانا الطبية المباعة للمستهلكين غير ملوثة بالأفلاتوكسين.

على سبيل المثال ، يلاحظ مختبر Steep Hill Cannabis Analysis أنه في حين أن 85 بالمائة من الماريجوانا التي تم اختبارها في Steep Hill Lab أظهرت آثارًا للعفن ، فإن 3 بالمائة فقط من هذه العينات تعتبر غير آمنة بموجب الإرشادات العامة للمنتجات العشبية. 2

لاحظ مركز هاربورسايد الصحي ، أكبر مستوصف طبي في أوكلاند ، على موقعه على الويب أن ما يقرب من 2٪ & # 8211 4٪ من الحشيش الذي يختبرونه يظهر إيجابيات للقوالب المسببة للأمراض عند المستويات التي يتم فيها رفض المنتج. 3

ومع ذلك ، تظهر هذه الأرقام منخفضة عند مقارنتها بأرقام متجر Werc الذي كان يحتوي على & # 8220Gold من الاختبار الميكروبيولوجي & # 8221 وتم تصميمه وفقًا لمستويات تعيينات USP (اتفاقية الأدوية الأمريكية) للنباتات المجففة. ترتبط معايير USP المرجعية ارتباطًا وثيقًا بالمعايير الوثائقية المنشورة في USP-NF ودستور المواد الكيميائية الغذائية وخلاصة المكملات الغذائية. المواد المستندة مباشرة إلى الدراسات الرسمية في USP-NF - التي تخضع معاييرها وإجراءاتها للإنفاذ من قبل إدارة الغذاء والدواء الأمريكية - معترف بها للاستخدام في المعايير الرسمية في الولايات المتحدة ، واستخدامها فعال في إظهار الامتثال للمتطلبات القانونية. بموجب إجراءات اختبار USP ، يرى WercShop حوالي 30 ٪ من معدلات الفشل في التصنيف الميكروبيولوجي.

1) Arno Hazekamp (2006) تقييم جودة القنب الطبي في هولندا

الوقاية من الافلاتوكسينات / السموم الفطرية

ممارسات النمو

فطر الرشاشيات تنجرف الأبواغ على التيارات الهوائية ، وتشتت نفسها على مسافات قصيرة وطويلة حسب الظروف البيئية. عندما تتلامس الجراثيم مع سطح صلب أو سائل ، فإنها تترسب وإذا كانت ظروف الرطوبة مناسبة ، فإنها تنبت (Kanaani وآخرون.، 2008). في جميع الحالات ، تستهلك الفطريات المواد العضوية حيثما تكون الرطوبة ودرجة الحرارة كافية. بالنسبة للأفلاتوكسين ، هذه بيئة دافئة ورطبة / رطبة حيث تتكاثر الفطريات ويمكن أن ترتفع مستويات السموم الفطرية. تقاوم السموم الفطرية التحلل ، لذلك يمكن أن تبقى بسهولة في منتج القنب ، بعد الحصاد. لتقليل مخاطر الإصابة بالأفلاتوكسين ، تأكد من ذلك رطوبة الجو (RH) تتراوح بين 45-55٪ وأن غرفة النمو بها تدفق هواء كافٍ. استخدم مروحة العادم أثناء الدورة الليلية بالإضافة إلى دورة النهار لأن الرطوبة ترتفع بسرعة أثناء الدورة الليلية في الغرف التي لم يتم تنفيسها خلال هذه الفترة.

تنمو الرشاشيات بكثرة على النباتات المتحللة حيث تم العثور عليها بأعداد كبيرة في القش المتعفن وأكوام السماد العضوي ونفايات الأوراق وما شابه. تتكيف معظم الأنواع مع تحلل البوليمرات النباتية المعقدة. لهذا السبب ، يجب أن تظل غرفة النمو نظيفة من المواد العضوية المتحللة في جميع الأوقات.

نمو الفطريات والتلوث بالأفلاتوكسين هما نتيجة التفاعلات بين الفطريات والعائل والبيئة. يحدد المزيج المناسب من هذه العوامل الإصابة واستعمار الركيزة ونوع وكمية الأفلاتوكسين المنتج. ومع ذلك ، فإن الركيزة المناسبة مطلوبة لنمو الفطريات وإنتاج السموم اللاحق ، على الرغم من أن العوامل الدقيقة التي تبدأ في تكوين السموم ليست مفهومة جيدًا. يعد الإجهاد المائي والإجهاد الناتج عن درجات الحرارة المرتفعة وتلف الحشرات للنبات المضيف من العوامل الرئيسية المحددة في الإصابة بالفطريات وإنتاج السموم. وبالمثل ، ارتبطت مراحل معينة من نمو المحاصيل ، وضعف الخصوبة ، وارتفاع كثافة المحاصيل بزيادة نمو العفن وإنتاج السموم. يتأثر تكوين الأفلاتوكسين أيضًا بالنمو المرتبط بالعفن أو الميكروبات الأخرى. على سبيل المثال ، يتم تفضيل تلوث الأفلاتوكسين قبل الحصاد للفول السوداني والذرة بسبب درجات الحرارة المرتفعة وظروف الجفاف الطويلة والنشاط الحشري المرتفع بينما يفضل إنتاج ما بعد الحصاد للأفلاتوكسين على الذرة والفول السوداني درجات الحرارة الدافئة والرطوبة العالية.

كما هو الحال مع الناس ، يمكن للأفلاتوكسينات أن تستعمر نباتًا مريضًا (مضيفًا) بسهولة أكبر من النبات السليم. لهذا السبب ، يجب الحفاظ على ظروف الزراعة المثلى (درجة الحرارة ، الضوء ، تدفق الهواء ، مستويات ثاني أكسيد الكربون ، الرطوبة النسبية ، إلخ) والتي بدورها تعزز النمو / الغلة الأمثل وصحة النبات. (اقرأ المزيد عن معلمات الزراعة المثلى هنا)

النظافة من الإيمان! قم بتنظيف وتبييض حجرة النمو تمامًا بين دورات المحاصيل وأثناءها. تأكد من إزالة أي مواد نباتية متعفنة. نظف المياه المنسكبة على الفور لأنها يمكن أن تساهم في زيادة رطوبة الهواء (RH).

تصفية مدخل الهواء باستخدام مرشحات HEPA

نظرًا لأن السموم الفطرية / الأفلاتوكسينات هي قالب شائع موجود في البيئة الخارجية ، يجب وضع مرشحات HEPA (مانع الجسيمات عالي الكفاءة) بشكل مثالي على مراوح مدخل للحفاظ على البكتيريا والآفات والفطريات التي توجد عادة في البيئات الخارجية من أماكن الزراعة. تعد مرشحات HEPA ضرورية في منع انتشار الكائنات البكتيرية والفيروسية المحمولة جواً ، وبالتالي العدوى في المضيفين. أظهرت الأبحاث أنه في حالة استخدام مرشحات HEPA في المستشفيات ، يتم تقليل تعداد الأفلاتوكسين بشكل كبير - إن لم يتم التخلص منه تمامًا. تتمتع بعض وحدات HEPA ذات التصنيف الأفضل بنسبة كفاءة تبلغ 99.995٪ ، مما يضمن مستوى عالٍ جدًا من الحماية ضد انتقال الأمراض المنقولة بالهواء.

معالجة المياه

تم اكتشاف السموم الفطرية والأفلاتوكسين في صهاريج تخزين المياه وفي إمدادات المياه الرئيسية المعالجة بالكلور. 1 في إحدى الدراسات ، تبين أن مياه الشرب البلدية النرويجية قد تكون مساهماً هاماً في نقل مجموعة متنوعة من أنواع العفن إلى مستهلكي المياه 2

من المهم ملاحظة أن تنقية المياه بتقنية التناضح العكسي لا تزيل مسببات الأمراض الفطرية ، وفي الواقع ، قد تزيد من حدوثها بسبب تراكم الكتلة الحيوية في المرشحات. لهذا السبب ، يجب أن يشمل إنتاج الماريجوانا الصيدلاني معالجة المياه لإزالة ملوثات الأفلاتوكسين / السموم الفطرية. هناك طريقة بسيطة جدا للقيام بذلك.

استخدام البكتيريا والفطريات المفيدة هو الحل (ب و الترايكوديرما spp.)

العصوية الرقيقة تنتج مركبات الببتيدوليبيد من مجموعة إيتورين التي ثبت أن لها خصائص مضادة للفطريات. في إحدى الدراسات ، تم إنتاج نشاط iturin A بواسطة B. الرقيقة تم اختبار السلالة B-3. أقراص ورقية مشربة بتركيزات مختلفة من iturin أ وضعت على لوحات أجار المصنفة مع كونيديا من الأنواع السامة من الفيوزاريوم ، جيرلاسيا ، البنسليوم أو فطر الرشاشيات. تم تثبيط معظم العزلات عند المستويات المنخفضة من B. رقيق كنا حاضرين. italicum ، P. vindicatum ، A. ochraceus و أ. المبرقشة تم تثبيطها بشدة. 3

أفاد كاليسترو وماكلين أن اثنين من العزلات T. harzianum و T. viride كانت قادرة على تثبيط نمو A. فلافوس. 4 الآلية الأساسية للعداء الترايكوديرما هو الطفيل الدقيق. تنتج الترايكوديرما أيضًا مضادات حيوية متطايرة وغير متطايرة لقمع مسببات الأمراض المستهدفة.

فائدة إضافية لاستخدام البكتيريا والفطريات المفيدة في المحلول هي أنها تمنع العفن الممرض الأخرى مثل البيثيوم والفوزاريوم - تحمي النباتات من جميع أنواع الأمراض (اقرأ المزيد عن البكتيريا والفطريات المفيدة في الزراعة المائية هنا)

1) تحديد وإشارات والتحكم في الفطريات في أنظمة توزيع المياه. جوان كيلي ، راسل باترسون ، جراهام كينزي: المعهد الدولي للفطريات ، بيكهام لين ، إيغام ،

2) Sybren de Hoog و Ida Skaar Gunhild Hageskal، Ann Kristin Knutsen، Peter Gaustad، G (2006) تنوع أنواع العفن وأهميتها في مياه الشرب النرويجية

3) M.A Klich، A.R Lax and J.M Bland (1991) تثبيط بعض الفطريات المسببة للسموم الفطرية بواسطة iturin A ، وهو ببتيدوليبيد ينتج عن العصوية الرقيقة

4) C. Calistru، M McLean and P. Berjak (1997) دراسات في المختبر لإمكانية المكافحة البيولوجية ل Asperellis flavus و Fusarium moniliforme بواسطة أنواع Trichoderma.

التجفيف والتخزين والمناولة

يمكن للفطريات والبكتيريا أن تسكن المواد النباتية بعد حصادها. على سبيل المثال، فطر الرشاشيات هو نوع شائع من الفطريات في البيئة ، وبمجرد حصاد المحصول وعدم وجود مبيدات فطرية متبقية ، فإنه لا يزال عرضة للإصابة فطر الرشاشيات.
تجفيف
لا يمكن أن تحدث الإصابة بالفطريات الانتهازية في المواد النباتية التي يقل محتوى الرطوبة فيها عن 15٪ (MC). تحتوي الماريجوانا المجففة بشكل صحيح على ما يقرب من 10٪ MC (المادة التي تقل عن 10٪ MC تصبح هشة للغاية). يجب على المستهلكين منع الماريجوانا من إعادة امتصاص الرطوبة التي تزيد عن 15٪ MC.

يجب تخزين القنب المجفف في أكياس محكمة الإغلاق و / أو بكميات يمكن بيعها (جرامات ، أثمان ، إلخ) مخزنة / مزودة بأكياس قفل المفاجئة يمكن إطلاقها في الهواء وإغلاقها فورًا بعد الاستخدام.

يجب على مستوصفات Med والمستخدمين التأكد من الالتزام بالممارسات الصحية في التعامل مع منتجات القنب.

أفضل الممارسات الطبية

تقلل الماريجوانا المزروعة بعناية وحصادها من احتمالية التلوث بالكائنات الحية الدقيقة. لمزيد من الحماية ، يجب فحص المواد بحثًا عن التلوث قبل تعبئتها لاستخدامها كماريجوانا طبية. نظرًا لأن العدوى الانتهازية تشكل أكبر خطر على مستخدمي med الذين يعانون من كبت المناعة ، يجب تعقيم الماريجوانا عن طريق تشعيع جاما. أخيرًا ، يجب إعطاء المستهلكين تعليمات دقيقة لضمان عدم تلوث الماريجوانا قبل استخدامها.

البخاخات الوقائية (النباتية)

أظهرت الأبحاث أن الفطريات السامة حساسة للزيوت الأساسية الاثني عشر ، وحساسة بشكل خاص للزعتر والقرفة. ثبت أن زيوت الزعتر والقرفة عند 500 جزء في المليون تمنع الفطريات تمامًا. 1

وقد أظهر بحث إضافي أن نمو سلالة سامة من أسبرجيلوس، فلافوس ينخفض ​​تدريجياً مع زيادة تركيز الزيوت الأساسية من أوراق كافور القرفة وجذمور ألبينيا جالانجا مدمج في وسط سائل SMKY. ألقت الزيوت القبض بشكل كبير على الأفلاتوكسين ب1 وضع من قبل أ. فلافوس. زيت C. كافورا فحص الأفلاتوكسين ب بالكامل1 وضع 750 جزء في المليون (ملغم / لتر) في حين أن A. galanga أظهر تثبيطًا تامًا عند 500 جزء في المليون فقط. مزيج الزيت C. كافورا و A. galanga أظهرت فعالية أكبر من الزيوت الفردية التي أظهرت تثبيطًا تامًا لـ أ. فلافوسالإنتاج حتى عند 250 جزء في المليون. 2

1. محمد سليمان. ري بديعة (2002) تأثير الزيت المستخرج من بعض النباتات الطبية على الفطريات المسببة للسموم الفطرية المختلفة

2. Bhawana Srivastava و Priyanka Singh و Ravindra Shukla و Nawal Kishore Dubey (2008) مزيج جديد من الزيوت الأساسية من كافور القرفة و ألبينيا جالانجا في فحص الأفلاتوكسين ب1 عن طريق سلالة سامة من أسبرجيلوس، فلافوس

(ستتم إضافة المزيد قريبًا - ضع إشارة مرجعية على هذه الصفحة)

مبيدات / مبيدات حشرية

هذا مجال كبير للقلق - ستجد أكثر من 20000 كلمة حول هذا الموضوع هنا


الفرضيات التكيفية

1. فرضية كفاءة المدخول

تعتمد فرضية كفاءة المدخول على تنبؤات نماذج البحث المثلى البسيطة ، والتي أثبتت قوتها للحيوانات العاشبة (Sih and Christensen 2001). تنص هذه الفرضية على أن الانتقاء يفضل الحيوانات العاشبة على الأنظمة الغذائية المحتوية على الحيوانات لأن الكائنات العاشبة تزيد من استهلاك الطاقة عن طريق تقليل الطاقة والوقت الذي يقضيه البحث عن الفريسة وإخضاعها. علاوة على ذلك ، قد تستخدم الحيوانات العاشبة مصدر غذائها كموطن (Brönmark and Vermaat 1998) ، أو تبحث عن ملجأ في الغطاء النباتي المائي المرتبط بمصدر غذائها المفضل (على سبيل المثال ، الغطاء النباتي المغمور والطحالب المشبعة ، على التوالي Alvarez و Peckarsky 2013) ، وبالتالي تقليل نفقات الطاقة المتعلقة بالحركة (Cummins 1973) و / أو تجنب المفترس. لذلك ، قد تكون الطاقة الصافية المكتسبة من النظام الغذائي العاشبي أكبر من نظام غذائي يتكون من فريسة ميتازوان.

ترعى الحيوانات العاشبة باستمرار من أجل تلبية الاحتياجات النشطة (Simpson and Simpson 1990، Cruz-Rivera and Hay 2000b) ، في حين أن قيود معدل الطاقة والفسيولوجية واللقاءات تمنع الأصناف المستهلكة للحيوانات من البحث المستمر عن الطعام (Arrington et al.2002، Karasov and مارتينيز ديل ريو 2007). ونتيجة لسلوكيات البحث المختلفة هذه ، فإن الحيوانات العاشبة لديها باستمرار مواد نباتية في أمعائها وتقوم الحيوانات آكلة اللحوم / آكلات اللحوم بمعالجة طعامها على "دفعات" (تمت مناقشته في Karasov و Martinez del Rio 2007). قد تتبع المعالجة الدفعية فترات من الجوع ، لذلك من المحتمل أن تكون الحيوانات العاشبة أكثر إشباعًا بشكل مستمر بالنسبة للحيوانات آكلة اللحوم / آكلات اللحوم. وفقًا لنظرية البحث المثلى ، تستهلك الحيوانات المشبعة طاقة أقل في البحث عن الطعام والمزيد من الطاقة للقيام بأنشطة أخرى مثل التزاوج (كريبس وآخرون 1983). لذلك ، قد تكتسب الحيوانات العاشبة ميزة تكيفية عن طريق تحويل تركيزها النشط من البحث عن الطعام إلى التكاثر.

II. فرضية الموائل دون المثالية

تنص فرضية الموائل دون المثالية على أن الحيوانات العاشبة قد تكون قابلة للتكيف من خلال السماح للكائنات بغزو الموائل دون المثالية. هنا ، يرتبط مصطلح "الموائل دون المثالية" بالموائل التي تدعم الوفرة العالية والتنوع للمستهلكين الثانويين. غالبًا ما تحدث تفاعلات شبكة الغذاء على مناظر طبيعية غير متجانسة مكانيًا (Oksanen et al. 1995) ، أو "بقع" ذات جودة وكمية مختلفة من الموارد. لذلك ، قد يكون الموطن الأمثل موطنًا دون المستوى الأمثل في نقطة أخرى في المكان أو الزمان. في أنظمة المياه العذبة ، يُعتقد عمومًا أن بقع الموائل تتأثر بشدة بالعوامل اللاأحيائية مثل توافر المغذيات و / أو تكرار الاضطرابات (برينجل وآخرون ، 1988). تهيمن المستويات الغذائية الأعلى على المجتمعات عندما تزداد إنتاجية الموائل (على سبيل المثال ، ماركس وآخرون 2000 ، ديجان وآخرون 2002 ، بيفريدج وآخرون 2010) أو عندما يحدث الاضطراب عند الترددات المنخفضة إلى المتوسطة (ماركس وآخرون 2000). ومع ذلك ، يفضل اتباع نظام غذائي يهيمن عليه النبات في الموائل التي تندر فيها الفرائس الحيوانية وتكون وفرة النباتات عالية (تشوباتي وآخرون 2014) ، مثل تلك التي تعاني من اضطرابات متكررة. علاوة على ذلك ، يُعتقد أن استساغة النباتات تلعب دورًا رئيسيًا في هيكلة مجموعات العواشب (Elger et al. 2004).ترتبط الأنواع القاعية والعوالق النباتية الأكثر استساغة بالمراحل المبكرة من التعاقب ، لأن النباتات سريعة النمو تستثمر طاقة أقل في العناصر الهيكلية والسامة (على سبيل المثال ، Porter 1977 ، Elger وآخرون 2004). Elger et al. (2002) بحث في آثار الاضطرابات وتوافر المغذيات على استساغة نباتات المياه العذبة للقواقع العاشبة (Lymnaea stagnalis) ووجدت أن زيادة تكرار الاضطراب ، ولكن ليس توافر المغذيات ، أثرت بشكل إيجابي على توافر الغذاء للحيوانات العاشبة (Elger et al.2002) ، مما قدم دليلًا على ميزة العواشب في الموائل المضطربة (على سبيل المثال ، الموائل دون المثالية).

تتنبأ نظرية البحث المثالي الكلاسيكي (أي النظام الغذائي الأمثل) أنه إذا كان المورد وفيرًا ، فمن المفضل التخصص في هذا المورد (انظر تشوباتي وآخرون ، 2014). هذه التنبؤات مدعومة بدراسات مبكرة عن تفضيلات الطعام ، والتي تشير إلى أن الحيوانات العاشبة تطورت استجابة لتوافر الغذاء بدلاً من القيمة الغذائية (Paine and Vadas 1969). باستخدام نموذج محاكاة تطوري ، تشوباتي وآخرون. (2014) فحص كيف أن جودة وتوافر الفرائس النباتية والحيوانية يشكلان تطور النظام الغذائي. تشير النتائج إلى أن التوافر النسبي للموارد يمكن أن يتنبأ بالمستوى الغذائي للفرد (تشوباتي وآخرون ، 2014). وبشكل أكثر تحديدًا ، تؤدي وفرة النباتات المتزايدة إلى زيادة وفرة الحيوانات العاشبة بالنسبة للحيوانات آكلة اللحوم (Chubaty وآخرون. 2014) مما يدل على أن الحيوانات العاشبة قد تكون قابلة للتكيف عندما تكون النباتات وفيرة والفرائس ليست كذلك (على سبيل المثال ، الموائل دون المثالية).

يمكن أن تؤثر الموسمية أيضًا على جودة الموائل وتوافر الموارد. الكائنات الحية محدودة بالموارد المتاحة على الفور. من المعروف أن الإمدادات الغذائية الثابتة والمتغيرة موسميًا تؤثر على تاريخ حياة العديد من المستهلكين المائيين عن طريق تغيير النمو الفردي والتكاثر (الإنتاج ، الأنماط ، الوضع ، إلخ). تمت دراسة آثار الحد من الغذاء الموسمي جيدًا في دافنيا (Tessier 1986 ، Chapman and Burns 1994) و cladocerans الأخرى (DeMott and Kerfoot 1982 ، Boersma and Vijverberg 1996). وبشكل أكثر تحديدًا ، من المعروف أن الإمدادات الغذائية المستمرة تزيد من نمو وحجم حضنة كلادوكيران. ومع ذلك ، تتنوع الإمدادات الغذائية في طبيعتها وقد تكتسب الحيوانات العاشبة ميزة من خلال استهلاك أنواع مختلفة أو عن طريق التبديل بين الأنظمة الغذائية الخضراء و / أو الحطامية و / أو الحيوانية بشكل موسمي ، وبالتالي تقليل آثار التخصص على نوع طعام واحد (Kitting 1980، Sanders et al. 1996، DeMott 1998، Cruz-Rivera and Hay 2000a).

قد تسمح النباتات العاشبة للكائنات الحية بتقليل المنافسة بين الأنواع (عن طريق تقليل التداخل المتخصص) عن طريق غزو وتكوين مجموعات في موائل دون المستوى الأمثل. على سبيل المثال ، حلزون التفاح الذهبي الغازي عالميًا (كاناليكولاتا بوماسيا) متخصص في النباتات الكبيرة في المياه العذبة وقد أنشأ مجموعات ناجحة في المناطق التي لم يتم استيطانها من قبل الأنواع الأخرى المشابهة من الناحية التطورية. علاوة على ذلك ، قد يسمح غزو موائل دون المستوى الأمثل للحيوانات العاشبة بالهروب من الافتراس. المفاضلات بين البحث عن العلف وتجنب الحيوانات المفترسة في مستهلكي الأحياء المائية موثقة جيدًا (راجعها Milinski 1985). أظهر كاماتشو وثاكر (2013) أن برمائيات المياه العذبة المعرضة لحيوانات مفترسة للأسماك لجأت إلى الحصائر السامة من البكتيريا الزرقاء. علاوة على ذلك ، أظهرت البرمائيات المعرضة للحيوانات المفترسة نسبة بقاء أعلى على الحصائر السامة مقارنة بالحصائر غير السامة. تشير هذه النتائج إلى أن الحيوانات العاشبة المعرضة لخطر الحيوانات المفترسة تستفيد من خلال البحث عن ملجأ في موائل دون المستوى الأمثل. إذا استفادت الحيوانات العاشبة من غزو الموائل دون المثالية عن طريق تجنب الافتراس ، فيمكن تجميع العواشب ذات الأداء المتساوي في كل من البقع عالية الجودة ومنخفضة الجودة كما هو متوقع من خلال "التوزيع المجاني المثالي" (Fretwell and Lucas 1970). لذلك ، فإن القدرة على الاستعمار والاستمرار بالتساوي في كل من الموائل الدنيا والمتفوقة نسبيًا يمكن أن تعزز بقاء الحيوانات العاشبة من خلال استغلال الفرص المتخصصة غير المتاحة للأنواع آكلة اللحوم.

ثالثا. فرضية التيسير غيرية التغذية

تنص فرضية التيسير غير المتجانسة على أن الحيوانات العاشبة قابلة للتكيف لأن الحيوانات العاشبة تستهلك بشكل غير مباشر الميكروبات غيرية التغذية (البكتيريا والفطريات و / أو البروتوزوا) المرتبطة بمجتمعات المنتجين الأساسيين. لقد ثبت أن الحيوانات العاشبة المائية تكمل وجباتها الغذائية بالعناصر الغذائية الأساسية التي تنشأ من البكتيريا غيرية التغذية (Bowen 1984، Smoot and Findlay 2010، Belicka et al. 2012) وقد تم توثيق علاقة إيجابية قوية بين الإنتاج الأولي والبكتيريا في العديد من الأنظمة المائية ( كول 1982). في المياه الجوفية ، تساهم الميكروبات غيرية التغذية بشكل كبير في الكتلة الحيوية العوالقية وتتعرض لضغط رعي قوي بواسطة العوالق الحيوانية (Arndt 1993). تأتي الطحالب القاعية المرتبطة ارتباطًا وثيقًا بالميكروبات غيرية التغذية في عدة أشكال (يُطلق عليها مجتمعة "periphyton") وهي مصدر الغذاء الأساسي للحيوانات العاشبة في النظم القاعية (Wetzel 2001).

بالنسبة للطحالب ، تعد البكتيريا غيرية التغذية منافسًا متفوقًا للفوسفور (P) ، حيث تدمج المغذيات في جدرانها الخلوية (Martin-Creuzburg et al. 2011) ، لذلك تعد هذه الميكروبات مصدرًا غنيًا للمغذيات المحدودة للحيوانات العاشبة (Martin-Creuzburg et آل 2011). على الرغم من أهمية P لنمو metazoan (Sterner and Elser 2002) ، إلا أن الأنظمة الغذائية المكونة فقط من الكائنات غيرية التغذية هي ذات نوعية رديئة بالنسبة لـ ونبات الغار ماجنا مما يشير إلى أن الحيوانات العاشبة قد تعتمد على عناصر غذائية أخرى للمواد الكيميائية الحيوية الأساسية مثل الستيرولات (مثل اللافقاريات) أو الأحماض الدهنية (Martin-Creuzburg et al. 2011). على سبيل المثال ، معدلات نمو ونبات الغار ماجنا يزداد عند إطعام البكتيريا غيرية التغذية المكملة بالستيرولات (مهمة للتخلص من الريش) بالنسبة لنمو البكتيريا التي تتغذى فقط (Martin-Creuzburg et al. 2011). وجدت الدراسات ذات الصلة ذلك دافنيا تتطلب نظامًا غذائيًا يتكون من 50٪ على الأقل من الطحالب الخضراء للتعويض عن نقص الستيرول (Martin-Creuzburg et al.2005). في مثال الفقاريات ، السيلفين مولي (Poecilia لاتيبينا) لاستيعاب كل من المواد الطحلبية والأحماض الدهنية المشتقة من البكتيريا غيرية التغذية (Belicka et al. 2012). قد يسمح استهلاك الكائنات غيرية التغذية جنبًا إلى جنب مع استهلاك ذاتية التغذية للحيوانات العاشبة بالحصول على كميات كافية من كل من الفسفور والأحماض الدهنية للنمو وعمليات الحياة الأخرى ، على التوالي.

رابعا. فرضية تخصيص الدهون

تنص فرضية تخصيص الدهون على أن الحيوانات العاشبة قابلة للتكيف لأن زيادة استهلاك الطحالب ذات التركيزات العالية من الدهون قد يزيد من اللياقة البدنية. تعد الطحالب منتجة أساسية للدهون الأساسية التي لا يمكن تصنيعها بواسطة metazoans ، ولكنها ضرورية لبقائها (Ahlgren et al. 1990 ، Sargent et al. 1995 ، Sharathchandra and Rajashekhar 2011 ، Guo et al. 2016). على الرغم من أن الفرائس الحيوانية غنية بالدهون بالنسبة للطحالب ، إلا أن الأسماك الآكلة للأعشاب التي يتم صيدها من البرية لها نشاط ليباز أعلى في الأمعاء من الحيوانات آكلة اللحوم ، مما يشير إلى أن الدهون لها أهمية كبيرة للحيوانات العاشبة (Nayak et al. 2003 ، Drewe et al. 2004 ، German et al. آل. 2004).

يمكن دمج الأحماض الدهنية في طبقات الدهون الثنائية لخلايا الميتازوان (الفوسفوليبيد كاراسوف ومارتينيز ديل ريو 2007) ، ويمكن أن تكون بمثابة سلائف للهرمونات الحيوانية المهمة (Brett and Muller-Navarra 1997) ، ويمكن تخزينها كطاقة (Wiegand 1996) في الأحياء المائية المستهلكين. يمكن أيضًا تخزين الكربون الزائد الذي لا ينشأ من الأحماض الدهنية كاحتياطيات دهنية في المستهلكين الأساسيين (على سبيل المثال ، دافنيا: Sterner and Hessen 1994 ، Gulati and DeMott 1997) ، مؤكدين على أهمية تخزين الدهون. في الكائنات المائية ، يتمثل الدور الأساسي للدهون في تخزين الطاقة للأغراض الإنجابية ، حيث إنها المكونات الرئيسية للبويضات (Brooks et al.1997). أثناء فترات التكاثر ، تنتقل المركبات الدهنية إلى الغدد التناسلية في الأسماك (ويجاند 1996 ، جولر وآخرون 2007 ، وانج وآخرون 2013) ، وتؤدي زيادة الدهون الغذائية (من 12٪ إلى 18٪) إلى زيادة الخصوبة (Durray et al. 1994). تبين أيضًا أن تناول الدهون من مصادر الطحالب يرتبط ارتباطًا إيجابيًا بنجاح التكاثر في العديد من الكائنات المائية (دافنيا، مجدافيات الأرجل ، أسماك) وحجم القابض على وجه الخصوص (Goulden et al. 1982 ، Tessier et al. 1983 ، Schmidt and Jonasdottir 1997 ، Weers and Gulati 1997 ، Martin-Creuzburg et al. 2008 ، Guo and Xie 2011). بالإضافة إلى ذلك ، فإن الكائنات الحية التي تستهلك أنظمة غذائية غنية بالفوسفوليبيدات تخصص الفسفور الغذائي للبويضات (على سبيل المثال ، مجدافيات الأرجل ، Laspoumaderes وآخرون 2010) ، مما يساهم في نمو النسل وبقائهم على قيد الحياة. الفسفوليبيدات الغذائية هي المكونات الرئيسية للصفار الجنيني (ويجاند 1996) وبالتالي فهي تعمل كمصدر للطاقة ومكون للنمو الهيكلي في نمو الأجنة (Bell 1989، Wiegand 1996). علاوة على ذلك ، الفسفوليبيدات وفيرة في أغشية الأنسجة العصبية ، وبالتالي فهي جزء لا يتجزأ من نمو اليرقات ، التي تحتوي على نسبة عالية من الأنسجة العصبية بالنسبة إلى كتلة الجسم (بيل وآخرون ، 1997). نظرًا لأن الدهون (والدهون الفوسفورية) مهمة للتخزين ، والتركيب ، والتكاثر للكائنات المائية ، فقد يفضل الحيوانات العاشبة على اللحوم والحيوانات آكلة اللحوم إذا تم الحصول على الدهون الأساسية من مصادر الطحالب المتاحة.

V. فرضية تجنب المرض

تؤكد فرضية تجنب المرض أن الحيوانات العاشبة مفيدة لأنها تقلل من انتقال المرض عن طريق الحيوانات. العديد من المستهلكين الثانويين مثل piscivores هم عوائل نهائية للطفيليات ، مع المستهلكين الأساسيين (أي اللافقاريات أو الفقاريات الصغيرة) يعملون كمضيفين وسيطين (Covich وآخرون 1999 ، Marcogliese 2002). علاوة على ذلك ، فقد ثبت أن الارتباط والتشابه في السمات البيولوجية بين العوائل هو مؤشر مفيد لانتشار الطفيليات في العديد من الأصناف (انظر المناقشة في Huang et al. 2014). على وجه التحديد ، تبين أن الحيوانات آكلة اللحوم المتشابهة نسبيًا وبيئيًا تؤوي تجمعات طفيليات مماثلة (Huang et al. 2014) ، مما يشير إلى أن النظام الغذائي يؤثر على احتمال الإصابة الطفيلية. علاوة على ذلك ، أظهر التحليل التلوي الذي أجراه Choudhury and Dick (2000) أن أسماك المياه العذبة التي تعيش في المياه العذبة لديها مجتمعات طفيليات غنية مقارنة بالحيوانات العاشبة والحيوانات العاشبة (Choudhury and Dick 2000 ، انظر Dogiel et al. 1961 ، للحصول على أمثلة). على الرغم من أن الحيوانات العاشبة يمكن أن تتعاقد مع مجموعة متنوعة من الطفيليات التي لا تنشأ من النظام الغذائي (انظر Hoffman 1999 لمراجعة كاملة) ويمكن أن تتعرض لتأثيرات سلبية كمضيف وسيط (Plaistow وآخرون. الطفيليات وبالتالي تخصيص الطاقة لآليات الصيانة التي تستجيب لمثل هذه الطفيليات.

بدلاً من ذلك ، قد يسهل استهلاك الفريسة الحيوانية انتقال البريونات ، والتي يشار إليها أيضًا باسم الاعتلال الدماغي الإسفنجي القابل للانتقال. تتكون هذه العوامل المعدية من البروتين وهي مسؤولة عن مرض جنون البقر في الثدييات (Dalla Valle et al.2008). على الرغم من أن البريونات ليست شائعة في الأنظمة المائية كما هي في الأنظمة الأرضية ، فقد تم اكتشاف البريونات في بعض أنواع الأسماك (Rivera-Milla et al. 2003 ، Dalla Valle et al. 2008). تتكون الأنسجة الحيوانية من بروتينات يحتمل أن تتضرر من هذه العوامل ، مما يشكل تهديدًا كبيرًا لشبكات الغذاء المائية. نظرًا لأن العناصر الأساسية ليست موارد غنية بالبروتين (Mattson 1980 و Sterner و Elser 2002) ، فقد تستفيد الحيوانات العاشبة من انخفاض التعرض للبريونات المعدية التي يمكن أن تغير البروتينات العاملة التي تتكون منها أنسجتها الجسدية.


ضوء الشمس يساعدنا على العيش لفترة أطول

الدكتور جاك كروس والدكتور ألكسندر ونش هما الخبيران الرائدان والمصادر العامة للمعلومات عن الضوء وتأثيره على صحة الإنسان. كلاهما لديه مثل هذه التفسيرات التفصيلية والعلمية لكيفية عمل الضوء التي تستغرق بعض الوقت للتخلص من التفاصيل وفهم نقاطهم.

خلاصة القول هي أن قضاء الوقت في بيئة الإضاءة المناسبة يؤثر بشكل كبير على صحتك وطول العمر.

في المنشور أدناه الذي نشره الدكتور Kruse على LinkedIn ، يدعي أن انقسام الخلايا ووقت الخلية وحياة الخلية يعتمد على إشارات من الضوء وبالتالي يؤثر على طول عمرنا.

من منشور لينكد إن لجاك كروس في عام 2017:

في عام 1964 ، درس جون أوت والدكتور إيرفينغ ليوبولد تأثيرات الضوء على الخلايا الظهارية الصبغية لشبكية الأرانب. لقد وثقوا أن هذا الصباغ الشبكي الظهاري لن ينقسم ما لم يتعرضوا لمستويات منخفضة من الضوء فوق البنفسجي. أظهرت أبحاث Roeland van Wijk أن كل خلية على الأرض يجب أن تطلق ضوء ELF-UV من سطحها لتحفيز الانقسام. ما يعنيه هذا هو أن ضوء الأشعة فوق البنفسجية ضروري لصحتنا لأن RPE في شبكية العين البشرية يتحكم في ساعة عيننا! ساعة العين هي التي تتحكم في إيقاعات الساعة البيولوجية في خلايانا وترتبط جميعها بشكل متماسك باستخدام الماء الخفيف والمغناطيسية للتحكم في النمو والتمثيل الغذائي. التأثير هائل على حياتنا.”

هناك الكثير من الضوء الذي لا يفهمه معظم الناس. يمكن لأشعة الشمس أن تلتئم ويمكن أن يكون الضوء الداخلي سامًا. لكن عليك أن تبحث بشكل أعمق لفهم الفروق الدقيقة تمامًا. في النهاية ، من الأفضل أن تقضي معظم وقتك في بيئة مضاءة بشكل طبيعي ، مع أقل قدر ممكن بينك وبين الهواء الطلق.

في الليل ، يكون هذا أكثر أهمية. إن الاستحمام بالضوء الاصطناعي ليلاً مادة مسرطنة. هذا هو السبب في أن نظام الوردية هو في الواقع مادة مسرطنة مصنفة. (ص)


تعزيز صحة النبات

قمع المرض

Bonanomi et al. (2018 أ) استعرض مؤخرًا وظيفة التعديلات العضوية لقمع الأمراض. وخلصوا إلى أن هناك "نقص المعرفة فيما يتعلق بالعوامل الكيميائية والبيوكيميائية والبيولوجية المسؤولة عن قمع المرض الفعال القائم على التعديل العضوي "، والسبب الرئيسي هو عدم كفاية "فهم تفضيل التغذية ، على سبيل المثال ، أثناء مرحلة الترميم للميكروبات المسببة للأمراض أو النافعة ". ومع ذلك ، من المعروف أن بعض التعديلات العضوية فعالة في قمع المرض. على سبيل المثال ، الجلوكوزينولات من السماد الأخضر من الكرنب ، هي سلائف للأيزوثيوسيانات السامة. من المفترض أن يكون أسلوب عملهم مباشرًا ومبيدًا للنيماتودا (Vervoort et al. 2014). ومع ذلك ، فإن معظم تأثيرات OM الأخرى على قمع المرض هي تأثيرات غير مباشرة: من خلال ، على سبيل المثال ، التأثيرات على نشاط نباتات التربة الرخامية وغير المسببة للأمراض.

وجد التحليل التلوي لوصف التعديلات القمعية القليل جدًا من المعلمات المرتبطة باستمرار بقمع المرض (Bonanomi et al. 2010). كانت نسبة C: N من التعديلات غير مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بالقمع ، ويمكن أن يؤدي تحللها إلى زيادة أو تقليل القمع. وبالمثل ، في محاولة لربط خصائص OM الذائبة (المصدر المتاح بيولوجيًا لـ C للكائنات الدقيقة في التربة) بقمع المرض العام في التربة ، لم يتم العثور على علاقة ثابتة (Straathof 2015). قمع الفطريات المسببة لتعفن الجذور ريزوكتونيا سولاني عن طريق المواد المتطايرة التي ينتجها المجتمع الميكروبي للتربة في التربة الهولندية ، ارتبط ارتباطًا إيجابيًا بمحتوى SOM والكتلة الحيوية الميكروبية ونسبة saprotrophs في المجتمع الميكروبي (Van Agtmaal et al. 2018) والتي تؤكد جزئيًا اكتشاف Bonanomi et al. (2010) أن المعلمات الميكروبية العامة (مثل التنفس والكتلة الحيوية الميكروبية) هي أكثر تنبئًا بالمعلومات عن قمع المرض بدلاً من العوامل الكيميائية.

تعزيز نمو النبات

تم الإبلاغ عن أن التربة OM مفيدة للنبات ، وخاصة لنمو الجذور. كما تم الإبلاغ عن تأثيرات مفيدة على أداء البراعم وبعض المنتجات التجارية ، مثل المواد الدبالية ، مخصصة للتطبيق الورقي (Olaetxea et al. 2018). ومع ذلك ، أفاد ليونز وجينك (2016) أن معظم الأدلة على الآثار المفيدة هي قصصية وليست آلية صارمة. كان توضيح العلاقات بين خصائص تلك المواد ووظائفها البيئية أمرًا صعبًا ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أسباب تحليلية لأن الاستخراج الكلاسيكي للمواد الدبالية قد يوفر رؤية متحيزة لخصائص الكسور المختلفة التي يمكن بعد ذلك تقييمها بشكل فردي. هناك أيضًا عدم يقين ما إذا كانت خصائص تلك المستخلصات ناتجة عن التركيب الكيميائي لهذه المواد الدبالية أو ما إذا كانت الهرمونات الميكروبية عالقة في هذه الارتباطات فوق الجزيئية. وقد تبين أيضًا أن الرقم الهيدروجيني لمستخلص الدبالية له تأثيرات هرمونية مختلفة: أظهرت المستخلصات الحمضية نشاطًا شبيهًا بالأوكسين (أي تأثيرات على حجم وبنية نظام الجذر) ، بينما في درجة الحموضة المحايدة أظهر المستخلص نشاطًا شبيهًا بالجبريلين (أي. تحويل النشا إلى سكريات ، وتحفيز الأكسينات لاستطالة الساق). تم إيلاء معظم الاهتمام حتى الآن للأكسينات ، وخاصة حمض الأسيتيك الإندول (Nardi et al. 2018). من منظور إداري ، أصبح من الواضح أن خصائص هذه المواد العضوية ليست مرتبطة أو بالكاد مرتبطة بمصدرها (Garciá et al. 2016). قد تكون النباتات التي تستفيد من هذه المواد أكثر تحملاً أو مقاومة لمسببات الأمراض التي تنتقل عن طريق التربة.


النتائج

ترتبط الكتلة الحيوية للأشجار ومخزونات التربة ارتباطًا عكسيًا عبر خط الغابة

متعدد الجذوع بيتولا بوبيسينس ssp. czerepanovii (البتولا الزغب في القطب الشمالي) كانت كثافتها حوالي 12 شجرة لكل 100 م 2 في الغابة ، وهو ما يعادل 1.2 كجم C م 2 (الشكل 1). في الغابة، ب. pubescens كان النوع الوحيد من الجراثيم الخارجية ، ولكن العديد من النباتات الجذرية الخارجية ساهمت في الغطاء النباتي على حافة الغابة وفوق خط الأشجار. تم العثور على أعلى تغطية لأنواع ectomycorrhizal في الغطاء النباتي الحقلي ، أي باستثناء الأشجار ، في جميع المواقع ، في شجيرة التندرا ، حيث بيتولا نانا (قزم البتولا) كان وفيرًا (الشكل 1 أ ، الجدول S5). ومع ذلك ، كانت النباتات الحقلية تهيمن عليها الشجيرات القزمة الفطرية الشرنقية في جميع المواقع ، وكانت تغطيتها الإجمالية أعلى في الغابة منها في الصحّة. تضاعف إجمالي تجمع C في الغطاء النباتي من أقل بقليل من 1 كجم C م −2 في الصحة إلى حوالي 2 كجم C م 2 في الغابة (الشكل 1 ب). ومع ذلك ، انخفض إجمالي تجمع الكربون في طبقة التربة العضوية من أكثر من 6 كجم م 2 في التربة إلى حوالي 2 كجم م 2 في الغابة. بلغت طبقة القمامة 283 ± 17 جم C · م 2 في جميع المواقع ، وشكلت طبقة الدبال 88٪ (غابة) و 95٪ (مواقع أخرى) من مخزون التربة العضوية C (الشكل 1 ب).

كان متوسط ​​نسبة C-to-N في الأفق العضوي بأكمله أعلى في الغابة (27.5 ± 0.8) منه في المواقع الأخرى (18.9-20.1) F = 14.0 ص & lt 0.001 Fig. S2) ومرتبط سلبًا بمخزونات C (الشكل S3). ارتبطت الكثافة العالية لأشجار البتولا بصغر مخزون C في التربة ونسب C-to-N أعلى في الطبقة العضوية عبر جميع قطع الأرض (ص 2 = 0.74 و ص 2 = 0.66 على التوالي ص & lt 0.01) وبين قطع الأراضي الحرجية فقط (ص 2 = 0.54 و ص 2 = 0.61 على التوالي ص & lt 0.01 الشكل. S2). ومع ذلك ، فإن تغطية نباتات الجذور الخارجية في الغطاء النباتي الحقلي ترتبط ارتباطًا إيجابيًا بمخزون التربة من الكربون في جميع قطع الأراضي (ص & lt 0.01 الشكل S3) أو لم تظهر أي علاقة مع مخزونات الكربون عند استبعاد موقع الغابة (ص 2 = 0.11, ص & GT 0.05).

ديناميات الكربون والنيتروجين

كان لمدخلات القمامة الطازجة (الطبقة العليا الأولى) أعلى نسب C-to-N في العشب والشجيرة ، وانخفضت نسب C-to-N مع العمق من القمامة الطازجة (L1) إلى طبقة القمامة المجزأة (L2 ، الطبقة الثانية) وطبقة الدبال العلوية (H1 ، الطبقة الثالثة) في جميع المواقع (الشكل 2 أ ، الجدول S6). ظلت نسب C-to-N تتناقص مع عمق الدبال (H1-H3) في الأعشاب والشجيرات وحافة الغابة. في الغابة ، على النقيض من ذلك ، وصلت نسبة C-to-N إلى الحد الأدنى في الدبال العلوي (H1) ثم ارتفعت مرة أخرى في طبقات الدبال العميقة (H2-H3). بينما كانت أنماط δ13 درجة مئوية متشابهة لجميع المواقع (الشكل 2 ج) ، أظهرت 15 شمالًا زيادة أكثر حدة مع العمق في الغابة وحافة الغابة مقارنةً بالشجيرة والأعشاب (الشكل 2 ب).

انخفضت الكتلة الحيوية الفطرية (كما يستدل من تركيز الإرغوستيرول) بشكل عام مع العمق. كانت الكتلة الحيوية الفطرية في الطبقات الثلاث العليا (L1 و L2 و H1) حوالي النصف في الصحة مقارنة بالمواقع الأخرى (الشكل 2 د ، الجدول S6). كان النمو الفطري أعلى بحوالي 10 مرات في الغابة منه في الصحة (الشكل 2i) ، في حين أن النسب الفطرية C-to-N (تتراوح من 17.3 إلى 19.2) ، δ 13 درجة مئوية (26.3 إلى -27.5) و δ 15 شمالًا (0.2-2.2) كانت متشابهة عبر المواقع (ن = 1–6) والمستويات المتطابقة التي تم قياسها سابقًا في الفطريات الخارجية الفطرية (Clemmensen وآخرون. 2006 ).

كانت تركيزات C و N العضوية المذابة أعلى في الغابة ، وكانت النسبة بين هذه الأحواض أدنى في الأعشاب (الشكل 2 هـ ، و ، ز). كانت تركيزات N غير العضوية أعلى في الصحة (الشكل 2 ح) ، وكان للصحة والشجيرة وفرة أعلى من البكتيريا والعتائق المشاركة في تحويلات N غير العضوية (الشكل 2 ك ، ل). كما بدت النسب الإجمالية للبكتيريا للفطريات أعلى في الحالة الصحية كما يتضح من نسبة النسخ 16S-to-ITS (الشكل 2 ي).

المجتمعات الفطرية

تنوع تكوين المجتمع الفطري على طول ثلاثة تدرجات مستقلة. في جميع المواقع ، تحولت المجتمعات مع عمق التربة ، مع سيطرة الفطريات الرخوة في طبقات القمامة والفطريات الفطرية والفطريات الأخرى المرتبطة بالجذور التي تهيمن في طبقات الدبال (على طول محور CA الثاني يشرح 8.3 ٪ من التباين الشكل 3 أ ، ب). كما تحولت المجتمعات الفطرية أيضًا على طول تدرج الغطاء النباتي من نبات إلى غابة ، سواء في الدبال (على طول المحور CA الأول 9.8٪ الشكل 3 أ ، ب) وطبقات القمامة (على طول محور CA الثالث 4.8٪ الشكل S4). أكد تحليل CCA أهمية الاختلافات في المجتمعات بين المواقع والأعماق (الجدول S7).

كانت الوفرة النسبية للأسكوميكوتا المرتبطة بالجذر (بما في ذلك الفطريات الفطرية الشرنقية) الأعلى في الغابة ، في حين كانت الوفرة النسبية للفطريات الخارجية للجوارزمية أعلى في الموائل الصحية والشجيرة (الشكل 3 ب ، ج الجدول S6). كانت حصة الفطريات الخارجية مع الفطريات الأقل تمايزًا (أنواع الاستكشاف قصيرة المدى) أعلى في صحراء الشجيرات والشجيرات ، بينما زادت حصة الأنواع الخارجية من الفطريات مع الفطريات المتباينة للنقل لمسافات طويلة نحو الغابة (الشكل 3 ج ، الجدول S6) . الأنواع البعيدة المدى التي تنتمي إلى الجنس كورتيناريوس كانت وفيرة بشكل خاص في الدبال في الغابة وحافة الغابات ، ولكن ليتشينوم و بيلوديرما كانت الأنواع شائعة أيضًا ، في حين أن الأنواع الخارجية قصيرة المسافة ، على وجه الخصوص إينوسيب و تومينتيلا الأنواع ، المجتمعات المسيطرة في الدبال الصحي وشجيرة (الشكل 4). كما تحولت مجتمعات الفطريات الأخرى المرتبطة بالجذر في الدبال تدريجيًا على طول تدرج الغطاء النباتي ، ولكن في حين أن الوفرة النسبية للباسيديوميكوتا المرتبطة بالجذر (سيباسيناليس) كانت أعلى في الصحة والشجيرة ، لم تكن هناك تحولات واضحة بين فئات Ascomycota (الشكل S5) . أكثر الفطريات الفطرية الشريانية تميزًا Pezoloma ericae (المسمى سابقًا Hymenoscyphus ericae) كان أكثر وفرة في الغابة.

داخل المجتمعات السابروتروفيكية في طبقات القمامة ، ازدادت القوالب نحو العشب والشجيرة ، في حين تم العثور على بعض أجناس Basidiomycota فقط بين الفطريات السائدة في مواقع الغابات (سيستوتريما, Trechispora و لويليا)، في حين ميسينا تم العثور على الأنواع على طول التدرج النباتي بأكمله (الشكل S5).

يقلل استبعاد جذر الشجرة من التحلل

بعد 3 سنوات من الحضانة الميدانية ، سيطرت الفطريات الرخامية الحية على ركائز الغابات والقمامة الصحية ، في حين سيطرت المجتمعات الفطرية المرتبطة بالجذور على ركائز الدبال ، على الرغم من احتواء دبال الغابات أيضًا على نسبة كبيرة من القوالب والخمائر (الشكل 5 أ) ). كان فقدان الكتلة والتنفس والكتلة الحيوية الفطرية أعلى بشكل عام في القمامة مقارنة بالدبال. كانت خسارة الكتلة في السنة الأولى في نفايات الغابات أسرع منها في القمامة الصحية ، ولكنها كانت أبطأ في حالة الدبال في الغابات مقارنة بالدبال الصحي (الشكل 5 ب ، ج ، د ، الجداول S8 و S9). أدى استبعاد جذور البتولا الحية إلى انخفاض الكتلة الحيوية الفطرية بشكل طفيف وتقضي تقريبًا على الاستعمار الفطري للجذر الخارجي لأكياس التحلل ، بينما ظلت الفطريات الأخرى المرتبطة بالجذر ، بما في ذلك الفطريات الفطرية الشرنقية ، غير متأثرة (الشكل 5 أ ، ج الجدول S8). زاد وجود الجذور الحية بشكل عام من فقد الكتلة لكل من ركائز القمامة والدبال بعد 3 سنوات (الشكل 5 ب ، الجدول S9). بينما استمرت ركائز القمامة في الانخفاض في الكتلة طوال فترة الحضانة ، زادت كتلة عينات الدبال بين العامين 1 و 3 ، خاصة في قطع الأرض التي لا تحتوي على جذور البتولا الحية (الشكل 5 ب ، الجدول S9).


الإجراءات التجريبية

بناء فيت 1 اندماج الجينات المروج مراسل

فيت 1 تم استنساخ المروجين على أنه اندماج نسخي أو انتقالي إلى البروتين الفلوري الأخضر (GFP) أو β-جينات مراسل الجلوكورونيداز (GUS) في النواقل الثنائية pBI101.3 (مختبرات كلونتيك ، بالو ألتو ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية) و pBI101.3-gfp ، على التوالي. تم إنشاء المتجه الأخير عن طريق إزالة تسلسل ترميز GFP ونهاية سينسيز nopaline من pGEM.sgfpS65T (إليوت وآخرون. ، 1999) باستخدام كيسانا و باممرحبًا ، أوقف كيسانتهيت من استخدام Klenow polymerase ، واستنساخه إلى pBI101.3 الذي تم هضمه باستخدام سابقة بمعنى البيئةRI ، يتضاءل مع Klenow polymerase ، ويهضم مع بامأهلا.

DNA من A. thaliana تم عزل النمط البيئي كولومبيا باستخدام مجموعة Qiagen DNeasy (Qiagen ، Pty. Ltd. Clifton Hill ، Victoria ، Australia) ، واستخدمت كقالب لتضخيم فيت 1 شظايا المروج. تم تضخيم المروجين باستخدام بوليميراز عالي الدقة Pfu (ستراتاجين ، لا جولا ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية) أو إكسباند بوليميراز عالي الدقة (Roche Diagnostics Australia ، Castle Hill ، NSW ، Australia) ، وفقًا لتعليمات الشركة الصانعة. تم تصميم الاشعال لتضخيم أطوال المروج الموضحة في الجدول 1 ، وتم دمج مواقع التقييد في البادئات لتسهيل الاستنساخ في النواقل الثنائية. يتوفر مزيد من المعلومات حول استراتيجيات الاستنساخ عند الطلب من المؤلفين. في حالة وجودها ، تم تضمين الإنترونات في تسلسل القائد غير المترجم في بنيات المروج-المراسل.

تحول النبات وظروف النمو

تم إدخال نواقل ثنائية إلى أغروباكتريوم توميفاسيانز سلالة AGL1 (Lazo وآخرون. ، 1991) بالتثقيب الكهربائي. تحول A. thaliana تم باستخدام إجراء غمس الأزهار (Clough and Bent ، 1998) ، وتم اختيار الشتلات المعدلة وراثيًا على وسط 0.5 × MS (Murashige and Skoog ، 1962) يحتوي على 50 ميكروغرام مل -1 كاناميسين. تم إنشاء ما لا يقل عن 10 خطوط معدلة وراثيا مستقلة لكل بناء.

نمت النباتات عند 24 درجة مئوية مع فترة ضوئية 16 ساعة وشدة ضوء 150 ميكرولتر م 2 ثانية -1. لاختبار تحريض المروج بالحرمان من الفوسفات ، ت1 أو T.2 نبت النسل في خليط من التربة / الرمل يحتوي على مستويات عالية أو منخفضة من الفوسفات ، ونما لمدة 3 أسابيع. احتوى المزيج منخفض الفوسفات على جزء واحد من التربة مع نسبة منخفضة من الفوسفور (10 مجم فوسفور لكل كجم) وتسعة أجزاء من الرمل المغسول الناعم. لإنشاء مزيج عالي الفوسفات ، مسحوق ناعما Ca (H2ص4)2ح2تم خلط O خلال خليط التربة / الرمل أعلاه بمعدل 60 مجم فوسفور لكل كجم من خليط التربة / الرمل. تم تسقي النباتات التي تنمو في خليط التربة / الرمل بمحلول مغذي يحتوي على 500 ميكرومتر من الكالسيوم (NO3)2، 500 ميكرون KNO3250 ميكرومتر MgSO418 ميكرون NaFeEDTA ، 45 ميكرون ح3بو3، 4.5 ميكرون MnCl2، 315 ن م نحاس2، 750 ن م زنكل2 و 15 ن م (NH4)6مو7ا24، ولكن لا يوجد Pi.

تم إجراء إنبات حبوب اللقاح كما وصفها لي وآخرون. (1999 ).

فحوصات الجينات المراسل

بالنسبة للمقايسات الجينية للمراسل على النباتات المزروعة في التربة ، تمت إزالة النباتات بعناية من الأواني ، وتم غسل التربة من الجذور بالماء ، ولوحظ تألق GFP في الشتلات السليمة باستخدام مجهر تشريح Leica MZ6 مع وحدة مضان GFP PLUS (لايكا) AG ، Heerbrugg ، سويسرا). تم جمع الصور باستخدام كاميرا رقمية SPOT والبرامج المرتبطة بها (أدوات التشخيص ، ستيرلنج هايتس ، ميشيغان ، الولايات المتحدة الأمريكية). تم إجراء الفحص المجهري متحد البؤر على الجذور السليمة باستخدام متحد البؤر Leica TCS SP2 على مجهر Leica DMRXE المستقيم.

تم إجراء الكشف الكيميائي للنسيج عن نشاط GUS باستخدام الركيزة 5-برومو-4-كلورو-3-إندوليل جلوكورونيد (X-gluc Jefferson ، 1987) ، عن طريق رشح الفراغ في محلول الفحص (50 مم فوسفات الصوديوم درجة الحموضة 7.0 ، 0.1٪ تريتون X-100 ، 0.5 مم فيروسيانيد البوتاسيوم ، 0.5 مم فيريسيانيد البوتاسيوم ، و 10 مم EDTA) تحتوي على 0.05٪ X-gluc ، وتحتضن عند 37 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة إلى ليلة كاملة. تم تزويد الأنسجة الخضراء بالإيثانول قبل المراقبة. للتقطيع ، تم إصلاح الأنسجة لفترة وجيزة في FAA (10٪ فورمالين / 5٪ حمض أسيتيك / 50٪ إيثانول) ، مجففة في إيثانول ، تمت معايرتها لفترة وجيزة في Histoclear (National Diagnostics. Atlanta ، GA ، الولايات المتحدة الأمريكية) ومضمنة في وسط تضمين Paraplast (Sigma -Aldrich Corp. ، سانت لويس ، ميزوري ، الولايات المتحدة الأمريكية). تم قطع الأنسجة المدمجة إلى أقسام 10 ميكرومتر باستخدام مشراح دوار.

تم إجراء فحوصات GUS الكمية الفلورية باستخدام الركيزة 4-methyl umbelliferyl glucuronide (MUG) كما هو موضح سابقًا (Jefferson ، 1987). تم قياس الإسفار باستخدام قارئ لوحة ميكروتيتر من طراز Fluoroskan Ascent. تم قياس تركيزات البروتين باستخدام مجموعة مقايسة برادفورد (مختبرات بيو راد ، هرقل ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية).

تحليل RT-PCR

تم عزل الحمض النووي الريبي من مجموعة من A. thaliana الأنسجة ، بما في ذلك الفلقات والأوراق الصغيرة من النباتات المزروعة بالتربة التي يبلغ عمرها 3 أسابيع ، والأوراق القديمة من النباتات المزروعة في التربة التي يبلغ عمرها 5 أسابيع ، والزهور ، والسيليكات الخضراء ، والجذور من نباتات عمرها 3 أسابيع نمت في التربة عالية Pi ، وجذور من نباتات عمرها 3 أسابيع نمت في تربة منخفضة Pi ، باستخدام مجموعة RNeasy (Qiagen). تم استخدام ما يقرب من 1 ميكروغرام من الحمض النووي الريبي كقالب لتخليق أول حبلا (كدنا) ، باستخدام مجموعة تركيب Superscript First Strand (كدنا) (Invitrogen ، كارلسباد ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية) وفقًا لتعليمات الشركة الصانعة. تمت إزالة تلوث الحمض النووي الجيني من عينات الحمض النووي الريبي باستخدام DNase 1 (Qiagen).

تم بعد ذلك استخدام ميكرولتر من أول حبلا (كدنا) في تفاعل البوليميراز المتسلسل باستخدام مواد أولية خاصة بالجينات لكل عضو في فيت 1 ما عدا الأسرة فت 11 و فت 12، والتي تم تضخيمها باستخدام نفس مجموعة التمهيدي. تم وضع البادئات على جانبي الإنترونات عندما كانت الإنترونات موجودة ضمن تسلسل الترميز. تتوفر تفاصيل تسلسل التمهيدي من المؤلفين عند الطلب. تم إجراء PCR باستخدام EXPAND High Fidelity polymerase (Roche) وفقًا لتعليمات الشركة المصنعة ، باستخدام 2.2 m MgCl2 في 50 ميكرولتر من التفاعلات. يتألف التدوير الحراري من تمسخ أولي عند 94 درجة مئوية لمدة دقيقتين ، تليها 10 دورات من التمسخ عند 94 درجة مئوية لمدة 15 ثانية ، والتلدين عند 50 درجة مئوية لمدة 30 ثانية ، والتمديد عند 72 درجة مئوية لمدة دقيقتين ، ثم 20 دورة إضافية تم خلالها زيادة وقت التمديد بمقدار 5 ثوانٍ لكل دورة ، متبوعًا بالتمديد النهائي عند 72 درجة مئوية لمدة 7 دقائق. الأحجام المتوقعة للمنتجات التي تم تضخيمها من (كدنا) والحمض النووي الجيني موضحة في الجدول 2.

الجين المنتج المتوقع من (كدنا) (بي بي) المنتج المتوقع من الحمض النووي الجيني (BP)
Pht11 + Pht12 357 508
فت 13 358 482
فت 14 391 391
فيت 15 679 777
فت 16 579 579
Pht17 453 453
فيت 18 418 3483
فيت 19 494 1654


شاهد الفيديو: ماهو npk وما كمية ومواعيد التسميد لكل نبات الحلقة 77 (كانون الثاني 2022).