- माइक्रोबियल पारिस्थितिकी का इतिहास
- पारिस्थितिकी के सिद्धांत
- कीटाणु-विज्ञान
- माइक्रोबियल पारिस्थितिकी
- माइक्रोबियल पारिस्थितिकी में तरीके
- उपविषयों
- क्षेत्रों का अध्ययन करें
- अनुप्रयोग
- संदर्भ
माइक्रोबियल पारिस्थितिकी पर्यावरण सूक्ष्म जीव विज्ञान सूक्ष्म जीव विज्ञान (छोटे, bios: जीवन, लोगो: अध्ययन Mikros) को पारिस्थितिक सिद्धांतों के अनुप्रयोग से उत्पन्न होने वाली के एक अनुशासन है।
यह अनुशासन सूक्ष्मजीवों (1 से 30 माइक्रोन से सूक्ष्म एककोशिकीय जीव) की विविधता का अध्ययन करता है, बाकी जीवित प्राणियों और पर्यावरण के साथ उनके बीच के संबंध।
चित्रा 1. शैवाल, बैक्टीरिया और amoeboid प्रोटोजोआ अनुपचारित पानी के नमूनों में बातचीत। स्रोत: सीडीसी / जेनिस हैनी कार, पर: publicdomainfiles.com
चूंकि सूक्ष्मजीव सबसे बड़े स्थलीय बायोमास का प्रतिनिधित्व करते हैं, उनकी पारिस्थितिक गतिविधियां और कार्य सभी पारिस्थितिक तंत्रों को गहराई से प्रभावित करते हैं।
सियानोबैक्टीरिया की प्रारंभिक प्रकाश संश्लेषक गतिविधि और प्रारंभिक वायुमंडल में ऑक्सीजन (ओ 2) का संचय ग्रह पृथ्वी पर जीवन के विकासवादी इतिहास में माइक्रोबियल प्रभाव के स्पष्ट उदाहरणों में से एक का प्रतिनिधित्व करता है।
यह, यह देखते हुए कि वातावरण में ऑक्सीजन की उपस्थिति ने सभी मौजूदा एरोबिक जीवन रूपों की उपस्थिति और विकास की अनुमति दी।
चित्रा 2. साइनाबैक्टीरिया एक सर्पिल आकार में। स्रोत: flickr.com/photos/hinkelstone/23974806839
सूक्ष्मजीव पृथ्वी पर जीवन के लिए एक सतत और आवश्यक गतिविधि बनाए रखते हैं। जीवमंडल की माइक्रोबियल विविधता को बनाए रखने वाले तंत्र स्थलीय, जलीय और हवाई पारिस्थितिक तंत्र की गतिशीलता का आधार हैं।
इसके महत्व को देखते हुए, माइक्रोबियल समुदायों के संभावित विलुप्त होने (औद्योगिक विषाक्त पदार्थों के साथ उनके आवासों के संदूषण के कारण), उनके कार्यों पर निर्भर पारिस्थितिक तंत्रों के लापता होने को उत्पन्न करेगा।
माइक्रोबियल पारिस्थितिकी का इतिहास
पारिस्थितिकी के सिद्धांत
20 वीं शताब्दी की पहली छमाही में, उनके प्राकृतिक वातावरण में "बेहतर" पौधों और जानवरों के अध्ययन पर विचार करते हुए, सामान्य पारिस्थितिकी के सिद्धांतों को विकसित किया गया था।
सूक्ष्मजीवों और उनके पारिस्थितिकी तंत्र कार्यों को तब अनदेखा किया गया था, ग्रह के पारिस्थितिक इतिहास में उनके महान महत्व के बावजूद, दोनों क्योंकि वे सबसे बड़े स्थलीय बायोमास का प्रतिनिधित्व करते हैं और क्योंकि वे पृथ्वी पर जीवन के विकास के इतिहास में सबसे पुराने जीव हैं। ।
उस समय, सूक्ष्मजीवों को केवल पोषक तत्व, कार्बनिक पदार्थों के खनिज और कुछ पोषक चक्रों में मध्यस्थों के रूप में माना जाता था।
कीटाणु-विज्ञान
माना जाता है कि वैज्ञानिक लुइस पाश्चर और रॉबर्ट कोच ने एक्सोबिक माइक्रोबियल कल्चर की तकनीक विकसित करके माइक्रोबायोलॉजी के अनुशासन की स्थापना की थी, जिसमें एक एकल कोशिका प्रकार होता है, जो एक कोशिका से उतारा जाता है।
चित्रा 3. अक्षीय जीवाणु संस्कृति। स्रोत: pixabay.com
हालांकि, अक्षीय संस्कृतियों में माइक्रोबियल आबादी के बीच बातचीत का अध्ययन नहीं किया जा सका। उन तरीकों को विकसित करना आवश्यक था जो उनके प्राकृतिक आवास (पारिस्थितिक संबंधों का सार) में माइक्रोबियल जैविक बातचीत के अध्ययन की अनुमति देगा।
पहले सूक्ष्मजीवविज्ञानी सूक्ष्मजीवों के बीच बातचीत की जांच करने के लिए, मिट्टी और पौधों के साथ बातचीत में सेर्गेई विनोग्राडस्की और मार्टिनस बेजेरिनक थे, जबकि बहुसंख्यक बीमारियों या वाणिज्यिक हित के किण्वन प्रक्रियाओं से संबंधित सूक्ष्मजीवों की axenic संस्कृतियों का अध्ययन करने पर केंद्रित थे।
Winogradsky और Beijerinck ने मिट्टी में विशेष रूप से अकार्बनिक नाइट्रोजन और सल्फर यौगिकों के माइक्रोबियल बायोट्रांसफॉर्म का अध्ययन किया।
माइक्रोबियल पारिस्थितिकी
1960 के दशक की शुरुआत में, पर्यावरणीय गुणवत्ता और औद्योगिक गतिविधियों के प्रदूषण के प्रभाव की चिंता के युग में, माइक्रोबियल पारिस्थितिकी एक अनुशासन के रूप में उभरा। अमेरिकी वैज्ञानिक थॉमस डी। ब्रॉक, 1966 में इस विषय पर एक पाठ के पहले लेखक थे।
हालांकि, यह 1970 के दशक के अंत में था जब माइक्रोबियल पारिस्थितिकी को एक विशेष बहु-विषयक क्षेत्र के रूप में समेकित किया गया था, क्योंकि यह अन्य वैज्ञानिक शाखाओं, जैसे कि पारिस्थितिकी, कोशिका और आणविक जीव विज्ञान, जैव-रसायन विज्ञान, अन्य पर निर्भर करता है।
चित्रा 4. माइक्रोबियल बातचीत। स्रोत: पब्लिक हेल्थ इमेज लाइब्रेरी, publicdomainfiles.com पर
माइक्रोबियल इकोलॉजी का विकास सूक्ष्मजीवों से निकटता से संबंधित है जो सूक्ष्मजीवों और उनके पर्यावरण के बायोटिक और अजैविक कारकों के बीच बातचीत का अध्ययन करने की अनुमति देता है।
1990 के दशक में, आणविक जीव विज्ञान तकनीकों को माइक्रोबियल पारिस्थितिकी के सीटू अध्ययन में भी शामिल किया गया था, जिससे सूक्ष्म जीव जगत में विद्यमान विशाल जैव विविधता की खोज की संभावना और चरम स्थितियों के तहत वातावरण में इसकी चयापचय गतिविधियों को भी जाना जा सकता है।
चित्रा 5. माइक्रोबियल बातचीत। स्रोत। जेनिस हैनी कार, यूएससीडीसीपी, पर: pixnio.com
इसके बाद, पुनः संयोजक डीएनए प्रौद्योगिकी ने पर्यावरणीय प्रदूषण के उन्मूलन में महत्वपूर्ण प्रगति की अनुमति दी, साथ ही व्यावसायिक रूप से महत्वपूर्ण कीटों के नियंत्रण में भी।
माइक्रोबियल पारिस्थितिकी में तरीके
सूक्ष्मजीवों और उनके चयापचय गतिविधि के सीटू के अध्ययन की अनुमति देने वाले तरीकों में से हैं:
- Confocal लेजर माइक्रोस्कोपी।
- फ्लोरोसेंट जीन जांच जैसे आणविक उपकरण, जिन्होंने जटिल माइक्रोबियल समुदायों के अध्ययन की अनुमति दी है।
- पोलीमरेज़ चेन रिएक्शन या पीसीआर (अंग्रेजी में इसके संक्षिप्त रूप के लिए: पॉलिमरेज़ चेन रिएक्शन)।
- रेडियोधर्मी मार्कर और रासायनिक विश्लेषण, जो दूसरों के बीच माइक्रोबियल चयापचय गतिविधि को मापने की अनुमति देते हैं।
उपविषयों
माइक्रोबियल पारिस्थितिकी आमतौर पर उप-विषयों में विभाजित होती है, जैसे:
- आनुवांशिक रूप से संबंधित आबादी का ऑटोइकोलॉजी या पारिस्थितिकी।
- माइक्रोबियल इकोसिस्टम की पारिस्थितिकी, जो एक विशेष इकोसिस्टम (स्थलीय, हवाई या जलीय) में माइक्रोबियल समुदायों का अध्ययन करती है।
- माइक्रोबियल जैव-रासायनिक पारिस्थितिकी, जो जैव-रासायनिक प्रक्रियाओं का अध्ययन करता है।
- मेजबान और सूक्ष्मजीवों के बीच संबंधों की पारिस्थितिकी।
- माइक्रोबियल पारिस्थितिकी पर्यावरणीय संदूषण समस्याओं और हस्तक्षेप प्रणालियों में पारिस्थितिक संतुलन की बहाली में लागू होती है।
क्षेत्रों का अध्ययन करें
माइक्रोबियल पारिस्थितिकी के अध्ययन के क्षेत्रों में हैं:
- जीवन के तीन डोमेन पर विचार करते हुए माइक्रोबियल विकास और इसकी शारीरिक विविधता; बैक्टीरिया, आर्किया और यूकारिया।
- माइक्रोबियल phylogenetic रिश्तों का पुनर्निर्माण।
- उनके पर्यावरण में सूक्ष्मजीवों की संख्या, बायोमास और गतिविधि की मात्रात्मक माप (गैर-संस्कारी सहित)।
- एक माइक्रोबियल आबादी के भीतर सकारात्मक और नकारात्मक बातचीत।
- विभिन्न माइक्रोबियल आबादी (तटस्थता, सामंजस्यवाद, सहक्रियावाद, पारस्परिकता, प्रतिस्पर्धा, आमेंसवाद, परजीवीवाद और भविष्यवाणी) के बीच बातचीत।
- सूक्ष्मजीवों और पौधों के बीच बातचीत: प्रकंद क्षेत्र (नाइट्रोजन-फिक्सिंग सूक्ष्मजीवों और माइकोरिज़ल कवक के साथ), और पौधे हवाई संरचनाओं में।
- Phytopathogens; बैक्टीरियल, फंगल और वायरल।
- सूक्ष्मजीवों और जानवरों (परस्पर और कम आंतों के सहजीवन, भविष्यवाणी, दूसरों के बीच) के बीच बातचीत।
- संरचना, कार्य और माइक्रोबियल समुदायों में उत्तराधिकार की प्रक्रियाएं।
- चरम पर्यावरणीय परिस्थितियों (एक्सट्रीमोफिलिक सूक्ष्मजीवों का अध्ययन) के लिए माइक्रोबियल अनुकूलन।
- माइक्रोबियल वास के प्रकार (वायुमंडल-पारिस्थितिक तंत्र, हाइड्रो-इकोस्फीयर, लिथो-इकोस्फेयर और चरम निवास)।
- माइक्रोबियल समुदायों (कार्बन, हाइड्रोजन, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, सल्फर, फास्फोरस, लोहा, अन्य लोगों के चक्र) से प्रभावित जैव-रासायनिक चक्र।
- पर्यावरणीय समस्याओं और आर्थिक हित में विभिन्न जैव-प्रौद्योगिकीय अनुप्रयोग।
अनुप्रयोग
वैश्विक प्रक्रियाओं में सूक्ष्मजीव आवश्यक हैं जो पर्यावरण और मानव स्वास्थ्य के रखरखाव की अनुमति देते हैं। इसके अलावा, वे कई जनसंख्या बातचीत (उदाहरण के लिए, भविष्यवाणी) के अध्ययन में एक मॉडल के रूप में सेवा करते हैं।
सूक्ष्मजीवों की मौलिक पारिस्थितिकी की समझ और पर्यावरण पर उनके प्रभावों ने आर्थिक हित के विभिन्न क्षेत्रों के लिए लागू जैव प्रौद्योगिकी संबंधी चयापचय क्षमताओं की पहचान करना संभव बना दिया है। इन क्षेत्रों में से कुछ नीचे उल्लिखित हैं:
- धातु संरचनाओं के संक्षारक बायोफिल्म (जैसे पाइपलाइन, रेडियोधर्मी अपशिष्ट कंटेनर, दूसरों के बीच) द्वारा बायोडिग्रेडेशन का नियंत्रण।
- कीटों और रोगजनकों का नियंत्रण।
- अधिक दोहन से कृषि भूमि की बहाली हुई।
- खाद और लैंडफिल में ठोस अपशिष्ट का बायोट्रिशन।
- अपशिष्ट जल उपचार प्रणालियों के माध्यम से अपशिष्टों का बायोट्रिशन, (उदाहरण के लिए, इमोबिलाइज्ड बायोफिल्म का उपयोग करके)।
- अकार्बनिक पदार्थों (जैसे भारी धातु), या xenobiotic (जहरीले सिंथेटिक उत्पादों, प्राकृतिक बायोसिंथेटिक प्रक्रियाओं द्वारा उत्पन्न नहीं) के साथ दूषित मिट्टी और पानी का बायोरेमेडिएशन। इन xenobiotic यौगिकों में हेलोकार्बन, नाइट्रोअरोमाटिक्स, पॉलीक्लोराइनेटेड बाइफिनाइल्स, डाइऑक्सिन, अल्काइलेन्ज़िल सल्फ़ोनेट्स, पेट्रोलियम हाइड्रोकार्बन और कीटनाशक शामिल हैं।
चित्रा 6. औद्योगिक उत्पत्ति के पदार्थों के साथ पर्यावरणीय संदूषण। स्रोत: pixabay.com
- बायोलिचिंग (उदाहरण के लिए, सोने और तांबे) के माध्यम से खनिजों की बायोरेसिक्यूशंस।
- जैव ईंधन (इथेनॉल, मीथेन, अन्य हाइड्रोकार्बन के बीच) और माइक्रोबियल बायोमास का उत्पादन।
संदर्भ
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