Batteriopoli
Costruiamo una casa per una variopinta comunità di microorganismi.
Questo affascinante esperimento ci rivela una vera e propria opera d’arte: i coloratissimi microorganismi che popolano il fango e il suolo sotto ai nostri piedi. Nel corso di diverse settimane potrete osservare come cominceranno a formarsi e mutare i colori legati alla crescita e al cambiamento della popolazione microbica. Perché fermarsi subito? Continuare a introdurre variazioni vi permetterà di fare confronti e scoperte interessanti.
Sotto tema
- Contenitore trasparente (vasetto, bottiglia, ampolla). Attenzione: se il contenitore non ha un tappo, dovrete chiuderlo con della pellicola.
- Imbuto con bocca larga che entri nell’apertura del contenitore
- Fango (dal fondo di uno stagno, da una riva o da una zona umida) oppure terra (di qualsiasi provenienza) in quantità tale da riuscire a riempire il contenitore
- Vaschetta sufficientemente grande da contenere la terra o il fango
- Acqua
- Consigliato: carta triturata, uovo crudo, chiodi
- Facoltativo: carta stagnola o cartone e nastro adesivo trasparente
- Facoltativo: griglia di trasparenza, pennarelli colorati, carta
- Facoltativo: lampada UV
- Inserite l’imbuto nell’apertura del contenitore trasparente.
- Mettete la terra o il fango in una vaschetta.
- Aggiungete una piccola quantità d’acqua e mescolate con le mani (o con un cucchiaio) in modo che il fango raggiunga una consistenza tale da riuscire a passare attraverso l’imbuto. Non aggiungete troppa acqua: c’è sempre tempo di metterne altra, ma non è possibile toglierla.
- Aggiungete sostanze nutritive alla vostra coltura. Potete mettere una manciata di carta triturata, un uovo crudo, entrambe le cose o nessuna delle due. Per ottenere risultati più colorati e in tempi più rapidi, vi consigliamo di mettere entrambi.
- Mettete il fango nel contenitore trasparente premendolo con le mani all’interno dell’imbuto. Vi consigliamo di coprire il piano di lavoro con dei giornali perché questa operazione può sporcare un po’.
Facoltativo: potete anche aggiungere una fonte di ferro alla vostra coltura inserendo uno o due chiodi nel contenitore, più o meno al centro. - Chiudete il contenitore con il coperchio, ma non del tutto, in modo che possa entrare dell’aria. Se il contenitore non ha un tappo, dovrete chiuderlo con della pellicola senza tenderla troppo.
- Facoltativo: per osservare l’effetto della luce sulla coltura, tagliate un pezzetto di carta stagnola o cartone e fissatelo con il nastro adesivo sul lato esterno del contenitore.
- Posizionate il contenitore di fronte a una finestra illuminata dal sole (nel caso usiate la carta stagnola, questa deve essere posizionata verso la finestra) e lasciatelo lì senza toccarlo per circa 24 ore.
- Trascorse le 24 ore, il fango dovrebbe essersi depositato sul fondo e sopra dovreste vedere uno strato d’acqua. Se l’acqua sopra al fango supera 1-2 cm di altezza, versatene via un po’ in modo che ne restino solo 1-2 cm. Se è inferiore a 1-2 cm, aggiungetene un pochino fino a raggiungere l’altezza desiderata.
Beobachtet den Schlamm regelmässig und achtet auf Veränderungen im Laufe von Tagen, Wochen, Monaten oder sogar Jahren. Welche Muster fallen euch im Laufe der Zeit auf? Wann und wo tauchen verschiedene Farben auf oder verschwinden wieder? Sieht die dem Fenster zugewandte Seite anders aus als die vom Fenster abgewandte Seite? Wenn ihr Folie oder Pappe benutzt habt, schaut darunter: Sieht der bedeckte Teil anders aus als der unbedeckte?
Wie lässt sich beweisen, dass die Farben, die ihr seht, lebendige Dinge sind?
Vielleicht wollt ihr aufzeichnen und messen, wie die verschiedenen Farbflecken wachsen, schrumpfen und sich mit der Zeit verändern – ein auf Folie gedrucktes Raster und Buntstifte können euch dabei helfen.
Um das Wachstum der Kultur aufrechtzuerhalten, genügt es, etwas Wasser in den Behälter zu giessen, sobald ihr feststellt, dass sie ausgetrocknet ist.
Le aree colorate che crescono all’interno del contenitore sono colonie di diverse specie di batteri che per natura vivono nel suolo. Ogni colore rappresenta una specie diversa. Se possono crescere indisturbate, queste colonie raggiungono dimensioni che consentono di vederle a occhio nudo.
Contenitori così sono chiamati «colonna di Winogradsky», dal nome dello scienziato che ha ideato questo metodo di coltura e studio dei microorganismi presenti nel suolo. La colonna di Winogradsky è in grado di illustrare i processi che avvengono costantemente nel suolo e nel fango, è un ecosistema dinamico in miniatura, con flussi di energia e cicli biologici tra organismi metabolicamente diversi.
I batteri verdi nella coltura si alimentano come le piante: traggono energia dalla luce del sole attraverso la fotosintesi e prendono le sostanze (ovvero il carbonio) di cui hanno bisogno dall’aria, sotto forma di anidride carbonica. Se avete posizionato la colonna di fronte a una finestra esposta al sole, avete favorito la crescita di queste specie fotosintetiche, che saranno presenti in quantità minore nella parte in ombra.
Nella vostra colonna sono presenti anche batteri più simili agli animali e ai funghi, che traggono energia e sostanze nutritive metabolizzando i composti di carbonio prodotti da altri organismi (piante, animali, funghi o altri microbi). Si comportano un po’ come noi, che prendiamo energia e nutrimento dalla digestione e dalla scomposizione delle molecole presenti nel cibo. Se avete aggiunto carta triturata, realizzata principalmente in cellulosa (che è un composto di carbonio di origine vegetale), avete favorito la crescita di alcune di queste specie, di colore tendente al grigio.
L’uovo e i chiodi rappresentano poi un’altra fonte di energia, gradita solo ad alcune specie di batteri. Questi organismi traggono la propria energia dalle reazioni con zolfo e ferro, i minerali contenuti rispettivamente nelle uova e nei chiodi. I ferrobatteri si riconoscono spesso dal colore rosso-brunastro delle colonie che formano: avrete notato che la ruggine sul ferro ha un colore simile.
Ciascuna di queste reazioni metaboliche produce diversi scarti e ogni scarto può diventare la fonte di sopravvivenza di un altro organismo. Per esempio, i cianobatteri fotosintetici producono ossigeno come scarto della fotosintesi. Questo ossigeno è fondamentale per la sopravvivenza dei batteri aerobi, ma anche per gli animali come noi. Di fatto, dobbiamo ringraziare i cianobatteri fotosintetici se viviamo in un’atmosfera che da diversi miliardi di anni è relativamente ricca di ossigeno, perché altrimenti la nostra evoluzione non sarebbe stata possibile.
La vostra colonna, che all’inizio era una massa di fango uniforme, nel tempo ha sviluppato sfumature e micro ambienti con risorse diverse, come l’ossigeno e la luce. L’ossigeno è abbondante nella parte alta della colonna, ma è quasi assente verso il fondo, dove solitamente vivono le specie anaerobe (che non usano o non producono ossigeno). La parte della colonna esposta alla luce del sole, o a una fonte di luce diversa, tende a ospitare più specie fotosintetiche rispetto a quella meno esposta, che presenterà invece più eterotrofi (batteri che non hanno bisogno di luce). Ogni specie occupa un’area o una nicchia specifica della colonna in base alle proprie esigenze in termini di luce e sostanze. Gli scarti prodotti da ogni specie creano una nicchia nella quale crescono altre specie.
In questo modo la materia si ricicla al proprio interno e l’energia fluisce attraverso l’ecosistema della colonna. Il costante apporto di luce ed energia consente l'evoluzione dei processi metabolici di questi organismi e di sopravvivere, cambiare e crescere per diversi anni.
