Hogyan alkották a mikroorganizmusok a földkérget

2024 Szerző: Seth Attwood | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-16 16:07

A hegyek különösen lenyűgözőek a végtelen mongol sztyepp hátterében. A lábánál állva az ember kísértést érez, hogy elgondolkozzon a föld beleinek hatalmas erején, amelyek felhalmozták ezeket a gerinceket. De már a csúcs felé haladva a sziklás párkányokat borító vékony minta vonzza a tekintetet. Ez az esővíz enyhén korrodálta a hegyet alkotó ősi archeocita szivacsok porózus vázát, a hegység igazi építőit.

Nagy építkezések kis óriásai

Egyszer, több mint félmilliárd évvel ezelőtt egy vulkanikus sziget fényes zátonyaként emelkedtek ki a meleg tenger fenekéről. Meghalt, vastag hamuréteg borította - néhány archeocyát még ki is égett, és üregek maradtak meg a fagyott tufában.

Sok csontváz azonban, amely élete során összenőtt, és a tengeri cementrétegek kanyargós rétegei által a sziklába "fagyott", még ma is a megszokott helyén marad, amikor a tenger már régen eltűnt. Mindegyik ilyen csontváz kisebb, mint egy kisujj. Hányan vannak?

Az apró radioláriumok csontvázai alkotják a hegyláncok kovás kőzeteit.

Megbecsülve egy alacsony hegy térfogatát (körülbelül egy kilométer átmérőjű a lábánál és körülbelül 300 m magas), kiszámíthatjuk, hogy körülbelül 30 milliárd szivacs vett részt az építésében. Ez egy erősen alábecsült adat: sok csontvázat már régóta porrá dörzsölnek, mások teljesen feloldódtak, anélkül, hogy védő üledékréteggel borították volna őket. És ez csak egy hegy, és Mongólia nyugati részén egész vonulatok vannak.

Mennyi időbe telt kis szivacsoknak egy ilyen grandiózus "projekt" elkészítése?

És itt van a közelben egy másik szikla, kisebb, és nem fehér, mészköves, hanem vöröses-szürke. Vékony, a vaszárványok oxidációja miatt rozsdásodott kovás palaréteg alkotja. Egy időben ezek a hegyek voltak a tengerfenék, és ha helyesen hasított a rétegek mentén (erősen, de óvatosan), akkor a megnyíló felszínen számtalan 3-5 mm-es tű és kereszt látható.

Ezek tengeri szivacsok maradványai, de az archaeocyák egész meszes vázával ellentétben alapjuk különálló szilíciumelemekből (spiculákból) van kialakítva. Ezért, miután meghaltak, összeroppantak, az aljukat megszórták "részleteikkel".

Mindegyik szivacs csontváza legalább ezer „tűből” állt, ezekből körülbelül 100 ezer van szórva négyzetméterenként. Az egyszerű aritmetika lehetővé teszi, hogy megbecsüljük, hány állat kellett egy 20 méteres réteg kialakításához egy. legalább 200 x 200 m: 800 milliárd. És ez csak egy a minket körülvevő magasságok közül – és csak néhány durva számítás. De már belőlük is világos, hogy minél kisebbek az élőlények, annál nagyobb a teremtő erejük: a Föld fő építői egysejtűek.

Az egysejtű plankton algák áttört meszes lemezei - kokkolitok - nagy kokcoszférákká egyesülnek, és amikor összeomlanak, kréta lerakódásokká alakulnak.

Szárazföldön, vízben és levegőben

Ismeretes, hogy minden 1 cm-ben³Az írókréta körülbelül 10 milliárd finom meszes pikkelysömör planktonalga coccolitoforidot tartalmaz. Jóval később, mint a mongol tengerek idején, a mezozoikum és a jelenlegi kainozoikum korszakban emelték Anglia krétaszikláit, a Volga-zsigulit és más masszívumokat, amelyek az összes modern óceán fenekét borították.

Építőipari tevékenységük mértéke elképesztő. De elhalványulnak más átalakulásokhoz képest, amelyeket saját élete végzett a bolygón.

A tengerek és óceánok sós ízét a klór és a nátrium jelenléte határozza meg. A tengeri élőlényeknek egyik elemre sincs szükségük nagy mennyiségben, és vizes oldatban halmozódnak fel. De szinte minden más - minden, amit a folyók visznek el, és a belekből a meleg fenékforrásokon keresztül jön - egy pillanat alatt felszívódik. A szilíciumot díszes héjukért egysejtű kovamoszatok és radioláriumok veszik fel.

Szinte minden szervezetnek szüksége van foszforra, kalciumra és természetesen szénre. Érdekes módon a meszes váz (mint a korallok vagy az ősi archeocyták) keletkezik szén-dioxid felszabadulásával, így az üvegházhatás a zátonyok építésének mellékterméke.

A kokkolitoforidok nemcsak a kalciumot szívják fel a vízből, hanem az oldott ként is. Olyan szerves vegyületek szintéziséhez szükséges, amelyek növelik az algák felhajtóképességét és lehetővé teszik, hogy a megvilágított felület közelében maradjanak.

Amikor ezek a sejtek elpusztulnak, a szerves anyagok szétesnek, és az illékony kénvegyületek a vízzel együtt elpárolognak, és a felhők kialakulásának magjaként szolgálnak. Egy liter tengervíz akár 200 millió kokkolitoforidot is tartalmazhat, és ezek az egysejtű szervezetek évente akár 15,5 millió tonna ként juttatják a légkörbe – majdnem kétszer annyit, mint a szárazföldi vulkánok.

A Nap 100 milliószor több energiát képes adni a Földnek, mint a bolygó saját belseje (3400 W/m² szemben 0,00009 W / m²). A fotoszintézisnek köszönhetően az élet felhasználhatja ezeket az erőforrásokat, és olyan erőre tesz szert, amely meghaladja a geológiai folyamatok lehetőségeit. Természetesen a nap melegének nagy része egyszerűen eloszlik. Mindazonáltal az élő szervezetek által termelt energia áramlása 30-szor nagyobb, mint a geológiai. Az élet legalább 4 milliárd éve irányítja a bolygót.

A természetes arany néha bizarr kristályokat képez, amelyek értékesebbek, mint maga a nemesfém.

A fény erői, a sötétség erői

Élő szervezetek nélkül sok üledékes kőzet egyáltalán nem keletkezett volna. Robert Hazen ásványkutató, aki összehasonlította a Holdon (150 faj), a Marson (500) és bolygónkon (több mint 5000) található ásványok sokféleségét, arra a következtetésre jutott, hogy több ezer szárazföldi ásvány megjelenése közvetlenül vagy közvetve összefüggésben áll az ásványok aktivitásával. bioszféra. A víztestek alján üledékes kőzetek halmozódtak fel.

Évmilliók és százmilliók alatt a mélybe süllyedő élőlénymaradványok erőteljes lerakódásokat képeztek, amelyeket hegyláncok formájában a felszínre kellett kipréselni. Ennek oka a hatalmas tektonikus lemezek mozgása és ütközése. De maga a tektonika nem jöhetett volna létre anélkül, hogy a kőzeteket egyfajta „sötét” és „világos anyagra” osztanák fel.

Az elsőt például a bazaltok képviselik, ahol a sötét tónusú ásványok dominálnak - piroxének, olivinek, bázikus plagioklászok, és az elemek közül - a magnézium és a vas. Ez utóbbiak, mint például a gránitok, világos színű ásványokból – kvarcból, káliumföldpátból, albit plagioklászokból, vasban, alumíniumban és szilíciumban gazdagok – állnak.

A sötét kőzetek sűrűbbek, mint a világos kőzetek (átlagosan 2,9 g/cm).³ szemben 2,5-2,7 g / cm³) és óceáni lemezeket alkotnak. A kevésbé sűrű, "könnyű" kontinentális lemezekkel való ütközéskor az óceáni lemezek alájuk süllyednek, és megolvadnak a bolygó belsejében.

A vasércek fényes sávozása a sötét kovasavas és vörös vastartalmú rétegek szezonális váltakozását tükrözi.

A legrégebbi ásványok azt mutatják, hogy a „sötét anyag” jelent meg először. Ezek a sűrű sziklák azonban nem tudtak magukba süllyedni, hogy mozgásba hozzák a lemezeket. Ehhez szükség volt a „fényes oldalra” – az ásványokra, amelyek hiányoznak a Mars és a Hold mozdulatlan kérgében.

Nem ok nélkül gondolja Robert Hazen, hogy a Föld élő szervezetei, amelyek egyes kőzeteket másokká alakítanak át, vezettek végül a lemezek „fényanyagának” felhalmozódásához. Természetesen ezek a lények - többnyire egysejtű aktinomyceták és más baktériumok - nem tűztek ki maguk elé ilyen szuper feladatot. Céljuk, mint mindig, az volt, hogy élelmet találjanak.

Az óceánok vaskohászata

Valójában a vulkán által kitört bazaltüveg 17%-a vas, és minden köbmétere 25 kvadrillió vasbaktériumot képes táplálni. A legalább 1,9 milliárd éve létező bazaltot ügyesen alakítják át új agyagásványokkal teli „nanoshetté” (az utóbbi években egy ilyen mechanizmust az agyagásványok biogén gyáraként ismertek el). Amikor egy ilyen kőzetet a belekbe küldenek olvasztásra, új, "könnyű" ásványok keletkeznek belőle.

Valószínűleg baktériumok és vasércek terméke. Több mint fele 2, 6 és 1,85 milliárd évvel ezelőtt keletkezett, és a kurszki mágneses anomália önmagában körülbelül 55 milliárd tonna vasat tartalmaz. Élet nélkül aligha halmozódhatnának fel: az óceánban oldott vas oxidációjához és kiválásához szabad oxigénre van szükség, aminek a szükséges térfogatban való megjelenése csak a fotoszintézis révén lehetséges.

Az Acidovorax baktériumok serkentik a zöldrozsda - vas-hidroxid képződését.

Az élet képes elvégezni a vas "feldolgozását" és a sötétben, oxigénhiányos mélységben. Ennek a fémnek a víz alatti források által elhordott atomjait olyan baktériumok ragadják meg, amelyek képesek oxidálni a vasvasat, így vasvasat képeznek, amely zöldrozsdával ülepedik a fenékre.

Pár milliárd évvel ezelőtt, amikor még nagyon kevés oxigén volt a bolygón, ez mindenhol megtörtént, és ma már néhány oxigénszegény víztestben is megfigyelhető ezeknek a baktériumoknak a tevékenysége.

Értékes mikrobák

Lehetséges, hogy nagy aranylerakódások nem jelentek volna meg az oxigént nem igénylő anaerob baktériumok részvétele nélkül. A nemesfém fő lelőhelyei (beleértve a dél-afrikai Witwatersrandot is, ahol a feltárt készletek mintegy 81 ezer tonna) 3, 8-2, 5 milliárd évvel ezelőtt keletkeztek.

Hagyományosan úgy gondolták, hogy a helyi aranyércek az aranyrészecskék folyók általi átadása és mosása során keletkeztek. A witwatersrandi arany tanulmányozása azonban egészen más képet tár fel: a fémet ősi baktériumok "bányászták".

Dieter Halbauer 1978-ban írt le furcsa szénoszlopokat, amelyeket tiszta arany részecskék kereteztek. Felfedezése sokáig nem keltett különösebb figyelmet, amíg az ércminták mikroszkópos és izotópos elemzése, az ércképződés modern mikrobák kolóniái általi modellezése és egyéb számítások megerősítették a geológus helyességét.

Úgy tűnik, körülbelül 2,6 milliárd évvel ezelőtt, amikor a vulkánok hidrogén-szulfiddal, kénsavval és kén-dioxiddal vízgőzzel telítették a légkört, a savas esők elmosták a szétszórt aranyat tartalmazó kőzeteket, és az oldatokat a sekély vízbe vitték. Maga a nemesfém azonban az élőlényekre legveszélyesebb vegyületek, például a cianid formájában került oda.

A veszélyt elhárítva a mikrobák „fertőtlenítették” a vizet, a mérgező aranysókat fémorganikus komplexekké vagy akár tiszta fémmé redukálva. A csillogó részecskék megtelepedtek a baktériumkolóniákon, többsejtű láncok öntvényeit alkotva, amelyek ma már pásztázó elektronmikroszkóppal is megtekinthetők. A mikrobák még most is kicsapják az aranyat – ezt a folyamatot például Új-Zéland forró forrásaiban figyelik meg, igaz, nagyon szerény mértékben.

Mind a Witwatersrand, mind valószínűleg más, azonos korú lelőhelyek a baktériumközösségek oxigénmentes légkörben végzett létfontosságú tevékenységének az eredménye. A Kurszki Mágneses Anomália és a kapcsolódó vasérctelepek az oxigénkorszak elején keletkeztek. Ilyen léptékű lerakódások azonban nem jelentek meg, és nem valószínű, hogy valaha is újra kialakulnak: a légkör, a sziklák és az óceánvizek összetétele azóta sokszor változott.

De ezalatt az élő szervezetek számtalan generációja is megváltozott, és mindegyiknek sikerült részt vennie a Föld globális evolúciójában. A tengeri szivacsok és faszerű zsurló bozótjai eltűntek a földről, még a mamutcsordák is a múlté, nyomot hagyva a geológiában. Eljött az ideje más lényeknek és új változásoknak bolygónk minden héjában - vízben, levegőben és kőben.