stringtranslate.com

Микробиалит

Микробиалиты в породах озера Салда
Появившееся образование микробиалита на озере Ван, Восточная Анатолия.
Классификация микробиалитов (перерисована и упрощена из Schmid, 1996 [1] ).
Строматолиты - слоистые микробиалиты (докембрийский окремненный строматолит, Стрелли Пул Черт, (кратон Пилбара), Западная Австралия )

Микробиалит — донные осадочные отложения, состоящие из карбонатного ила (диаметр частиц <5 мкм ), образующиеся при посредничестве микробов . Составляющая карбонатного грязи представляет собой разновидность автомикрита (или аутигенного карбонатного грязи ); следовательно, он осаждается на месте, а не транспортируется и откладывается. Образующийся in situ микробиалит можно рассматривать как разновидность баундстоуна , в котором строителями рифов являются микробы, а осаждение карбоната индуцируется биотически, а не образует раковины, раковины или скелеты.

Микробиалиты также можно определить как микробные маты , обладающие способностью к литификации . [2] Бактерии могут осаждать карбонат как на мелководье, так и на глубокой воде (за исключением цианобактерий ), поэтому микробиалиты могут образовываться независимо от солнечного света. [3]

Микробиалиты являются основой многих озерных экосистем, таких как биосистема Большого Соленого озера с его миллионами перелетных птиц [4] или служащих в озере Алчичика питомниками аксолотля ( Ambystoma taylori ) и разнообразных рыб.

Микробиалиты сыграли очень важную роль в формировании докембрийских и фанерозойских известняков во многих различных средах, как морских, так и нет. Лучший возраст строматолитов – от 2800 до 1000 млн лет, когда строматолиты были основной составляющей карбонатных платформ [3].

Классификация

Микробиалиты могут иметь три разные ткани: [3]

Эволюция

Микробиалиты сыграли важную роль в эволюции земной атмосферы, поскольку представляли собой родовые ниши , где возникли первые микробные процессы метаболизма, способные выделять кислород. Микробиалиты насыщали прибрежные системы, а затем и примитивную атмосферу кислородом, переводя ее из восстановленного состояния в окисленное. [5] Ископаемые микробиалиты (также называемые строматолитами) докембрия и фанерозоя являются одним из первых свидетельств общественной жизни. Возраст самых старых микробиалитов составляет 3,5 миллиарда лет. [6] Ископаемые данные свидетельствуют о том, что организмы, производящие микробиалит, были очень распространенной формой жизни с раннего архея до позднего протерозоя, пока их сообщества не сократились из-за хищничества фораминифер и других эукариотических микроорганизмов. [7]

Образование микробиалитов

Образование микробиалитов является сложным процессом и представляет собой непрерывный процесс осаждения и растворения , в котором сочетаются различные микробные метаболизмы и присутствует высокий индекс насыщения (SI) ионов в воде. [8]

Микробиалиты имеют два возможных механизма возникновения:

1) Минеральное осаждение: является основным процессом образования микробиалитов и может происходить вследствие неорганического осаждения или пассивного влияния микробного метаболизма. Также может возникнуть преципитация из-за насыщения микроокружения, когда внеклеточные полимерные вещества (ЭПС) быстро разлагаются, увеличивая ионное насыщение. [9]

2) Захват и связывание: когда в состав микробного сообщества входят минеральные частицы среды, прилипающие к внеклеточным полимерным веществам (ЭПС). Этот процесс очень популярен, поскольку он был описан в современных микробиалитах залива Шарк (Австралия) и Багамских островов , но было показано, что он очень необычен на протяжении 3500-миллионной геологической истории микробиалитов. [10]

Современное распространение микробиалитов

Живые современные микробиалиты (возрастом менее 20 000 лет) редки и могут быть найдены в таких местах, как:

Состав

Микробиалиты состоят из слоев, состоящих из органического компонента и другого минерала. [11] Органический компонент представляет собой сложный микробный мат, в котором различные сообщества микроорганизмов взаимодействуют с различным метаболизмом и создают микронишу, в которой сосуществуют оксигенные и аноксигенные фототрофные организмы, азотфиксаторы , восстановители серы , метанотрофы , метаногены , окислители железа и бесконечность. гетеротрофных редуцентов . [12] Минеральный компонент состоит из карбонатов, обычно карбонатов кальция или карбонатов магния, таких как гидромагнезит , хотя могут также присутствовать спеченные силиконы, то есть силикаты, и включать минеральные формы серы, железа (пирита) или фосфора. [9] Карбонат обычно представляет собой разновидность аутогенного автомикрита, поэтому он осаждается на месте. Микробиалиты можно рассматривать как тип биогенной осадочной породы, в которой строителями рифов являются микробы и происходит осаждение карбонатов. Микроорганизмы могут осаждать карбонаты как на мелководье, так и на глубокой воде.

Микробы, продуцирующие микробиалиты

В большом количестве исследований проанализировано разнообразие микроорганизмов, живущих на поверхности микробиалитов. [13] [14] Очень часто это разнообразие очень велико и включает бактерии, археи и эукариоты. Хотя филогенетическое разнообразие этих микробных сообществ достаточно хорошо оценено с помощью молекулярной биологии, идентичность организмов, способствующих образованию карбонатов, остается неопределенной. Интересно, что некоторые микроорганизмы, по-видимому, присутствуют в микробиалитах, образующихся в нескольких различных озерах, определяя основной микробиом. [15] [13] Микробы, которые осаждают карбонат для создания микробиалитов, в основном являются прокариотами , к которым относятся бактерии и археи . Наиболее известными бактериями, продуцирующими карбонаты, являются цианобактерии и сульфатредуцирующие бактерии . [16] Дополнительные бактерии могут играть важную роль, например, бактерии, осуществляющие аноксигенный фотосинтез [17] . Археи часто являются экстремофилами и поэтому живут в отдаленных средах, где другие организмы не могут жить, например, белые курильщики на дне океана.

Вместо этого эукариотические микробы производят меньше карбоната, чем прокариоты. [18]

Интерес к изучению микробиалитов

Большой интерес вызывает изучение ископаемых микробиалитов в области палеонтологии, поскольку они предоставляют актуальные данные о палеоклимате и выполняют функцию биоклиматических индикаторов. [19] Существует также интерес к их изучению в области астробиологии, поскольку они являются одной из первых форм жизни, и можно было бы ожидать найти доказательства существования этих структур на других планетах. [20] Изучение современных микробиалитов может предоставить актуальную информацию и служить экологическими индикаторами для управления и сохранения охраняемых природных территорий. [21] Из-за их способности образовывать минералы и осаждать обломочный материал, в водных системах было предложено применение биотехнологий и биоремедиации для улавливания углекислого газа, поскольку микробиалиты могут функционировать как поглотители углерода. [22]

Рекомендации

  1. ^ Шмид, Д.Ю. (1996). «Микроболит и микроинкрустатор в Оберюре». Профиль . 9 : 101–251.
  2. ^ Дюпра, Кристоф; Вишер, Питер Т. (сентябрь 2005 г.). «Микробная литификация в морских строматолитах и ​​гиперсоленых матах». Тенденции в микробиологии . 13 (9): 429–438. дои : 10.1016/j.tim.2005.07.008. ПМИД  16087339.
  3. ^ abc Эрик., Флюгель (2010). Микрофации карбонатных пород: анализ, интерпретация и применение . Муннеке, Аксель. (2-е изд.). Гейдельберг: Спрингер. ISBN 9783642037962. ОСЛК  663093942.
  4. ^ «Засуха негативно влияет на микробиалиты и экосистему Большого Соленого озера». Геологическая служба Юты . Департамент природных ресурсов. 15 июля 2021 г. Проверено 18 июля 2021 г.
  5. ^ Лаваль, Бернар; Кэди, Шерри Л.; Поллак, Джон К.; Маккей, Кристофер П.; Берд, Джон С.; Гротцингер, Джон П.; Форд, Дерек К.; Бом, Гарри Р. (октябрь 2000 г.). «Современные пресноводные аналоги микробиалита для древних дендритных рифовых структур». Природа . 407 (6804): 626–629. Бибкод : 2000Natur.407..626L. дои : 10.1038/35036579. ISSN  0028-0836. PMID  11034210. S2CID  4420988.
  6. ^ Аврамик, Стэнли М. (19 ноября 1971). «Разнообразие столбчатых строматолитов докембрия: отражение внешнего вида многоклеточных животных». Наука . 174 (4011): 825–827. Бибкод : 1971Sci...174..825A. дои : 10.1126/science.174.4011.825. ISSN  0036-8075. PMID  17759393. S2CID  2302113.
  7. ^ Бернхард, Дж. М.; Эджкомб, вице-президент; Вишер, ПТ; Макинтайр-Врессниг, А.; Вызов, RE; Буксейн, ML; Луи, Л.; Еглински, М. (28 мая 2013 г.). «Изучение влияния фораминифер на микроткани микробиалитов в Хайборн-Кей, Багамы». Труды Национальной академии наук . 110 (24): 9830–9834. Бибкод : 2013PNAS..110.9830B. дои : 10.1073/pnas.1221721110 . ISSN  0027-8424. ПМЦ 3683713 . ПМИД  23716649. 
  8. ^ Чагас, Андерсон AP; Уэбб, Грегори Э.; Бёрн, Роберт В.; Саутэм, Гордон (ноябрь 2016 г.). «Современные озерные микробиалиты: на пути к синтезу водной и карбонатной геохимии и минералогии». Обзоры наук о Земле . 162 : 338–363. Бибкод : 2016ESRv..162..338C. doi : 10.1016/j.earscirev.2016.09.012. ISSN  0012-8252.
  9. ^ аб Дюпра, Кристоф; Рид, Р. Памела; Брейссан, Оливье; Дечо, Алан В.; Норман, Р. Шон; Вишер, Питер Т. (октябрь 2009 г.). «Процессы осаждения карбонатов в современных микробных матах». Обзоры наук о Земле . 96 (3): 141–162. Бибкод : 2009ESRv...96..141D. doi :10.1016/j.earscirev.2008.10.005. ISSN  0012-8252.
  10. ^ Суарес-Гонсалес, П.; Бенито, Мичиган; Кихада, IE; Мас, Р.; Кампос-Сото, С. (01 июля 2019 г.). «' Захват и связывание': обзор факторов, контролирующих развитие ископаемых агглютинированных микробиалитов и их распределение в пространстве и времени». Обзоры наук о Земле . 194 : 182–215. doi :10.1016/j.earscirev.2019.05.007. hdl : 10651/56917 . ISSN  0012-8252.
  11. ^ Сентено, Карла М.; Лежандр, Пьер; Бельтран, Йислем; Алькантара-Эрнандес, Росио Х.; Лидстрем, Ульрика Э.; Эшби, Мэтью Н.; Фалькон, Луиза И. (2 августа 2012 г.). «Генетическое разнообразие и состав микробиалитов связаны с переменными окружающей среды». ФЭМС Микробиология Экология . 82 (3): 724–735. дои : 10.1111/j.1574-6941.2012.01447.x . ISSN  0168-6496. PMID  22775797. S2CID  26194549.
  12. ^ Уайт, Ричард Аллен; Чан, Эми М.; Гавелис, Грегори С.; Леандер, Брайан С.; Брэди, Эллисон Л.; Слейтер, Грегори Ф.; Лим, Дарлин СС; Саттл, Кертис А. (28 января 2016 г.). «Метагеномный анализ предполагает, что современные пресноводные микробиалиты содержат особое ядро ​​микробного сообщества». Границы микробиологии . 6 : 1531. Бибкод : 2016FrMic...3.1531W. дои : 10.3389/fmicb.2015.01531 . ISSN  1664-302X. ПМЦ 4729913 . ПМИД  26903951. 
  13. ^ аб Иньесто, Мигель; Морейра, Дэвид; Ребул, Гийом; Дешам, Филипп; Бензерара, Карим; Бертолино, Паола; Сагай, Орельен; Тавера, Розалуз; Лопес-Гарсия, Очищение (январь 2021 г.). «Ядерные микробные сообщества озерных микробиалитов, отобранные по градиенту щелочности». Экологическая микробиология . 23 (1): 51–68. дои : 10.1111/1462-2920.15252. ISSN  1462-2912. PMID  32985763. S2CID  222161047.
  14. ^ Курадо, Эстель; Бензерара, Карим; Морейра, Дэвид; Жерар, Эммануэль; Казмерчак, Юзеф; Тавера, Розалуз; Лопес-Гарсия, Очищение (14 декабря 2011 г.). «Структура прокариотического и эукариотического сообщества в полевых и культивируемых микробиалитах из щелочного озера Альчичика (Мексика)». ПЛОС ОДИН . 6 (12): e28767. Бибкод : 2011PLoSO...628767C. дои : 10.1371/journal.pone.0028767 . ISSN  1932-6203. ПМК 3237500 . ПМИД  22194908. 
  15. ^ Уайт, Ричард Аллен; Пауэр, Ян М.; Диппл, Грегори М.; Саутэм, Гордон; Саттл, Кертис А. (23 сентября 2015 г.). «Метагеномный анализ показывает, что современные микробиалиты и полярные микробные маты имеют схожий таксономический и функциональный потенциал». Границы микробиологии . 6 : 966. дои : 10.3389/fmicb.2015.00966 . ISSN  1664-302X. ПМЦ 4585152 . ПМИД  26441900. 
  16. ^ Чагас, Андерсон AP; Уэбб, Грегори Э.; Бёрн, Роберт В.; Саутэм, Гордон (ноябрь 2016 г.). «Современные озерные микробиалиты: на пути к синтезу водной и карбонатной геохимии и минералогии». Обзоры наук о Земле . 162 : 338–363. Бибкод : 2016ESRv..162..338C. doi : 10.1016/j.earscirev.2016.09.012. ISSN  0012-8252.
  17. ^ Сагай, Орельен; Живанович, Иван; Зейен, Нина; Морейра, Дэвид; Бензерара, Карим; Дешам, Филипп; Бертолино, Паола; Рагон, Мари; Тавера, Розалуз; Лопес-Арчилла, Ана И.; Лопес-Гарсия, Очищение (5 августа 2015 г.). «Анализ разнообразия на основе метагенома предполагает значительный вклад нецианобактериальных линий в осаждение карбонатов в современных микробиалитах». Границы микробиологии . 6 : 797. дои : 10.3389/fmicb.2015.00797 . ISSN  1664-302X. ПМК 4525015 . ПМИД  26300865. 
  18. ^ Райдинг, Роберт (2000). «Микробные карбонаты: геологическая летопись кальцинированных бактериально-водорослевых матов и биопленок». Седиментология . 47 (с1): 179–214. дои : 10.1046/j.1365-3091.2000.00003.x. ISSN  1365-3091. S2CID  130272076.
  19. ^ Уэбб, Грегори Э.; Камбер, Бальц С. (май 2000 г.). «Редкоземельные элементы в микробиалитах рифов голоцена: новый представитель мелкой морской воды». Geochimica et Cosmochimica Acta . 64 (9): 1557–1565. Бибкод : 2000GeCoA..64.1557W. дои : 10.1016/s0016-7037(99)00400-7. ISSN  0016-7037.
  20. ^ Ноффке, Нора (февраль 2015 г.). «Древние осадочные структуры в пачке озера Гиллеспи <3,7 млрд лет на Марсе, которые напоминают макроскопическую морфологию, пространственные ассоциации и временную последовательность земных микробиалитов». Астробиология . 15 (2): 169–192. Бибкод : 2015AsBio..15..169N. дои : 10.1089/ast.2014.1218. ISSN  1531-1074. ПМИД  25495393.
  21. ^ Энциклопедия геобиологии. Дж. Райтнер, Фолькер Тиль. Дордрехт: Спрингер. 2011. ISBN 978-1-4020-9212-1. ОСЛК  710152961.{{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка )
  22. ^ Границы в биоинженерии и биотехнологии . Фронтирс Медиа С.А. дои : 10.3389/fbioe .