Микробиалит
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, служащие в озере Альчичика питомниками аксолотля ( Ambystoma taylori ) и множества 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 назад, когда строматолиты были основной составляющей карбонатных платформ. [3]
Классификация
[ редактировать ]Микробиалиты могут иметь три разные ткани: [3]
- Строматолитовый: микробиалит слоистый, слоистый или агглютинированный с образованием строматолита .
- Тромболитический: микробиалит со свернувшейся пелоидной тканью при наблюдении в петрографический микроскоп. Плотность пелоидов непостоянна. В масштабе ручного образца камень имеет дендритную структуру и может быть назван тромболитом .
- Лейолитовый: микробиалит без слоев и сгустков пелоидной ткани. Он состоит только из плотного автомикрита .
Эволюция
[ редактировать ]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 коллективной 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
[ редактировать ]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 неорганических осаждений 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
[ редактировать ]Живые современные микробиалиты (возрастом менее 20 000 лет) редки и могут быть найдены в таких местах, как:
- Кратерные озера : Голубое озеро (Австралия) , Озеро Сатонда ( Индонезия ), Озеро Дзиани , Озеро Алчичика (Мексика), Озеро Вай Лахи и Озеро Вай Сии ( Тонга ), Озеро Салда (Турция)
- Соленые/ гиперсоленые озера /лагуны: Озеро Пирамид и Большое Соленое озеро (США), озеро Ван (Турция), лагуна Брава и лагуна Тебинкичо ( Чили ).
- Щелочные озера : озеро Тетис (Австралия), озеро Сармьенто (Чили), озеро Нуэрту и озеро Хухеджаран (Китай), озеро Моно (США), озеро Туркана (Кения), озеро Петуховское (Россия).
- Пресноводные озера/ лагуны : Лагоа Салгада (Бразилия), Лагуна Негра, Катамарка (Аргентина), Лагунас де Руйдера (Испания), Бакалар (Мексика), Озеро Ричмонд (Австралия), Озеро Павильон (Канада), Зеленое озеро (США) Щелочное. бассейны: Четыре болотно-голубых бассейна (Мексика) Заброшенные открытые шахты: Клинтон-Крик (Канада), Рио-Тинто (Испания)
- Морские/эстуарные/ эстуарные системы: Шарк-Бэй, Австралия , Хайборн-Кей ( Багамские острова ), Тикехау ( Французская Полинезия ), Кайо-Коко (Куба), озеро Клифтон, Западная Австралия .
Состав
[ редактировать ]Микробиалиты состоят из слоев какого-либо органического компонента и какого-либо минерала. [11] Органический компонент представляет собой сложный микробный мат, в котором различные сообщества микроорганизмов взаимодействуют в соответствии с различным метаболизмом и создают микронишу, в которой сосуществуют оксигенные и аноксигенные фототрофные организмы: азотфиксаторы , восстановители серы , метанотрофы , метаногены , окислители железа и бесчисленное множество гетеротрофных организмов. разлагатели . [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 включают 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
[ редактировать ]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, осаждающие карбонат с образованием 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] является. 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
[ редактировать ]Существует большой интерес к изучению 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, свидетельства существования которых можно было бы ожидать найти 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]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Шмид, Д.У. (1996). «Микроболиты и микроинкрусты верхней юры». Профиль . 9 :101-251.
- ^ 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 .
- ^ Jump up to: а б с Эрик., Флюгель (2010). Микрофации карбонатных пород: анализ, интерпретация и применение . Муннеке, Аксель. (2-е изд.). Гейдельберг: Спрингер. ISBN 9783642037962 . OCLC 663093942 .
- ^ «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.
- ^ 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 . ПМИД 11034210 . S2CID 4420988 .
- ^ Аврамик, Стэнли М. (19 ноября 1971 г.). «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 . ПМИД 17759393 . S2CID 2302113 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ Jump up to: а б 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 .
- ^ 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 распространение 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 .
- ^ 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 зависят от переменных окружающей среды» . ФЭМС Микробиология Экология . 82 (3): 724–735. дои : 10.1111/j.1574-6941.2012.01447.x . ISSN 0168-6496 . ПМИД 22775797 . S2CID 26194549 .
- ^ 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 .
- ^ Jump up to: а б 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 . ПМИД 32985763 . S2CID 222161047 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ Верховая езда, 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ Энциклопедия геобиологии . Дж. Райтнер, Фолькер Тиль. Дордрехт: Спрингер. 2011. ISBN 978-1-4020-9212-1 . OCLC 710152961 .
{{cite book}}
: CS1 maint: другие ( ссылка ) - ^ Границы биоинженерии и биотехнологии . Фронтирс Медиа С.А. дои : 10.3389/fbioe .