Mikroorqanizmlərin yer qabığını necə əmələ gətirməsi

2024 Müəllif: Seth Attwood | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2023-12-16 15:57

Dağlar ucsuz-bucaqsız Monqol çölünün fonunda xüsusilə təsir edici görünür. Ayağında dayanaraq, insan bu silsilələri yığışdıran yerin bağırsaqlarının nəhəng gücü haqqında düşünməyə sövq edir. Amma artıq zirvəyə gedərkən qayalıq kənarları örtən nazik naxış diqqəti cəlb edir. Bu yağış suyu dağ silsiləsinin əsl qurucuları olan dağı təşkil edən qədim arxeosit süngərlərinin məsaməli skeletlərini bir qədər korroziyaya uğratmışdır.

Böyük tikintinin kiçik nəhəngləri

Bir dəfə, yarım milyard ildən çox əvvəl, onlar isti dənizin dibindən vulkanik bir adanın parlaq rifi kimi yüksəldilər. O, qalın bir isti kül təbəqəsi ilə örtülmüş öldü - bəzi arxeositlər hətta yandırıldı və donmuş tufda boşluqlar qorunub saxlanıldı.

Bununla belə, həyatları boyu birlikdə böyüyən və dəniz sementinin layları ilə qayaya "donmuş" bir çox skeletlər, dənizin çoxdan yox olduğu bu gün də öz adi yerlərində qalırlar. Hər bir belə skelet kiçik barmaqdan kiçikdir. Neçə var?

Kiçik radiolariyalıların skeletləri dağ silsilələrinin silisli qayalarını təşkil edir.

Alçaq bir dağın həcmini (ətəyi təxminən bir kilometr və hündürlüyü təxminən 300 m) hesablayaraq, onun tikintisində təxminən 30 milyard süngərin iştirak etdiyini hesablaya bilərik. Bu, kobud şəkildə qiymətləndirilməmiş bir rəqəmdir: bir çox skelet uzun müddət toz halına salındı, digərləri isə qoruyucu çöküntü təbəqələri ilə örtülməyə vaxt tapmadan tamamilə həll edildi. Və bu yalnız bir dağdır və Monqolustanın qərbində bütün silsilələr var.

Kiçik süngərlərin belə möhtəşəm “layihəni” tamamlaması nə qədər vaxt aparıb?

Budur, yaxınlıqda daha kiçik və ağ, əhəngdaşı deyil, qırmızı-boz rəngli başqa bir uçurum var. Dəmir daxilolmalarının oksidləşməsi nəticəsində paslanmış silisli şistin nazik təbəqələrindən əmələ gəlir. Bir vaxtlar bu dağlar dənizin dibi idi və laylar boyunca düzgün bölünsəniz (sərt, lakin diqqətlə vursanız), açılan səthdə 3-5 mm-lik saysız-hesabsız iynələr və xaçlar görə bilərsiniz.

Bunlar dəniz süngərlərinin qalıqlarıdır, lakin arxeositlərin bütün əhəngli skeletindən fərqli olaraq, onların əsası ayrı-ayrı silikon elementlərdən (spikullardan) əmələ gəlir. Buna görə də, öldükdən sonra çökdülər, dibini "detalları" ilə səpdilər.

Hər bir süngərin skeleti ən azı min "iynə"dən ibarət idi, onlardan təxminən 100 mini hər kvadrat metrə səpələnmişdir. Sadə hesab bizə 20 metrlik bir təbəqə yaratmaq üçün nə qədər heyvanın lazım olduğunu təxmin etməyə imkan verir. ən azı 200 x 200 m: 800 milyard. Və bu, ətrafımızdakı yüksəkliklərdən yalnız biridir - və yalnız bir neçə kobud hesablama. Ancaq artıq onlardan aydın olur ki, orqanizmlər nə qədər kiçik olsalar, onların yaradıcı gücü bir o qədər böyükdür: Yerin əsas qurucuları birhüceyrəlidir.

Birhüceyrəli plankton yosunlarının açıq işlənmiş əhəng plitələri - kokolitlər - böyük kokosferlərə birləşir və onlar parçalandıqda təbaşir yataqlarına çevrilirlər.

Quruda, suda və havada

Məlumdur ki, hər 1 sm-də³Yazı təbaşirində təxminən 10 milyard incə kalkerli plankton yosunlarının kokkolitoforidləri var. Monqol dənizləri dövründən çox gec, mezozoy və indiki kaynozoy erasında İngiltərənin təbaşir qayalarını, Volqa Jiquli və digər massivləri ucaltdılar, bütün müasir okeanların dibini örtdülər.

Onların tikinti işlərinin miqyası heyrətamizdir. Lakin onlar öz həyatının planetdə etdiyi digər dəyişikliklərlə müqayisədə solğundurlar.

Dənizlərin və okeanların duzlu dadı xlor və natriumun olması ilə müəyyən edilir. Heç bir element dəniz canlıları tərəfindən böyük miqdarda tələb olunmur və onlar sulu məhlulda toplanır. Ancaq demək olar ki, hər şey - çaylar tərəfindən həyata keçirilən və isti dibli bulaqlar vasitəsilə bağırsaqlardan gələn hər şey bir anda udulur. Silikon birhüceyrəli diatomlar və radiolarlar tərəfindən bəzəkli qabıqları üçün alınır.

Demək olar ki, bütün orqanizmlər fosfor, kalsium və təbii ki, karbona ehtiyac duyur. Maraqlıdır ki, kalkerli skeletin yaradılması (mərcan və ya qədim arxeositlər kimi) karbon dioksidin sərbəst buraxılması ilə baş verir, buna görə də istixana effekti tikinti riflərinin əlavə məhsuludur.

Kokkolitoforidlər yalnız sudan kalsiumu deyil, həm də həll olunmuş kükürdü udur. Yosunların üzmə qabiliyyətini artıran və onların işıqlı səthə yaxın qalmasına imkan verən üzvi birləşmələrin sintezi üçün tələb olunur.

Bu hüceyrələr öləndə üzvi maddələr parçalanır və uçucu kükürd birləşmələri su ilə birlikdə buxarlanır və buludların əmələ gəlməsi üçün toxum rolunu oynayır. Bir litr dəniz suyunda 200 milyona qədər kokkolitoforid ola bilər və hər il bu birhüceyrəli orqanizmlər atmosferə 15,5 milyon tona qədər kükürd verir - quru vulkanlarından demək olar ki, iki dəfə çoxdur.

Günəş Yerə planetin öz bağırsaqlarından (3400 Vt/m2) 100 milyon dəfə çox enerji verməyə qadirdir.² 0,00009 W / m-ə qarşı²). Fotosintez sayəsində həyat geoloji proseslərin imkanlarını aşan güc əldə edərək bu resurslardan istifadə edə bilir. Təbii ki, günəşin istiliyinin çox hissəsi sadəcə olaraq dağılır. Bununla belə, canlı orqanizmlər tərəfindən istehsal olunan enerji axını geoloji enerjidən 30 dəfə yüksəkdir. Həyat ən azı 4 milyard ildir ki, planetə nəzarət edir.

Doğma qızıl bəzən qiymətli metalın özündən daha qiymətli olan qəribə kristallar əmələ gətirir.

İşıq qüvvələri, qaranlıq qüvvələri

Canlı orqanizmlər olmasaydı, bir çox çöküntü süxurları ümumiyyətlə əmələ gəlməzdi. Ayda (150 növ), Marsda (500) və planetimizdə (5000-dən çox) mineralların müxtəlifliyini müqayisə edən mineraloloq Robert Hazen belə nəticəyə gəlib ki, minlərlə yeraltı mineralın meydana çıxması birbaşa və ya dolayısı ilə onun fəaliyyəti ilə bağlıdır. biosfer. Su hövzələrinin dibində yığılmış çöküntü süxurları.

Milyonlarla və yüz milyonlarla il ərzində dərinliyə bataraq, orqanizmlərin qalıqları dağ silsilələri şəklində səthə sıxılmaq üçün qalan güclü çöküntülər meydana gətirdi. Bu, nəhəng tektonik plitələrin hərəkəti və toqquşması ilə əlaqədardır. Amma süxurları bir növ “qaranlıq” və “işıqlı maddə”yə bölmədən tektonikanın özü mümkün olmazdı.

Birincisi, məsələn, tünd tonların minerallarının üstünlük təşkil etdiyi bazaltlarla təmsil olunur - piroksenlər, olivinlər, əsas plagioklaslar və elementlər arasında - maqnezium və dəmir. Sonuncular, məsələn, qranitlər, açıq rəngli minerallardan - kvars, kalium feldispatları, dəmir, alüminium və silikonla zəngin albit plagioklazlarından ibarətdir.

Tünd süxurlar yüngül qayalardan daha sıxdır (orta hesabla 2,9 q/sm³ 2,5-2,7 q / sm-ə qarşı³) və okean plitələrini əmələ gətirir. Daha az sıx, "yüngül" kontinental plitələrlə toqquşduqda, okeaniklər onların altında batır və planetin bağırsaqlarında əriyir.

Dəmir filizlərinin parlaq zolaqları tünd silisli və qırmızı dəmirli təbəqələrin mövsümi növbəsini əks etdirir.

Ən qədim minerallar göstərir ki, ilk yaranan "qaranlıq maddə"dir. Lakin bu sıx süxurlar plitələri hərəkətə gətirmək üçün özlərinə bata bilmədilər. Bunun üçün "parlaq tərəf" - Marsın və Ayın hərəkətsiz qabığında çatışmayan minerallar tələb olunurdu.

Robert Hazen hesab edir ki, nəticədə plitələrin "yüngül maddəsi"nin yığılmasına səbəb olan bəzi süxurları digərlərinə çevirən Yerin canlı orqanizmləridir. Əlbəttə ki, bu canlılar - əksər hallarda birhüceyrəli aktinomisetlər və digər bakteriyalar - qarşılarına belə super vəzifə qoymayıblar. Onların məqsədi həmişə olduğu kimi yemək tapmaq idi.

Okeanların qara metallurgiyası

Əslində, vulkanın püskürdüyü bazalt şüşəsi 17% dəmirdən ibarətdir və onun hər kubmetri 25 katrilyon dəmir bakteriyasını qidalandırmaq qabiliyyətinə malikdir. Ən azı 1,9 milyard il mövcud olan onlar bazaltını məharətlə yeni gil mineralları ilə doldurulmuş “nanoshet”ə çevirirlər (son illərdə belə bir mexanizm gil minerallarının biogen fabriki kimi tanınır). Belə bir süxur ərimək üçün bağırsaqlara göndərildikdə, ondan yeni, "yüngül" minerallar əmələ gəlir.

Yəqin ki, bakteriya və dəmir filizlərinin məhsuludur. Onların yarıdan çoxu 2, 6 və 1,85 milyard il əvvəl yaranıb və təkcə Kursk maqnit anomaliyasında təxminən 55 milyard ton dəmir var. Həyat olmadan onlar çətin ki, toplana bilsinlər: okeanda həll olunan dəmirin oksidləşməsi və çökməsi üçün sərbəst oksigen tələb olunur, onun lazımi həcmdə görünməsi yalnız fotosintez sayəsində mümkün olur.

Acidovorax bakteriyaları yaşıl pasın - dəmir hidroksidinin əmələ gəlməsini stimullaşdırır.

Həyat dəmirin "emalı" və qaranlıq, oksigensiz dərinliklərdə həyata keçirməyə qadirdir. Sualtı qaynaqlar tərəfindən daşınan bu metalın atomları, qara dəmiri oksidləşdirə bilən və yaşıl pasla dibinə çökən dəmir dəmir əmələ gətirə bilən bakteriyalar tərəfindən tutulur.

Bir neçə milyard il əvvəl, planetdə hələ çox az oksigen olanda, bu, hər yerdə baş verdi və bu gün bu bakteriyaların fəaliyyətini bəzi oksigen çatışmazlığı olan su hövzələrində görmək olar.

Qiymətli mikroblar

Ola bilsin ki, oksigenə ehtiyacı olmayan anaerob bakteriyaların iştirakı olmadan böyük qızıl yataqları meydana çıxmazdı. Qiymətli metalın əsas yataqları (o cümlədən Afrikanın cənubundakı Witwatersrandda, kəşf edilmiş ehtiyatları təxminən 81 min tondur) 3, 8-2, 5 milyard il əvvəl formalaşmışdır.

Ənənəvi olaraq, yerli qızıl filizlərinin qızıl hissəciklərinin çaylarla daşınması və yuyulması nəticəsində əmələ gəldiyinə inanılırdı. Bununla belə, Witwatersrand qızılının tədqiqi tamamilə fərqli mənzərəni ortaya qoyur: metal qədim bakteriyalar tərəfindən "minalı" idi.

Dieter Halbauer 1978-ci ildə saf qızıl hissəcikləri ilə çərçivələnmiş qəribə karbon sütunlarını təsvir etdi. Uzun müddət filiz nümunələrinin mikroskopik və izotopik analizi, filiz əmələ gəlməsinin müasir mikrobların koloniyaları ilə modelləşdirilməsi və digər hesablamalar geoloqun doğruluğunu təsdiq edənə qədər onun kəşfi o qədər də diqqəti cəlb etmədi.

Göründüyü kimi, təxminən 2,6 milyard il əvvəl vulkanlar atmosferi hidrogen sulfid, sulfat turşusu və kükürd dioksidi ilə su buxarı ilə doydurduqda, turşu yağışları səpələnmiş qızılı olan süxurları yuyub aparıb və məhlulları dayaz sulara daşıyıb. Bununla belə, qiymətli metalın özü sianid kimi istənilən canlılar üçün ən təhlükəli birləşmələr şəklində oraya gəldi.

Təhlükənin qarşısını almaq üçün mikroblar suyu "dezinfeksiya etdi", zəhərli qızıl duzlarını orqanometal komplekslərə və ya hətta təmiz metala endirdi. Parıldayan hissəciklər bakteriya koloniyalarında məskunlaşaraq çoxhüceyrəli zəncirlərin tökmələrini əmələ gətirdi və indi onları skan edən elektron mikroskopla görmək olar. Mikroblar qızılı indi də çökdürməkdə davam edir - bu proses, məsələn, Yeni Zelandiyanın isti bulaqlarında çox təvazökar miqyasda da olsa müşahidə olunur.

Həm Witwatersrand, həm də yəqin ki, eyni yaşda olan digər yataqlar oksigensiz atmosferdə bakteriya icmalarının həyati fəaliyyətinin nəticəsi idi. Oksigen epoxasının əvvəlində Kursk Maqnit Anomaliyası və bununla bağlı dəmir filizi yataqları əmələ gəlmişdir. Bununla belə, bu miqyasda daha çox yataqlar meydana çıxmadı və çətin ki, yenidən formalaşmağa başlasın: atmosferin, qayaların və okean sularının tərkibi o vaxtdan bəri dəfələrlə dəyişdi.

Lakin bu müddət ərzində canlı orqanizmlərin saysız-hesabsız nəsilləri də dəyişdi və onların hər biri Yerin qlobal təkamülündə iştirak etməyi bacardı. Dəniz süngərlərinin kolluqları və quruda ağac kimi at quyruğu yoxa çıxdı, hətta mamont sürüləri geologiyada iz buraxaraq keçmişdə qaldı. Başqa varlıqların və planetimizin bütün qabıqlarında - suda, havada və daşda yeni dəyişikliklərin vaxtı gəldi.