Микроорганизмдер жер қыртысын қалай құрады

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-16 16:10

Таулар шексіз моңғол даласының фонында ерекше әсерлі көрінеді. Аяғында тұрып, осы жоталарды үйіп-төгіп жатқан жер қойнауының орасан зор күшін елестетуге құмарсың. Бірақ қазірдің өзінде шыңға шыққанда, жартасты жиектерді жауып тұрған жұқа өрнек көздің жауын алады. Бұл жаңбыр суы тауды құрайтын ежелгі археоцит губкаларының кеуекті қаңқаларын, тау жотасының нағыз құрылысшыларын аздап коррозияға ұшыратты.

Үлкен құрылыстың кішкентай алыптары

Бірде, жарты миллиардтан астам жыл бұрын олар жанартаулық аралдың жарқыраған рифі ретінде жылы теңіз түбінен көтерілді. Ол ыстық күлдің қалың қабатымен жабылған қайтыс болды - кейбір археоциаттар тіпті өртеніп кетті, ал мұздатылған туфта қуыстар сақталды.

Дегенмен, тірі кезінде бірге өсіп, теңіз цементінің қатпарлары арқылы жартасқа «қатып қалған» көптеген қаңқалар теңіз баяғыда жойылған күні де, әдеттегі орындарында қалады. Әрбір мұндай қаңқа кішкентай саусақтан кішірек. Нешеу бар?

Кішкентай радиолярийлердің қаңқалары тау жоталарының кремнийлі жыныстарын құрайды.

Аласа таудың көлемін есептей отырып, оның құрылысына 30 миллиардқа жуық губка қатысқанын есептей аламыз (ені шамамен бір шақырым етегінде және биіктігі шамамен 300 м). Бұл өрескел бағаланбаған көрсеткіш: көптеген қаңқалар ұзақ уақыт бойы ұнтаққа айналдырылды, басқалары шөгінділердің қорғаныш қабаттарымен жабылып үлгермей, толығымен еріді. Ал бұл бір ғана тау, ал Моңғолияның батысында тұтас жоталар бар.

Кішкентай губкаларға осындай үлкен «жобаны» аяқтау үшін қанша уақыт қажет болды?

Міне, жақын жерде тағы бір жартас, кішірек, ақ емес, әктас, қызыл сұр түсті. Ол темір қосындыларының тотығуынан тот басқан, кремнийлі тақтатастың жұқа қабаттарынан түзілген. Бір кездері бұл таулар теңіз түбі болды, егер сіз қабаттар бойымен дұрыс бөлсеңіз (қатты, бірақ мұқият соғыңыз), онда ашылған бетінде 3-5 мм сансыз инелер мен кресттерді көруге болады.

Бұл теңіз губкаларының қалдықтары, бірақ археоциаттардың бүкіл әк қаңқасынан айырмашылығы, олардың негізі жекелеген кремний элементтерінен (спикулалар) түзілген. Сондықтан, олар өліп, ұсақталып, түбін «бөлшектерімен» шашып тастады.

Әрбір губканың қаңқасы кем дегенде мың «инелерден» тұрды, олардың 100 мыңға жуығы әр шаршы метрге шашыраңқы. Қарапайым арифметика бізге 20 метрлік қабат құру үшін қанша жануар қажет болғанын есептеуге мүмкіндік береді. кем дегенде 200 x 200 м: 800 миллиард. Бұл біздің айналамыздағы биіктіктердің бірі ғана - және тек бірнеше өрескел есептеулер. Бірақ қазірдің өзінде олардан организмдер неғұрлым аз болса, соғұрлым олардың жасампаздық күші жоғары болатыны анық: Жердің негізгі құрылысшылары бір жасушалы.

Біржасушалы планктонды балдырлардың ашық әк пластиналары – кокколиттер – ірі кокосфераға қосылып, олар ыдырағанда бор шөгінділеріне айналады.

Құрлықта, суда және ауада

Әрбір 1 см-де болатыны белгілі³Жазу борында планктондық балдырлардың кокколитофоридтерінің шамамен 10 миллиард ұсақ әкті қабыршақтары бар. Моңғол теңіздері уақытынан әлдеқайда кейінірек, мезозой мен қазіргі кайнозой дәуірінде олар Англияның бор жартастарын, Еділ Жигулилерін және басқа да массивтерді тұрғызды, қазіргі барлық мұхиттардың түбін жауып тастады.

Олардың құрылыс жұмыстарының ауқымы таң қалдырады. Бірақ олар өз өмірі планетада жасаған басқа өзгерістермен салыстырғанда бозғылт.

Теңіздер мен мұхиттардың тұзды дәмі хлор мен натрийдің болуымен анықталады. Бірде-бір элемент теңіз жәндіктеріне көп мөлшерде қажет емес және олар су ерітіндісінде жиналады. Бірақ қалғандарының барлығы дерлік – өзен арқылы өтетін және ыстық түпкі бұлақтар арқылы ішектен келетіннің бәрі де әп-сәтте сіңеді. Кремнийді әшекейлі қабықшалары үшін біржасушалы диатомдар мен радиолярийлер алады.

Барлық дерлік ағзаларға фосфор, кальций және, әрине, көміртегі қажет. Бір қызығы, әк қаңқасын құру (маржандар немесе ежелгі археоциаттар сияқты) көмірқышқыл газының бөлінуімен жүреді, сондықтан парниктік эффект құрылыс рифтерінің жанама өнімі болып табылады.

Кокколитофоридтер судағы кальцийді ғана емес, сонымен бірге еріген күкіртті де сіңіреді. Бұл балдырлардың жүзгіштігін арттыратын және олардың жарықтандырылған бетке жақын болуына мүмкіндік беретін органикалық қосылыстардың синтезі үшін қажет.

Бұл жасушалар өлген кезде органикалық заттар ыдырап, ұшпа күкірт қосылыстары сумен бірге буланып, бұлттардың пайда болуына дән ретінде қызмет етеді. Бір литр теңіз суында 200 миллионға дейін кокколитофоридтер болуы мүмкін және жыл сайын бұл бір жасушалы организмдер атмосфераға 15,5 миллион тоннаға дейін күкірт береді - бұл жердегі жанартаулардан екі есе дерлік көп.

Күн Жерге планетаның өз ішектерінен (3400 Вт/м) 100 миллион есе көп энергия беруге қабілетті.² 0,00009 Вт/м қарсы²). Фотосинтездің арқасында тіршілік геологиялық процестердің мүмкіндіктерінен асып түсетін қуатқа ие болып, осы ресурстарды пайдалана алады. Әрине, күн жылуының көп бөлігі жай ғана таралады. Бірақ бәрібір, тірі ағзалар өндіретін энергия ағыны геологиялық қарағанда 30 есе жоғары. Тіршілік планетаны кем дегенде 4 миллиард жыл бойы басқарды.

Табиғи алтын кейде бағалы металдың өзінен де бағалы біртүрлі кристалдар түзеді.

Жарық күштері, қараңғылық күштері

Тірі организмдер болмаса, көптеген шөгінді тау жыныстары мүлде пайда болмас еді. Айдағы (150 түр), Марстағы (500) және біздің планетамыздағы (5000-нан астам) минералдардың алуан түрлілігін салыстырған минералолог Роберт Хазен мыңдаған жердегі минералдардың пайда болуы оның белсенділігімен тікелей немесе жанама түрде байланысты деген қорытындыға келді. биосфера. Су қоймаларының түбінде жинақталған шөгінді жыныстар.

Тереңдікке шөгіп, миллиондаған және жүздеген миллион жылдар бойы организмдердің қалдықтары тау сілемдері түрінде жер бетіне сығымдалатын қуатты шөгінділерді құрады. Бұл үлкен тектоникалық плиталардың қозғалысы мен соқтығысуына байланысты. Бірақ тектониканың өзі тау жыныстарын «қараңғы» және «жарық материя» түріне бөлмей мүмкін емес еді.

Біріншісі, мысалы, қара түсті минералдар басым болатын базальттармен ұсынылған - пироксендер, оливиндер, негізгі плагиоклаздар, ал элементтер арасында - магний мен темір. Соңғылары, мысалы, граниттер, ашық түсті минералдардан - кварцтан, калийлі дала шпаттарынан, альбит плагиоклаздарынан, темірге, алюминийге және кремнийге бай.

Қараңғы тау жыныстары жеңіл жыныстарға қарағанда тығызырақ (орта есеппен 2,9 г/см³ 2,5-2,7 г / см-ге қарсы³) және мұхиттық плиталарды құрайды. Тығыздығы аз, «жеңіл» континенттік тақталармен соқтығысқан кезде мұхиттық плиталар олардың астына батып, планетаның ішектерінде ериді.

Темір рудаларының жарқыраған жолақтары күңгірт кремний және қызыл ферругинді қабаттардың маусымдық кезектесуін көрсетеді.

Ең көне минералдар оның бірінші пайда болған «қара материя» екенін көрсетеді. Алайда бұл тығыз жыныстар тақталарды қозғалысқа келтіру үшін өзіне батып кете алмады. Бұл үшін Марс пен Айдың қозғалмайтын қыртысында жетіспейтін «жарық жағы» – минералдар қажет болды.

Роберт Хейзеннің пайымдауынша, жер бетіндегі тірі организмдер кейбір тау жыныстарын басқаларға айналдырып, ақырында плиталардың «жеңіл затының» жиналуына әкелді. Әрине, бұл тіршілік иелері - көп жағдайда бір жасушалы актиномицеттер және басқа бактериялар - өздеріне мұндай супер міндет қойған жоқ. Олардың мақсаты, әдеттегідей, тамақ табу болды.

Мұхиттардың қара металлургиясы

Шындығында, жанартау атқылаған базальт шыны 17% темірден тұрады және оның әрбір текше метрі 25 квадриллион темір бактериясын тамақтандыруға қабілетті. Кем дегенде 1,9 миллиард жыл өмір сүрген олар базальтты жаңа саз минералдарымен толтырылған «наношетке» шебер түрлендіреді (соңғы жылдары мұндай механизм саз минералдарының биогендік фабрикасы ретінде танылды). Мұндай жынысты балқыту үшін ішектерге жібергенде, одан жаңа, «жеңіл» минералдар түзіледі.

Мүмкін, бактериялар мен темір рудаларының өнімі. Олардың жартысынан көбі 2, 6 және 1,85 миллиард жыл бұрын пайда болған және тек Курск магниттік аномалиясында шамамен 55 миллиард тонна темір бар. Тіршіліксіз олар әрең жинала алмады: мұхитта еріген темірдің тотығуы және тұндыру үшін бос оттегі қажет, оның қажетті көлемде пайда болуы тек фотосинтездің арқасында мүмкін болады.

Ацидоворакс бактериялары жасыл тоттың пайда болуын ынталандырады - темір гидроксиді.

Өмір темірді «өңдеуді» және қараңғы, оттегі жетіспейтін тереңдікте жүзеге асыруға қабілетті. Бұл металдың атомдары су асты көздерімен тасымалданып, темір темірді тотықтыруға қабілетті бактериялар ұстайды, ол түбіне жасыл тотпен шөгеді.

Бірнеше миллиард жыл бұрын, планетада әлі де өте аз оттегі болған кезде, бұл барлық жерде болды және бүгінгі күні бұл бактериялардың белсенділігін кейбір оттегі аз су қоймаларында көруге болады.

Бағалы микробтар

Оттегіні қажет етпейтін анаэробты бактериялардың қатысуынсыз үлкен алтын кен орындары пайда болмауы мүмкін. Асыл металдың негізгі кен орындары (оның ішінде Африканың оңтүстігіндегі Витватерсрандта, барланған қоры шамамен 81 мың тонна) осыдан 3, 8-2, 5 миллиард жыл бұрын қалыптасқан.

Дәстүр бойынша жергілікті алтын кендері алтын бөлшектерінің өзендердің тасымалдануы және шайылуы нәтижесінде пайда болды деп есептелді. Дегенмен, Витватерсранд алтынын зерттеу мүлде басқа көріністі ашады: металды ежелгі бактериялар «өндіріп алған».

Дитер Халбауэр 1978 жылы таза алтын бөлшектерімен қоршалған оғаш көміртекті тіректерді сипаттады. Кен үлгілеріне микроскопиялық және изотоптық талдау жасау, қазіргі микробтардың колониялары бойынша кен түзілуін модельдеу және басқа да есептеулер геологтың дұрыстығын растамайынша, оның ашқан жаңалығы ұзақ уақыт бойына онша назар аудармады.

Шамасы, шамамен 2,6 миллиард жыл бұрын жанартаулар атмосфераны күкіртсутекпен, күкірт қышқылымен және су буымен қанықтырған кезде, қышқыл жаңбырлар шашыраңқы алтыны бар тау жыныстарын шайып, ерітінділерді таяз суға апарды. Алайда асыл металдың өзі ол жерге цианид сияқты кез келген тірі тіршілік иелері үшін ең қауіпті қосылыстар түрінде келді.

Қауіпті болдырмау үшін микробтар суды «зарарсыздандырды», улы алтын тұздарын металлорганикалық кешендерге немесе тіпті таза металға дейін азайтты. Жарқыраған бөлшектер бактериялардың колонияларына орналасып, көп жасушалы тізбектердің құймаларын құрады, енді оларды сканерлеуші электронды микроскоппен көруге болады. Микробтар алтынды қазірдің өзінде шөгуді жалғастыруда - бұл процесс, мысалы, Жаңа Зеландиядағы ыстық бұлақтарда, өте қарапайым масштабта болса да байқалады.

Витватерсранд және, бәлкім, сол жастағы басқа шөгінділер де оттегісіз атмосферадағы бактериялық қауымдастықтың өмірлік белсенділігінің нәтижесі болды. Курск магниттік аномалиясы және онымен байланысты темір кен орындары оттегі дәуірінің басында пайда болды. Алайда, мұндай масштабтағы бұдан да көп кен орындары пайда болған жоқ және қайтадан қалыптаса бастауы екіталай: атмосфераның, тау жыныстарының және мұхит суларының құрамы содан бері бірнеше рет өзгерді.

Бірақ осы уақыт ішінде тірі ағзалардың сансыз ұрпақтары да өзгерді және олардың әрқайсысы Жердің жаһандық эволюциясына қатыса алды. Құрлықтағы теңіз жөкелері мен ағаш тәрізді қырықбуындар жойылып кетті, тіпті мамонттардың үйірлері де геологияда із қалдырған өткен күн. Біздің планетамыздың барлық қабықшаларында - суда, ауада және таста басқа тіршілік пен жаңа өзгерістердің уақыты келді.