Paano nabuo ng mga mikroorganismo ang crust ng lupa

2024 May -akda: Seth Attwood | [email protected]. Huling binago: 2023-12-16 16:18

Ang mga bundok ay mukhang lalo na kahanga-hanga sa backdrop ng walang katapusang Mongolian steppe. Nakatayo sa paanan, natutukso ang isa na pagnilayan ang napakalaking kapangyarihan ng bituka ng lupa na nakatambak sa mga tagaytay na ito. Ngunit nasa daan na sa tuktok, isang manipis na pattern na sumasaklaw sa mabatong mga ledge ay nakakuha ng mata. Bahagyang sinira ng tubig-ulan na ito ang mga buhaghag na kalansay ng mga sinaunang archaeocyate na espongha na bumubuo sa bundok, ang mga tunay na tagabuo ng hanay ng bundok.

Maliit na higante ng malalaking konstruksyon

Minsan, mahigit kalahating bilyong taon na ang nakalilipas, bumangon sila mula sa ilalim ng mainit na dagat bilang isang maliwanag na bahura ng isang isla ng bulkan. Namatay siya, na natatakpan ng isang makapal na layer ng mainit na abo - ang ilang mga archaeocyate ay nasunog pa, at ang mga cavity ay napanatili sa frozen na tuff.

Gayunpaman, maraming mga kalansay, na tumubo nang magkakasama sa panahon ng kanilang buhay at "na-freeze" sa bato sa pamamagitan ng paikot-ikot na mga patong ng semento sa dagat, ay nananatili sa kanilang karaniwang mga lugar kahit ngayon, kapag ang dagat ay matagal nang nawala. Ang bawat naturang balangkas ay mas maliit kaysa sa isang maliit na daliri. ilan sila?

Ang mga kalansay ng maliliit na radiolarians ay bumubuo ng mga siliceous na bato ng mga hanay ng bundok.

Sa pagtatantya ng dami ng mababang bundok (mga isang kilometro ang kabuuan sa paanan at mga 300 m ang taas), maaari nating kalkulahin na humigit-kumulang 30 bilyong espongha ang nakibahagi sa pagtatayo nito. Ito ay isang napaka-underestimated na figure: maraming mga skeleton ang matagal nang na-rubbed sa pulbos, ang iba ay ganap na natunaw, nang walang oras upang matakpan ng mga proteksiyon na layer ng sediment. At ito ay isang bundok lamang, at sa kanluran ng Mongolia mayroong mga buong saklaw.

Gaano katagal bago nakumpleto ng maliliit na espongha ang gayong kahanga-hangang "proyekto"?

At narito ang isa pang bangin sa malapit, mas maliit, at hindi puti, apog, ngunit mapula-pula-kulay-abo. Ito ay nabuo sa pamamagitan ng manipis na mga layer ng siliceous shale, kalawangin dahil sa oksihenasyon ng iron inclusions. Sa isang pagkakataon, ang mga bundok na ito ay ang seabed, at kung tama kang nahati sa mga layer (tama nang husto, ngunit maingat), pagkatapos ay sa ibabaw na bubukas ay makakakita ka ng libu-libong mga karayom at mga krus na 3-5 mm.

Ito ang mga labi ng mga espongha ng dagat, ngunit, sa kaibahan sa buong calcareous skeleton ng archaeocyates, ang kanilang base ay nabuo mula sa hiwalay na mga elemento ng silikon (spicules). Samakatuwid, nang mamatay, gumuho sila, nagkalat sa ilalim ng kanilang "mga detalye."

Ang balangkas ng bawat espongha ay binubuo ng hindi bababa sa isang libong "karayom", humigit-kumulang 100,000 sa mga ito ang nakakalat sa bawat metro kuwadrado. Ang simpleng aritmetika ay nagpapahintulot sa amin na matantya kung gaano karaming mga hayop ang kinuha upang bumuo ng isang 20-metro na layer sa isang lugar na hindi bababa sa 200 x 200 m: 800 bilyon. At ito ay isa lamang sa mga taas sa paligid natin - at ilang mga magaspang na kalkulasyon lamang. Ngunit mula sa kanila ay malinaw na ang mas maliit na mga organismo, mas malaki ang kanilang malikhaing kapangyarihan: ang mga pangunahing tagabuo ng Earth ay unicellular.

Ang openwork calcareous plates ng unicellular planktonic algae - coccoliths - ay pinagsama sa malalaking coccospheres, at kapag gumuho sila, nagiging mga deposito ng chalk.

Sa lupa, sa tubig at sa hangin

Ito ay kilala na sa bawat 1 cm³Ang pagsulat ng chalk ay naglalaman ng humigit-kumulang 10 bilyong pinong calcareous na kaliskis ng planktonic algae coccolithophorids. Mas huli kaysa sa panahon ng mga dagat ng Mongolian, sa Mesozoic at sa kasalukuyang panahon ng Cenozoic, itinayo nila ang mga chalk cliff ng England, ang Volga Zhiguli at iba pang mga massif, na sumasakop sa ilalim ng lahat ng modernong karagatan.

Ang laki ng kanilang mga aktibidad sa pagtatayo ay kamangha-manghang. Ngunit namumutla sila kung ihahambing sa iba pang mga pagbabagong ginawa ng kanyang sariling buhay sa planeta.

Ang maalat na lasa ng mga dagat at karagatan ay tinutukoy ng pagkakaroon ng chlorine at sodium. Ang alinman sa elemento ay hindi kinakailangan ng mga nilalang sa dagat sa malalaking dami, at sila ay naipon sa may tubig na solusyon. Ngunit halos lahat ng iba pa - lahat ng bagay na dinadala ng mga ilog at nagmumula sa mga bituka sa pamamagitan ng mainit na ilalim na bukal - ay hinihigop sa isang iglap. Ang silikon ay kinuha para sa kanilang mga ornate shell sa pamamagitan ng unicellular diatoms at radiolarians.

Halos lahat ng mga organismo ay nangangailangan ng posporus, kaltsyum at, siyempre, carbon. Kapansin-pansin, ang paglikha ng isang calcareous skeleton (tulad ng mga corals o sinaunang archaeocyates) ay nangyayari sa pagpapalabas ng carbon dioxide, kaya ang greenhouse effect ay isang byproduct ng pagbuo ng mga reef.

Ang Coccolithophorides ay sumisipsip hindi lamang ng calcium mula sa tubig, kundi pati na rin ang natunaw na asupre. Ito ay kinakailangan para sa synthesis ng mga organikong compound na nagpapataas ng buoyancy ng algae at nagpapahintulot sa kanila na manatiling malapit sa isang iluminado na ibabaw.

Kapag ang mga selulang ito ay namatay, ang mga organiko ay nawasak, at ang pabagu-bago ng sulfur compound ay sumingaw kasama ng tubig, nagsisilbing isang buto para sa pagbuo ng mga ulap. Ang isang litro ng tubig-dagat ay maaaring maglaman ng hanggang 200 milyong coccolithophorids, at bawat taon ang mga uniselular na organismong ito ay nagsusuplay ng hanggang 15.5 milyong tonelada ng asupre sa atmospera - halos dalawang beses kaysa sa mga bulkan sa lupa.

Ang araw ay may kakayahang magbigay sa Earth ng 100 milyong beses na mas maraming enerhiya kaysa sa sariling bituka ng planeta (3400 W / m² laban sa 0.00009 W / m²). Salamat sa photosynthesis, maaaring gamitin ng buhay ang mga mapagkukunang ito, pagkakaroon ng kapangyarihan na lumampas sa mga kakayahan ng mga prosesong geological. Syempre, karamihan sa init ng araw ay napapawi lang. Ngunit pareho, ang daloy ng enerhiya na ginawa ng mga buhay na organismo ay 30 beses na mas mataas kaysa sa geological. Kinokontrol ng buhay ang planeta nang hindi bababa sa 4 bilyong taon.

Ang katutubong ginto kung minsan ay bumubuo ng mga kakaibang kristal na mas mahalaga kaysa sa mahalagang metal mismo.

Puwersa ng liwanag, pwersa ng kadiliman

Kung walang buhay na organismo, maraming sedimentary na bato ang hindi mabubuo. Ang mineralogist na si Robert Hazen, na inihambing ang iba't ibang mga mineral sa Buwan (150 species), Mars (500) at ang ating planeta (higit sa 5000), ay napagpasyahan na ang paglitaw ng libu-libong mga mineral sa lupa ay direkta o hindi direktang nauugnay sa aktibidad nito. biosphere. Ang mga sedimentary na bato ay naipon sa ilalim ng mga anyong tubig.

Paglubog sa isang malalim, sa paglipas ng milyun-milyon at daan-daang milyong taon, ang mga labi ng mga organismo ay bumuo ng malalakas na deposito, na nanatiling pinipiga sa ibabaw sa anyo ng mga hanay ng bundok. Ito ay dahil sa paggalaw at pagbangga ng malalaking tectonic plates. Ngunit ang tectonics mismo ay hindi magiging posible kung hindi hinahati ang mga bato sa isang uri ng "madilim" at "magaan na bagay".

Ang una ay kinakatawan, halimbawa, ng mga basalt, kung saan ang mga mineral ng madilim na tono ay namamayani - pyroxenes, olivines, pangunahing plagioclases, at kabilang sa mga elemento - magnesiyo at bakal. Ang huli, tulad ng mga granite, ay binubuo ng mga mapusyaw na mineral - quartz, potassium feldspars, albite plagioclases, mayaman sa bakal, aluminyo at silikon.

Ang mga madilim na bato ay mas siksik kaysa sa mga magaan na bato (sa average na 2.9 g / cm³ laban sa 2.5-2.7 g / cm³) at bumubuo ng mga plate na karagatan. Kapag bumabangga sa hindi gaanong siksik, "magaan" na mga kontinental na plato, ang mga karagatan ay lumulubog sa ilalim ng mga ito at natutunaw sa mga bituka ng planeta.

Ang maliwanag na banding ng mga iron ores ay sumasalamin sa pana-panahong paghahalili ng dark siliceous at red ferruginous layers.

Ang pinakamatandang mineral ay nagpapahiwatig na ito ay "madilim na bagay" na unang lumitaw. Gayunpaman, ang mga siksik na batong ito ay hindi maaaring lumubog sa kanilang mga sarili upang i-set ang mga plato sa paggalaw. Nangangailangan ito ng "maliwanag na bahagi" - mga mineral, na kulang sa hindi kumikibo na crust ng Mars at ng Buwan.

Hindi walang dahilan na naniniwala si Robert Hazen na ang mga buhay na organismo ng Earth, na nagpapalit ng ilang mga bato sa iba, na sa huli ay humantong sa akumulasyon ng "light matter" ng mga plato. Siyempre, ang mga nilalang na ito - para sa karamihan ng mga unicellular actinomycetes at iba pang bakterya - ay hindi nagtakda sa kanilang sarili ng isang napakalaking gawain. Ang kanilang layunin, gaya ng dati, ay makahanap ng pagkain.

Ferrous metalurhiya ng mga karagatan

Sa katunayan, ang basalt glass na ibinuhos ng bulkan ay 17% na bakal, at bawat cubic meter nito ay may kakayahang magpakain ng 25 quadrillion iron bacteria. Umiiral nang hindi bababa sa 1.9 bilyong taon, mahusay nilang binago ang basalt sa isang "nanoshet" na puno ng mga bagong mineral na luad (sa mga nakaraang taon, ang naturang mekanismo ay kinikilala bilang isang biogenic na pabrika ng mga mineral na luad). Kapag ang naturang bato ay ipinadala sa mga bituka para matunaw, ang mga bagong, "magaan" na mineral ay nabuo mula dito.

Marahil ay produkto ng bacteria at iron ores. Mahigit sa kalahati ng mga ito ay nabuo sa pagitan ng 2, 6 at 1.85 bilyong taon na ang nakalilipas, at ang Kursk magnetic anomaly lamang ay naglalaman ng humigit-kumulang 55 bilyong tonelada ng bakal. Kung walang buhay, halos hindi sila maipon: para sa oksihenasyon at pag-ulan ng bakal na natunaw sa karagatan, kinakailangan ang libreng oxygen, ang hitsura nito sa kinakailangang mga volume ay posible lamang dahil sa photosynthesis.

Ang bakterya ng acidovorax ay nagpapasigla sa pagbuo ng berdeng kalawang - iron hydroxide.

Nagagawa ng buhay ang "pagproseso" ng bakal at sa madilim, kalaliman na kulang sa oxygen. Ang mga atomo ng metal na ito, na dinadala ng mga pinagmumulan sa ilalim ng tubig, ay nakukuha ng bakterya na may kakayahang mag-oxidize ng ferrous iron upang bumuo ng ferric iron, na naninirahan sa ilalim na may berdeng kalawang.

Ilang bilyong taon na ang nakalilipas, noong napakakaunti pa ang oxygen sa planeta, nangyari ito sa lahat ng dako, at ngayon ang aktibidad ng mga bakteryang ito ay makikita sa ilang tubig na kulang sa oxygen.

Mga mahalagang mikrobyo

Posible na ang malalaking deposito ng ginto ay hindi lilitaw nang walang paglahok ng anaerobic bacteria na hindi nangangailangan ng oxygen. Ang mga pangunahing deposito ng mahalagang metal (kabilang ang Witwatersrand sa timog Africa, kung saan ang mga na-explore na reserba ay halos 81 libong tonelada) ay nabuo 3, 8-2, 5 bilyong taon na ang nakalilipas.

Ayon sa kaugalian, pinaniniwalaan na ang mga lokal na ores ng ginto ay nabuo sa pamamagitan ng paglilipat at paghuhugas ng mga butil ng ginto sa pamamagitan ng mga ilog. Gayunpaman, ang pag-aaral ng Witwatersrand gold ay nagpapakita ng isang ganap na naiibang larawan: ang metal ay "minahin" ng mga sinaunang bakterya.

Inilarawan ni Dieter Halbauer ang mga kakaibang carbon pillar na na-frame ng mga particle ng purong ginto noong 1978. Sa loob ng mahabang panahon, ang kanyang pagtuklas ay hindi nakakaakit ng maraming pansin hanggang sa ang mikroskopiko at isotopic na pagsusuri ng mga sample ng ore, ang pagmomodelo ng pagbuo ng mineral ng mga kolonya ng modernong microbes at iba pang mga kalkulasyon ay nakumpirma ang kawastuhan ng geologist.

Lumilitaw, mga 2.6 bilyong taon na ang nakalilipas, nang ang mga bulkan ay busog sa atmospera ng hydrogen sulfide, sulfuric acid at sulfur dioxide na may singaw ng tubig, inanod ng acid rain ang mga batong naglalaman ng nakakalat na ginto at nagdala ng mga solusyon sa mababaw na tubig. Gayunpaman, ang mahalagang metal mismo ay dumating doon sa anyo ng mga pinaka-mapanganib na compound para sa anumang buhay na nilalang, tulad ng cyanide.

Sa pag-iwas sa banta, ang mga mikrobyo ay "nagdidisimpekta" sa tubig, na binabawasan ang mga nakakalason na gintong asin sa mga organometallic complex o maging sa purong metal. Ang mga kumikinang na particle ay tumira sa mga bacterial colonies, na bumubuo ng mga cast ng multicellular chain, na maaari na ngayong matingnan gamit ang isang scanning electron microscope. Ang mga mikrobyo ay patuloy na namuo ng ginto kahit ngayon - ang prosesong ito ay sinusunod, halimbawa, sa mga mainit na bukal sa New Zealand, kahit na sa napakaliit na sukat.

Parehong ang Witwatersrand at, marahil, ang iba pang mga deposito ng parehong edad ay ang resulta ng mahalagang aktibidad ng mga bacterial na komunidad sa isang oxygen-free na kapaligiran. Ang Kursk Magnetic Anomaly at mga kaugnay na deposito ng iron ore ay nabuo sa simula ng panahon ng oxygen. Gayunpaman, mas maraming deposito ng sukat na ito ang hindi lilitaw at malamang na hindi magsisimulang magkaroon muli: ang komposisyon ng atmospera, mga bato at tubig sa karagatan ay nagbago nang maraming beses mula noon.

Ngunit sa panahong ito, ang hindi mabilang na henerasyon ng mga buhay na organismo ay nagbago din, at ang bawat isa sa kanila ay pinamamahalaang makilahok sa pandaigdigang ebolusyon ng Earth. Ang mga kasukalan ng mga espongha ng dagat at mga horsetail na parang puno sa lupa ay naglaho, maging ang mga kawan ng mammoth ay isang bagay ng nakaraan, na nag-iiwan ng bakas sa heolohiya. Ang oras ay dumating para sa iba pang mga nilalang at mga bagong pagbabago sa lahat ng mga shell ng ating planeta - tubig, hangin at bato.