როგორ ქმნიდნენ მიკროორგანიზმებმა დედამიწის ქერქი

2024 ავტორი: Seth Attwood | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-16 16:09

მთები განსაკუთრებით შთამბეჭდავად გამოიყურება გაუთავებელი მონღოლური სტეპის ფონზე. ფეხთან დგომა ცდუნებას ეუფლება დაფიქრდეს დედამიწის ნაწლავების კოლოსალურ ძალაზე, რომლებმაც დაგროვეს ეს ქედები. მაგრამ უკვე ზევითკენ მიმავალ გზაზე კლდოვან ბორცვებს ფარავს თხელი ნიმუში. ამ წვიმის წყალმა ოდნავ დააზიანა უძველესი არქეოციტიანი ღრუბლების ფოროვანი ჩონჩხები, რომლებიც ქმნიდნენ მთას, მთის ქედის ნამდვილ მშენებლებს.

დიდი კონსტრუქციის პატარა გიგანტები

ერთხელ, ნახევარ მილიარდ წელზე მეტი ხნის წინ, ისინი ამოვიდნენ თბილი ზღვის ფსკერიდან, როგორც ვულკანური კუნძულის კაშკაშა რიფი. მოკვდა, ცხელი ფერფლის სქელი ფენით დაფარული - ზოგიერთი არქეოციტაც კი დაიწვა, გაყინულ ტუფში კი ღრუები შემორჩა.

თუმცა, მრავალი ჩონჩხი, რომლებიც სიცოცხლის განმავლობაში ერთად გაიზარდა და ზღვის ცემენტის ფენების დახვევით კლდეში „გაყინული“ჩვეულ ადგილას რჩება დღესაც, როცა ზღვა დიდი ხანია გაქრა. თითოეული ასეთი ჩონჩხი პატარა თითზე პატარაა. Რამდენია იქ?

პაწაწინა რადიოლარიანების ჩონჩხები ქმნიან მთის მწვერვალების სილიციუმურ ქანებს.

დაბალი მთის მოცულობის შეფასებისას (დაახლოებით კილომეტრის ძირში და დაახლოებით 300 მ სიმაღლეზე), შეგვიძლია გამოვთვალოთ, რომ მის მშენებლობაში დაახლოებით 30 მილიარდი ღრუბელი მონაწილეობდა. ეს უხეშად დაუფასებელი მაჩვენებელია: ბევრი ჩონჩხი დიდი ხანია გახეხილია ფხვნილად, სხვები მთლიანად დაიშალა, დრო არ ჰქონდათ, რომ დაიფარონ ნალექის დამცავი ფენებით. და ეს მხოლოდ ერთი მთაა და მონღოლეთის დასავლეთით არის მთელი ქედები.

რამდენი დრო დასჭირდა პატარა ღრუბლებს ასეთი გრანდიოზული „პროექტის“დასრულებას?

და აქ არის კიდევ ერთი კლდე იქვე, უფრო პატარა და არა თეთრი, კირქვა, არამედ მოწითალო-ნაცრისფერი. იგი წარმოიქმნება სილიციუმის ფიქალის თხელი ფენებით, ჟანგიანი რკინის ჩანართების დაჟანგვის გამო. ოდესღაც ეს მთები ზღვის ფსკერს წარმოადგენდა და თუ სწორად გაყოფთ ფენების გასწვრივ (ძლიერად დაარტყამთ, მაგრამ ფრთხილად), მაშინ ზედაპირზე, რომელიც იხსნება, შეგიძლიათ იხილოთ უამრავი ნემსი და ჯვარი 3-5 მმ.

ეს არის ზღვის ღრუბლების ნაშთები, მაგრამ, არქეოციატების მთლიანი კირქვის ჩონჩხისგან განსხვავებით, მათი ფუძე წარმოიქმნება ცალკეული სილიკონის ელემენტებისაგან (სპიკულები). მაშასადამე, დაღუპვის შემდეგ, ისინი დაიმსხვრეს, დაფარეს ფსკერზე თავიანთი "დეტალები".

თითოეული ღრუბლის ჩონჩხი შედგებოდა მინიმუმ ათასი "ნემსისგან", მათგან დაახლოებით 100 ათასია მიმოფანტული თითოეულ კვადრატულ მეტრზე. მარტივი არითმეტიკა საშუალებას გვაძლევს გამოვთვალოთ რამდენი ცხოველი დასჭირდა 20 მეტრიანი ფენის შექმნას ფართობზე. მინიმუმ 200 x 200 მ: 800 მილიარდი. და ეს მხოლოდ ერთ-ერთი სიმაღლეა ჩვენს ირგვლივ - და მხოლოდ რამდენიმე უხეში გამოთვლა. მაგრამ უკვე მათგან ირკვევა, რომ რაც უფრო პატარაა ორგანიზმები, მით უფრო დიდია მათი შემოქმედებითი ძალა: დედამიწის მთავარი მშენებლები ერთუჯრედიანები არიან.

ერთუჯრედიანი პლანქტონური წყალმცენარეების - კოკოლიტების - აჟურული კირქვოვანი ფირფიტები გაერთიანებულია დიდ კოკოსფეროებში და როდესაც ისინი იშლება, ისინი იქცევა ცარცის საბადოებად.

ხმელეთზე, წყალში და ჰაერში

ცნობილია, რომ ყოველ 1 სმ-ში³საწერი ცარცი შეიცავს პლანქტონური წყალმცენარეების კოკოლიტოფორიდების დაახლოებით 10 მილიარდ წვრილ კირქოვან ქერქს. მონღოლური ზღვების დროზე გაცილებით გვიან, მეზოზოურ და ახლანდელ კენოზოურ ეპოქაში, მათ აღმართეს ინგლისის ცარცის კლდეები, ვოლგა ჟიგული და სხვა მასივები, რომლებიც დაფარულია ყველა თანამედროვე ოკეანის ფსკერზე.

გასაოცარია მათი სამშენებლო საქმიანობის მასშტაბები. მაგრამ ისინი ფერმკრთალი არიან სხვა გარდაქმნებთან შედარებით, რაც მისმა ცხოვრებამ მოახდინა პლანეტაზე.

ზღვების და ოკეანეების მარილიანი გემო განისაზღვრება ქლორისა და ნატრიუმის არსებობით. არცერთი ელემენტი არ არის საჭირო ზღვის არსებებს დიდი რაოდენობით და ისინი გროვდებიან წყალხსნარში. მაგრამ თითქმის ყველაფერი დანარჩენი - ყველაფერი, რასაც მდინარეები ატარებენ და ნაწლავებიდან მოდის ცხელი ფსკერის წყაროებით - მყისიერად შეიწოვება. სილიკონს იღებენ მათი მორთული გარსებისთვის ერთუჯრედიანი დიატომები და რადიოლარიები.

თითქმის ყველა ორგანიზმს სჭირდება ფოსფორი, კალციუმი და, რა თქმა უნდა, ნახშირბადი. საინტერესოა, რომ კირქვის ჩონჩხის შექმნა (როგორიცაა მარჯანი ან უძველესი არქეოციატები) ნახშირორჟანგის გამოყოფით ხდება, ამიტომ სათბურის ეფექტი რიფების შენობის გვერდითი პროდუქტია.

კოკოლიტოფორიდები შთანთქავენ არა მხოლოდ კალციუმს წყლისგან, არამედ გახსნილ გოგირდსაც. ის საჭიროა ორგანული ნაერთების სინთეზისთვის, რომლებიც ზრდის წყალმცენარეების გამძლეობას და საშუალებას აძლევს მათ დარჩეს განათებულ ზედაპირთან ახლოს.

როდესაც ეს უჯრედები იღუპებიან, ორგანული ნივთიერებები იშლება და გოგირდის აქროლადი ნაერთები აორთქლდება წყალთან ერთად, რაც ღრუბლების წარმოქმნის თესლს წარმოადგენს. ლიტრი ზღვის წყალი შეიძლება შეიცავდეს 200 მილიონამდე კოკოლიტოფორიდს და ყოველწლიურად ეს უჯრედული ორგანიზმები ატმოსფეროს 15,5 მილიონ ტონამდე გოგირდს აწვდიან - თითქმის ორჯერ მეტი, ვიდრე ხმელეთის ვულკანები.

მზეს შეუძლია დედამიწას მისცეს 100 მილიონი ჯერ მეტი ენერგია, ვიდრე პლანეტის ნაწლავები (3400 ვტ/მ).² 0,00009 ვტ/მ-ის წინააღმდეგ²). ფოტოსინთეზის წყალობით სიცოცხლეს შეუძლია გამოიყენოს ეს რესურსები, მოიპოვოს ძალა, რომელიც აღემატება გეოლოგიური პროცესების შესაძლებლობებს. რა თქმა უნდა, მზის სითბოს დიდი ნაწილი უბრალოდ იშლება. მაგრამ მაინც, ცოცხალი ორგანიზმების მიერ წარმოებული ენერგიის ნაკადი 30-ჯერ აღემატება გეოლოგიურს. სიცოცხლე აკონტროლებს პლანეტას მინიმუმ 4 მილიარდი წლის განმავლობაში.

ადგილობრივი ოქრო ზოგჯერ აყალიბებს უცნაურ კრისტალებს, რომლებიც უფრო ძვირფასია, ვიდრე თავად ძვირფასი ლითონი.

სინათლის ძალები, სიბნელის ძალები

ცოცხალი ორგანიზმების გარეშე ბევრი დანალექი ქანები საერთოდ არ წარმოიქმნებოდა. მინერალოლოგმა რობერტ ჰეზენმა, რომელმაც შეადარა მინერალების მრავალფეროვნება მთვარეზე (150 სახეობა), მარსზე (500) და ჩვენს პლანეტაზე (5000-ზე მეტი), დაასკვნა, რომ ათასობით ხმელეთის მინერალის გამოჩენა პირდაპირ ან ირიბად დაკავშირებულია მის აქტივობასთან. ბიოსფერო. წყლის ობიექტების ფსკერზე დაგროვილი დანალექი ქანები.

სიღრმეში ჩაძირვისას, მილიონობით და ასეულობით მილიონი წლის განმავლობაში, ორგანიზმების ნაშთებმა წარმოიქმნა ძლიერი საბადოები, რომლებიც რჩებოდა მთის მწვერვალების სახით ზედაპირზე ამოწურვის მიზნით. ეს გამოწვეულია უზარმაზარი ტექტონიკური ფირფიტების მოძრაობით და შეჯახებით. მაგრამ თავად ტექტონიკა შეუძლებელი იქნებოდა ქანების ერთგვარ „ბნელ“და „მსუბუქ მატერიად“დაყოფის გარეშე.

პირველი წარმოდგენილია, მაგალითად, ბაზალტებით, სადაც ჭარბობს მუქი ტონების მინერალები - პიროქსენი, ოლივინები, ძირითადი პლაგიოკლაზები და ელემენტებს შორის - მაგნიუმი და რკინა. ეს უკანასკნელი, როგორიცაა გრანიტები, შედგება ღია ფერის მინერალებისგან - კვარცი, კალიუმის ფელდსპარები, ალბიტური პლაგიოკლაზები, მდიდარია რკინით, ალუმინისა და სილიციუმით.

მუქი ქანები უფრო მკვრივია, ვიდრე მსუბუქი (საშუალოდ 2,9 გ / სმ³ წინააღმდეგ 2,5-2,7 გ / სმ³) და ქმნიან ოკეანურ ფირფიტებს. ნაკლებად მკვრივ, „მსუბუქ“კონტინენტურ ფირფიტებთან შეჯახებისას ოკეანეები მათ ქვეშ იძირებიან და დნება პლანეტის წიაღში.

რკინის მადნების კაშკაშა ზოლები ასახავს მუქი სილიციუმის და წითელი ფერის ფენების სეზონურ მონაცვლეობას.

უძველესი მინერალები მიუთითებს იმაზე, რომ ეს იყო "ბნელი მატერია", რომელიც პირველად გამოჩნდა. თუმცა, ეს მკვრივი ქანები საკუთარ თავში ვერ იძირებოდნენ, რათა ფირფიტები მოძრაობაში დაეყენებინათ. ამას მოითხოვდა „ნათელი მხარე“- მინერალები, რომლებიც მარსისა და მთვარის უმოძრაო ქერქში დეფიციტია.

უსაფუძვლოდ არ არის, რომ რობერტ ჰეზენი თვლის, რომ სწორედ დედამიწის ცოცხალმა ორგანიზმებმა გადააკეთეს ზოგიერთი ქანები სხვებად, რამაც საბოლოოდ გამოიწვია ფირფიტების „მსუბუქი მატერიის“დაგროვება. რა თქმა უნდა, ამ არსებებს - უმეტესწილად ერთუჯრედული აქტინომიცეტები და სხვა ბაქტერიები - არ დაუყენებიათ ასეთი სუპერ ამოცანა. მათი მიზანი, როგორც ყოველთვის, საკვების პოვნა იყო.

ოკეანეების შავი მეტალურგია

სინამდვილეში, ვულკანის მიერ ამოფრქვეული ბაზალტის შუშა 17%-იანი რკინაა და მის თითოეულ კუბურ მეტრს შეუძლია 25 კვადრილიონი რკინის ბაქტერიის გამოკვება. სულ მცირე 1,9 მილიარდი წლის განმავლობაში, ისინი ოსტატურად გარდაქმნიან ბაზალტს ახალი თიხის მინერალებით სავსე „ნანოშაფად“(ბოლო წლებში ასეთი მექანიზმი აღიარებულია თიხის მინერალების ბიოგენურ ქარხანად).როდესაც ასეთი ქვა ნაწლავებში დნობისთვის იგზავნება, მისგან წარმოიქმნება ახალი, „მსუბუქი“მინერალები.

ალბათ ბაქტერიებისა და რკინის მადნების პროდუქტია. მათი ნახევარზე მეტი ჩამოყალიბდა 2, 6 და 1,85 მილიარდი წლის წინ და მხოლოდ კურსკის მაგნიტური ანომალია შეიცავს დაახლოებით 55 მილიარდ ტონა რკინას. სიცოცხლის გარეშე ისინი ძნელად დაგროვდნენ: ოკეანეში გახსნილი რკინის დაჟანგვისა და ნალექისთვის საჭიროა თავისუფალი ჟანგბადი, რომლის საჭირო მოცულობებში გამოჩენა მხოლოდ ფოტოსინთეზის გამოა შესაძლებელი.

Acidovorax ბაქტერია ასტიმულირებს მწვანე ჟანგის - რკინის ჰიდროქსიდის წარმოქმნას.

სიცოცხლეს შეუძლია განახორციელოს რკინის „დამუშავება“და ბნელ, ჟანგბადმოკლებულ სიღრმეებში. ამ ლითონის ატომები, რომლებიც წყალქვეშა წყაროებით არის გატაცებული, იტაცებს ბაქტერიებს, რომლებსაც შეუძლიათ შავი რკინის დაჟანგვა და წარმოქმნან რკინის რკინა, რომელიც ძირში დევს მწვანე ჟანგით.

ორიოდე მილიარდი წლის წინ, როცა პლანეტაზე ჯერ კიდევ ძალიან ცოტა ჟანგბადი იყო, ეს ყველგან ხდებოდა და დღეს ამ ბაქტერიების აქტივობა ჩანს ზოგიერთ ჟანგბადით ღარიბ წყალში.

ძვირფასი მიკრობები

შესაძლებელია, რომ ოქროს დიდი საბადოები არ გაჩენილიყო ანაერობული ბაქტერიების მონაწილეობის გარეშე, რომლებსაც ჟანგბადი არ სჭირდებათ. ძვირფასი ლითონის ძირითადი საბადოები (მათ შორის სამხრეთ აფრიკის ვიტვატერსრანდში, სადაც შესწავლილი მარაგი დაახლოებით 81 ათასი ტონაა) ჩამოყალიბდა 3, 8-2, 5 მილიარდი წლის წინ.

ტრადიციულად ითვლებოდა, რომ ადგილობრივი ოქროს საბადოები წარმოიქმნება მდინარეების მიერ ოქროს ნაწილაკების გადატანისა და რეცხვის შედეგად. თუმცა, Witwatersrand ოქროს შესწავლა სრულიად განსხვავებულ სურათს ავლენს: ლითონი უძველესი ბაქტერიების მიერ იყო „მოპოვებული“.

დიტერ ჰალბაუერმა 1978 წელს აღწერა ნახშირბადის უცნაური სვეტები, რომლებიც ჩარჩოში იყო სუფთა ოქროს ნაწილაკებით. დიდი ხნის განმავლობაში, მის აღმოჩენას დიდი ყურადღება არ მიუქცევია, სანამ მადნის ნიმუშების მიკროსკოპული და იზოტოპური ანალიზი, თანამედროვე მიკრობების კოლონიების მიერ მადნის წარმოქმნის მოდელირება და სხვა გამოთვლები არ დაადასტურა გეოლოგის სისწორე.

როგორც ჩანს, დაახლოებით 2,6 მილიარდი წლის წინ, როდესაც ვულკანებმა ატმოსფერო გაჯერებული იყო წყალბადის გოგირდით, გოგირდის მჟავით და გოგირდის დიოქსიდით წყლის ორთქლით, მჟავე წვიმამ გაფანტა ოქროს შემცველი ქანები და გადაიტანა ხსნარები არაღრმა წყალში. თუმცა, თავად ძვირფასი ლითონი იქ მოვიდა ნებისმიერი ცოცხალი არსებისთვის ყველაზე საშიში ნაერთების სახით, როგორიცაა ციანიდი.

საფრთხის თავიდან აცილების მიზნით, მიკრობებმა „დეზინფექცია“გაუკეთეს წყალს, ამცირებდნენ ოქროს ტოქსიკურ მარილებს ორგანულ კომპლექსებად ან თუნდაც სუფთა ლითონად. ბრჭყვიალა ნაწილაკები დასახლდნენ ბაქტერიულ კოლონიებზე, ქმნიდნენ მრავალუჯრედიან ჯაჭვებს, რომელთა ნახვა ახლა შესაძლებელია სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპით. მიკრობები ახლაც აგრძელებენ ოქროს დალექვას - ეს პროცესი შეინიშნება, მაგალითად, ახალ ზელანდიაში ცხელ წყაროებში, თუმცა ძალიან მოკრძალებული მასშტაბით.

როგორც ვიტვატერსრანდი, ასევე, სავარაუდოდ, იმავე ასაკის სხვა საბადოები ჟანგბადისგან თავისუფალ ატმოსფეროში ბაქტერიული თემების სასიცოცხლო აქტივობის შედეგი იყო. კურსკის მაგნიტური ანომალია და მასთან დაკავშირებული რკინის საბადოები ჩამოყალიბდა ჟანგბადის ეპოქის დასაწყისში. თუმცა, ამ მასშტაბის მეტი საბადოები არ გამოჩნდა და ნაკლებად სავარაუდოა, რომ ოდესმე ხელახლა დაიწყებს ფორმას: ატმოსფეროს, ქანების და ოკეანის წყლების შემადგენლობა მას შემდეგ ბევრჯერ შეიცვალა.

მაგრამ ამ დროის განმავლობაში, ცოცხალი ორგანიზმების უთვალავი თაობაც შეიცვალა და თითოეულმა მათგანმა შეძლო მონაწილეობა მიეღო დედამიწის გლობალურ ევოლუციაში. ხმელეთის ზღვის ღრუბლები და ხის ცხენის კუდები გაქრა, მამონტების ნახირიც კი წარსულს ჩაბარდა, რაც კვალს ტოვებს გეოლოგიაში. დადგა დრო სხვა არსებების და ახალი ცვლილებების ჩვენი პლანეტის ყველა ჭურვი - წყალი, ჰაერი და ქვა.