microbius
РОССИЙСКИЙ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ ПОРТАЛ
Поиск
rss

ООО "АЛИФАКС"

ИНН 7718314415

ID 2Vtzqx7tLnC

Реклама

ООО "АЛИФАКС"

ИНН 7718314415

ID 2VtzqwzYS9e

Реклама

ООО "АЛИФАКС"

ИНН 7718314415

ID 2VtzqvtsLHv

Реклама

Длинный день для микробов
Длинный день для микробов

Автор/авторы:
share
43
backnext
Фиолетовые микробные отложения в воронке Миддл-Айленд в озере Гурон, июнь 2019 года. Небольшие холмики и "пальцы" вызваны газами: метаном и сероводородом, бурлящими под ними. © Phil Hartmeyer, NOAA Thunder Bay National Marine Sanctuary

Замедление вращения Земли влияет на содержание кислорода в атмосфере.

   Жизнь на Земле зависит от наличия кислорода. Однако процесс, лежащий в основе постепенного повышения уровня кислорода в атмосфере, которое происходило на протяжении почти двух миллиардов лет, остается предметом дискуссий. Международная группа ученых предлагает интригующее объяснение: увеличение длины дня в результате замедления вращения Земли могло позволить микроорганизмам выделять больше кислорода, создавая тем самым воздух, которым мы дышим сегодня.

   Практически весь кислород на Земле производился и производится с помощью фотосинтеза, который был изобретен крошечными организмами, цианобактериями, когда наша планета была еще довольно непригодным для жизни местом. Цианобактерии эволюционировали более 2,4 миллиарда лет назад, но Земля очень медленно превратилась в богатую кислородом планету, которую мы знаем сегодня. "Мы не до конца понимаем, почему это заняло так много времени и какие факторы контролировали насыщение Земли кислородом", - говорит геомикробиолог Джудит Клатт. "Но при изучении цианобактерий в озере Гурон в Мичигане, которые живут в условиях, напоминающих раннюю Землю, у меня возникла идея".

   Вода в озере, где грунтовые воды просачиваются со дна озера, имеет очень низкое содержание кислорода. "Жизнь на дне озера в основном микробная и служит рабочим аналогом условий, которые преобладали на нашей планете в течение миллиардов лет", - рассказывает Клатт. Микробы там представлены в основном пурпурными цианобактериями, вырабатывающими кислород, которые конкурируют с бактериями, окисляющими серу. Первые вырабатывают энергию с помощью солнечного света, вторые - с помощью серы. Чтобы выжить, эти бактерии каждый день исполняют что-то типа танца.

   С заката до рассвета серноядные бактерии лежат поверх цианобактерий, перекрывая им доступ к солнечному свету. Когда утром выходит солнце, серноеды перемещаются вниз, а цианобактерии поднимаются на поверхность. "Теперь они могут начать фотосинтез и производить кислород", - объясняет Клатт. "Однако, прежде чем они действительно начнут работать, должно пройти несколько часов, утром наблюдается длительная задержка. Похоже, что цианобактерии скорее поздно встают, чем любят утро". В результате их время для фотосинтеза ограничено всего несколькими часами каждый день. Когда Брайан Арбик, океанограф из Мичиганского университета, услышал об этом дневном танце микроорганизмов, он задал интригующий вопрос: "Может ли это означать, что изменение продолжительности дня влияло на фотосинтез на протяжении истории Земли?".

   Продолжительность дня на Земле не всегда составляла 24 часа. "Когда сформировалась система Земля-Луна, дни были намного короче, возможно, даже короче шести часов, - объясняет Арбик. Затем вращение нашей планеты замедлилось под действием гравитации Луны и приливных сил, и дни стали длиннее". Некоторые исследователи также предполагают, что замедление вращения Земли было прервано примерно на один миллиард лет, что совпало с длительным периодом низкого глобального уровня кислорода. После этого перерыва, когда вращение Земли снова начало замедляться около 600 миллионов лет назад, произошел еще один крупный переход в уровне глобальной концентрации кислорода.

   Отметив поразительное совпадение между характером насыщения Земли кислородом и скоростью вращения в геологическом масштабе, Клатт была очарована мыслью о том, что между этими двумя явлениями может существовать связь - связь, выходящая за рамки задержки фотосинтеза "позднего вставания". "Я поняла, что продолжительность дня и выделение кислорода из микробных отложений связаны между собой очень простой и фундаментальной концепцией: в течение короткого дня меньше времени для развития градиентов и, следовательно, меньше кислорода может выйти из отложений", - предположила Клатт.

   Используя программное обеспечение Клатт изучила, как динамика солнечного света связана с выделением кислорода из отложений. "Интуиция подсказывает, что два 12-часовых дня должны быть похожи на один 24-часовой день. Солнце поднимается и опускается в два раза быстрее, и производство кислорода идет в ногу со временем. Но выделение кислорода из бактериальных отложений не происходит, потому что оно ограничено скоростью молекулярной диффузии.

   Чтобы понять, как процессы, происходящие в течение суток, могут повлиять на долгосрочное насыщение кислородом, Клатт и ее коллеги включили полученные результаты в глобальные модели уровня кислорода. Анализ показывает, что повышенное выделение кислорода в результате изменения длины дня могло повысить уровень кислорода в глобальном масштабе. Это связь между деятельностью крошечных организмов и глобальными процессами. "Мы связываем вместе законы физики, действующие в совершенно разных масштабах, от молекулярной диффузии до планетарной механики. Мы показываем, что существует фундаментальная связь между длиной дня и тем, сколько кислорода могут выделять обитающие на земле микробы", - отметила Клатт. 

"Это очень волнующе. Мы связываем танец микроорганизмов с танцем нашей планеты и ее Луны".

   В целом, два крупных события оксигенации в истории Земли - Великое событие оксигенации более двух миллиардов лет назад и более позднее событие оксигенации в Неопротерозое - могут быть связаны с увеличением длины дня. Поэтому увеличение длины дня могло повысить чистую продуктивность бентоса настолько, чтобы повлиять на уровень кислорода в атмосфере.

Источник:

Max Planck Institute for Marine Microbiology

Комментариев: 0
Вам также может быть интересно
Узнайте о новостях и событиях микробиологии
Первыми получайте новости и информацию о событиях
up