Si mikroorganizmat formuan koren e tokës

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-16 16:16

Malet duken veçanërisht mbresëlënëse në sfondin e stepës së pafund mongole. Duke qëndruar në këmbë, njeriu tundohet të reflektojë mbi fuqinë kolosale të zorrëve të tokës që kanë grumbulluar këto kreshta. Por tashmë në rrugën për në majë, një model i hollë që mbulon parvazet shkëmbore bie në sy. Ky ujë shiu gërryente pak skeletet poroze të sfungjerëve të lashtë arkeociatë që përbënin malin, ndërtuesit e vërtetë të vargmalit malor.

Gjigantë të vegjël të ndërtimeve të mëdha

Një herë, më shumë se gjysmë miliard vjet më parë, ata u ngritën nga fundi i një deti të ngrohtë si një shkëmb i ndritshëm i një ishulli vullkanik. Ai vdiq, i mbuluar me një shtresë të trashë hiri të nxehtë - disa arkeociate madje u dogjën dhe zgavrat u ruajtën në shtufin e ngrirë.

Megjithatë, shumë skelete, të cilët ishin rritur së bashku gjatë jetës së tyre dhe ishin "ngrirë" në shkëmb nga dredha-dredha e shtresave të çimentos së detit, mbeten në vendet e tyre të zakonshme edhe sot, kur deti ka kohë që është zhdukur. Çdo skelet i tillë është më i vogël se një gisht i vogël. Sa jane atje?

Skeletet e radiolarëve të vegjël formojnë shkëmbinjtë silicorë të vargmaleve malore.

Duke vlerësuar vëllimin e një mali të ulët (rreth një kilometër në këmbë dhe rreth 300 m lartësi), mund të llogarisim se në ndërtimin e tij morën pjesë rreth 30 miliardë sfungjerë. Kjo është një shifër jashtëzakonisht e nënvlerësuar: shumë skelete janë fërkuar prej kohësh në pluhur, të tjerët janë tretur plotësisht, pa pasur kohë të mbulohen me shtresa mbrojtëse sedimenti. Dhe ky është vetëm një mal, dhe në perëndim të Mongolisë ka vargje të tëra.

Sa kohë iu desh sfungjerëve të vegjël për të përfunduar një “projekt” kaq madhështor?

Dhe këtu është një shkëmb tjetër afër, më i vogël, dhe jo i bardhë, gëlqeror, por gri i kuqërremtë. Formohet nga shtresa të holla argjilori silicor, të ndryshkur për shkak të oksidimit të përfshirjeve të hekurit. Në një kohë, këto male ishin shtrati i detit, dhe nëse ndaheni saktë përgjatë shtresave (goditni fort, por me kujdes), atëherë në sipërfaqen që hapet mund të shihni një mori gjilpërash dhe kryqe 3-5 mm.

Këto janë mbetjet e sfungjerëve të detit, por, ndryshe nga i gjithë skeleti gëlqeror i arkeociteve, baza e tyre formohet nga elementë të veçantë silikoni (spicules). Prandaj, pasi vdiqën, ata u shkatërruan, shpërndanë fundin me "detajet" e tyre.

Skeleti i çdo sfungjeri përbëhej nga të paktën një mijë "gjilpëra", rreth 100 mijë prej tyre janë të shpërndara në çdo metër katror. Aritmetika e thjeshtë na lejon të vlerësojmë se sa kafshë u deshën për të formuar një shtresë 20 metra në një sipërfaqe prej të paktën 200 x 200 m: 800 miliardë. Dhe kjo është vetëm një nga lartësitë rreth nesh - dhe vetëm disa llogaritje të përafërta. Por tashmë prej tyre është e qartë se sa më të vegjël të jenë organizmat, aq më e madhe është fuqia e tyre krijuese: ndërtuesit kryesorë të Tokës janë njëqelizorë.

Pllakat gëlqerore të hapura të algave planktonike njëqelizore - kokolitët - kombinohen në kokosfera të mëdha, dhe kur ato shkërmoqen, ato kthehen në depozita shkumësash.

Në tokë, në ujë dhe në ajër

Dihet se në çdo 1 cm³Shkuma e shkrimit përmban rreth 10 miliardë luspa të imta gëlqerore të kokolitoforideve të algave planktonike. Shumë më vonë se koha e deteve mongole, në epokën Mesozoike dhe në epokën e sotme Cenozoike, ata ngritën shkëmbinjtë e shkumës të Anglisë, Vollga Zhiguli dhe masivët e tjerë, që mbuluan fundin e të gjithë oqeaneve moderne.

Shkalla e aktiviteteve të tyre ndërtimore është e mahnitshme. Por ato zbehen në krahasim me transformimet e tjera që ka bërë vetë jeta e saj në planet.

Shija e kripur e deteve dhe oqeaneve përcaktohet nga prania e klorit dhe natriumit. Asnjë element nuk kërkohet nga krijesat e detit në sasi të mëdha, dhe ato grumbullohen në tretësirë ujore. Por pothuajse çdo gjë tjetër - gjithçka që kryhet nga lumenjtë dhe vjen nga zorrët përmes burimeve të fundme të nxehtë - përthithet në një çast. Siliconi merret për predhat e tyre të zbukuruara nga diatomet njëqelizore dhe radiolarët.

Pothuajse të gjithë organizmat kanë nevojë për fosfor, kalcium dhe, natyrisht, karbon. Është interesante se krijimi i një skeleti gëlqeror (si ai i koraleve apo arkeociteve të lashta) ndodh me çlirimin e dioksidit të karbonit, kështu që efekti serë është një nënprodukt i ndërtimit të shkëmbinjve nënujorë.

Kokolitoforidet thithin jo vetëm kalciumin nga uji, por edhe squfurin e tretur. Kërkohet për sintezën e përbërjeve organike që rrisin lëvizjen e algave dhe i lejojnë ato të qëndrojnë pranë një sipërfaqeje të ndriçuar.

Kur këto qeliza vdesin, lëndët organike shpërbëhen dhe komponimet e avullueshme të squfurit avullojnë së bashku me ujin, duke shërbyer si farë për formimin e reve. Një litër ujë deti mund të përmbajë deri në 200 milionë kokolitoforidë, dhe çdo vit këta organizma njëqelizorë furnizojnë deri në 15.5 milionë tonë squfur në atmosferë - pothuajse dy herë më shumë se vullkanet tokësore.

Dielli është i aftë t'i japë Tokës 100 milion herë më shumë energji sesa zorrët e vetë planetit (3400 W / m² kundrejt 0,00009 W / m²). Falë fotosintezës, jeta mund t'i përdorë këto burime, duke fituar fuqi që tejkalon aftësitë e proceseve gjeologjike. Sigurisht, shumica e nxehtësisë së diellit thjesht shpërndahet. Por gjithsesi, fluksi i energjisë së prodhuar nga organizmat e gjallë është 30 herë më i lartë se ai gjeologjik. Jeta e ka kontrolluar planetin për të paktën 4 miliardë vjet.

Ari vendas ndonjëherë formon kristale të çuditshme që janë më të vlefshme se vetë metali i çmuar.

Forcat e dritës, forcat e errësirës

Pa organizmat e gjallë, shumë shkëmbinj sedimentarë nuk do të ishin formuar fare. Mineralogu Robert Hazen, i cili krahasoi shumëllojshmërinë e mineraleve në Hënë (150 lloje), Mars (500) dhe planetin tonë (më shumë se 5000), arriti në përfundimin se shfaqja e mijëra mineraleve tokësore lidhet drejtpërdrejt ose tërthorazi me aktivitetin e tij. biosferë. Shkëmbinjtë sedimentarë të grumbulluar në fund të trupave ujorë.

Duke u fundosur në një thellësi, gjatë miliona e qindra miliona viteve, mbetjet e organizmave formuan depozita të fuqishme, të cilat mbetën të shtrydheshin në sipërfaqe në formën e vargmaleve malore. Kjo është për shkak të lëvizjes dhe përplasjes së pllakave të mëdha tektonike. Por vetë tektonika nuk do të ishte e mundur pa ndarjen e shkëmbinjve në një lloj "materies së errët" dhe "të lehtë".

E para përfaqësohet, për shembull, nga bazaltet, ku mbizotërojnë mineralet e toneve të errëta - piroksenet, olivinat, plagioklasat bazë, dhe ndër elementët - magnezi dhe hekuri. Këto të fundit, si granitet, përbëhen nga minerale me ngjyrë të çelur - kuarci, feldspatët e kaliumit, plagioklase albite, të pasura me hekur, alumin dhe silikon.

Shkëmbinjtë e errët janë më të dendur se shkëmbinjtë e lehtë (mesatarisht 2.9 g / cm³ kundër 2,5-2,7 g / cm³) dhe formojnë pllaka oqeanike. Kur përplasen me pllaka kontinentale më pak të dendura, "të lehta", ato oqeanike zhyten nën to dhe shkrihen në zorrët e planetit.

Lidhja e shndritshme e xeheve të hekurit pasqyron alternimin sezonal të shtresave silicore të errëta dhe të kuqe me ngjyrë.

Mineralet më të vjetra tregojnë se ishte "materia e errët" ajo që u shfaq e para. Megjithatë, këta shkëmbinj të dendur nuk mund të zhyten në vetvete për të vënë në lëvizje pllakat. Kjo kërkonte "anën e ndritshme" - mineralet, të cilat janë në mungesë në koren e palëvizshme të Marsit dhe Hënës.

Jo pa arsye Robert Hazen beson se ishin organizmat e gjallë të Tokës, duke transformuar disa shkëmbinj në të tjerë, që në fund çuan në akumulimin e "materies së lehtë" të pllakave. Natyrisht, këto krijesa - në pjesën më të madhe aktinomicetet njëqelizore dhe bakteret e tjera - nuk i vendosën vetes një super detyrë të tillë. Qëllimi i tyre, si gjithmonë, ishte të gjenin ushqim.

Metalurgjia me ngjyra e oqeaneve

Në fakt, xhami i bazaltit i shpërthyer nga vullkani është 17% hekur dhe çdo metër kub i tij është i aftë të ushqejë 25 kuadrilion baktere hekuri. Duke ekzistuar të paktën 1.9 miliardë vjet, ata me mjeshtëri e shndërrojnë bazaltin në një "nanoshet" të mbushur me minerale të reja argjile (në vitet e fundit, një mekanizëm i tillë është njohur si një fabrikë biogjene e mineraleve argjilore). Kur një shkëmb i tillë dërgohet në zorrët për t'u shkrirë, prej tij formohen minerale të reja, "të lehta".

Ndoshta produkt i baktereve dhe mineraleve të hekurit. Më shumë se gjysma e tyre u formuan midis 2, 6 dhe 1.85 miliardë vjet më parë, dhe vetëm anomalia magnetike e Kurskut përmban rreth 55 miliardë tonë hekur. Pa jetë, ata vështirë se mund të grumbulloheshin: për oksidimin dhe reshjet e hekurit të tretur në oqean, kërkohet oksigjen i lirë, shfaqja e të cilit në vëllimet e kërkuara është e mundur vetëm për shkak të fotosintezës.

Bakteret acidovorax stimulojnë formimin e ndryshkut të gjelbër - hidroksidit të hekurit.

Jeta është në gjendje të kryejë "përpunimin" e hekurit dhe në thellësi të errëta, të privuara nga oksigjeni. Atomet e këtij metali, të marra nga burimet nënujore, kapen nga baktere të afta të oksidojnë hekurin me ngjyra për të formuar hekur hekuri, i cili vendoset në fund me ndryshk të gjelbër.

Nja dy miliardë vjet më parë, kur kishte ende shumë pak oksigjen në planet, kjo ndodhte kudo, dhe sot aktiviteti i këtyre baktereve mund të shihet në disa trupa ujorë të varfër me oksigjen.

Mikrobe të çmuara

Është e mundur që depozitat e mëdha të arit nuk do të ishin shfaqur pa pjesëmarrjen e baktereve anaerobe që nuk kanë nevojë për oksigjen. Depozitat kryesore të metalit të çmuar (përfshirë në Witwatersrand në Afrikën Jugore, ku rezervat e eksploruara janë rreth 81 mijë ton) u formuan 3, 8-2, 5 miliardë vjet më parë.

Tradicionalisht, besohej se mineralet lokale të arit u formuan nga transferimi dhe larja e grimcave të arit nga lumenjtë. Megjithatë, studimi i arit Witwatersrand zbulon një pamje krejtësisht të ndryshme: metali u "minua" nga bakteret e lashta.

Dieter Halbauer përshkroi shtylla të çuditshme karboni të përshtatura nga grimca ari të pastër në vitin 1978. Për një kohë të gjatë, zbulimi i tij nuk tërhoqi shumë vëmendje derisa analizat mikroskopike dhe izotopike të mostrave të xeheve, modelimi i formimit të xeheve nga kolonitë e mikrobeve moderne dhe llogaritjet e tjera konfirmuan korrektësinë e gjeologut.

Me sa duket, rreth 2.6 miliardë vjet më parë, kur vullkanet ngopën atmosferën me sulfur hidrogjeni, acid sulfurik dhe dioksid squfuri me avujt e ujit, shirat acid i lanë shkëmbinjtë që përmbanin ar të shpërndarë dhe sollën solucione në ujë të cekët. Sidoqoftë, vetë metali i çmuar erdhi atje në formën e përbërjeve më të rrezikshme për çdo krijesë të gjallë, si cianidi.

Duke shmangur kërcënimin, mikrobet "dezinfektuan" ujin, duke reduktuar kripërat toksike të arit në komplekse organometrike apo edhe në metal të pastër. Grimcat vezulluese u vendosën në kolonitë bakteriale, duke formuar kallëpe zinxhirësh shumëqelizorë, të cilët tani mund të shihen me një mikroskop elektronik skanues. Mikrobet vazhdojnë të precipitojnë arin edhe tani - ky proces vërehet, për shembull, në burimet e nxehta në Zelandën e Re, megjithëse në një shkallë shumë modeste.

Si Witwatersrand, ashtu edhe, me siguri, depozitat e tjera të së njëjtës moshë ishin rezultat i aktivitetit jetësor të komuniteteve bakteriale në një atmosferë pa oksigjen. Anomalia magnetike e Kurskut dhe depozitat e lidhura me mineralin e hekurit u formuan në fillim të epokës së oksigjenit. Sidoqoftë, më shumë depozita të kësaj shkalle nuk u shfaqën dhe nuk ka gjasa të fillojnë të marrin përsëri formë: përbërja e atmosferës, shkëmbinjve dhe ujërave të oqeanit ka ndryshuar shumë herë që atëherë.

Por gjatë kësaj kohe, gjenerata të panumërta të organizmave të gjallë kanë ndryshuar gjithashtu, dhe secili prej tyre arriti të marrë pjesë në evolucionin global të Tokës. Grumbullimet e sfungjerëve të detit dhe bishteve të kuajve si pemë të tokës janë zhdukur, madje tufat e mamuthëve i përkasin së shkuarës, duke lënë gjurmë në gjeologji. Ka ardhur koha për qenie të tjera dhe ndryshime të reja në të gjitha guaskat e planetit tonë - uji, ajri dhe guri.