Найти статью
Геомикробиология
Геомикробиология — междисциплинарная научная область на стыке геологии и микробиологии, являющаяся важным подразделением геобиологии. Она изучает роль микробов в геологических и геохимических процессах, а также влияние минералов и металлов на рост, активность и выживание микроорганизмов[1]. Такие взаимодействия происходят в геосфере (горные породы, минералы, почвы и отложения), атмосфере и гидросфере[2]. Геомикробиология исследует микроорганизмы, которые обеспечивают биогеохимические циклы Земли, опосредуют осаждение и растворение минералов, а также сорбируют и концентрируют металлы[3]. Современные исследования показывают, что микробные сообщества не только присутствуют на поверхности Земли, но и активно функционируют глубоко под землёй, формируя динамичные экосистемы, изменяющиеся под влиянием геологической активности. Геомикробиология объединяет методы и знания из микробиологии, геологии, экологии и биогеохимии. Области применения включают, например, биоремедиацию[4], горнодобывающую промышленность, смягчение последствий изменения климата[5] и системы питьевого водоснабжения[6].
Общие сведения
Что важно знать
| Наука | |
| Геомикробиология |
|---|
История развития
Геомикробиология берёт своё начало в 1920-х годах, когда геолог Чикагского университета Эдсон Бастин (1843—1897) исследовал происхождение сероводорода в водах нефтяных месторождений, расположенных глубоко под землёй, и обнаружил, что за его производство ответственны сульфатредуцирующие бактерии, хотя первоначально критики скептически относились к этому открытию, предполагая, что микробы попали в подземную среду в процессе буренияc[7].
Геомикробиология приобрела особую значимость в 1970-80-х годах, когда была осознана уязвимость грунтовых вод к загрязнению, при этом активность микроорганизмов в поверхностных слоях Земли, особенно их способность использовать токсичные вещества в качестве пищи, играет важную роль для качества подземных вод, которые в США обеспечивают около 40 % питьевого водоснабжения страны, что стимулировало исследования микробиологии почвы и подстилающих пород в связи с растущей деградацией этого ресурса из-за человеческой деятельности[7].
Термин «геомикробиология» вошёл в геологическую науку недавно, а в 1997 году Минералогическое общество Америки опубликовало 35-й том под названием «Геомикробиология: взаимодействия между микробами и минералами», в предисловии к которому Катрин Скиннер отметила формирование нового измерения в понимании минералообразования, связанного с ролью микроорганизмов в этих процессах.
Подземная микробиота
10-месячное исследование микробных сообществ в водоносных горизонтах на глубине 1478 м в бывшей золотой шахте выявило, что более 80 % изменений в составе сообществ связаны с адвекцией, вызванной геологической активностью и изменениями в трещинах горных пород. Еженедельный отбор проб из трёх скважин показал корреляцию между изменениями в микробных сообществах и событиями активности трещин, что подтверждает доминирующую роль стохастических процессов над детерминистическими в формировании биогеографии глубинных сред[8].
Направления исследований
Согласно информации, публикуемой в Geomicrobiology Journal, одном из ведущих научных изданий в этой области, ключевые направления исследований геомикробиологии включают:
- Микробное выветривание горных пород и минералов
- Роль микроорганизмов в формировании и деградации специфических минералов
- Минерализацию органического вещества
- Нефтяную микробиологию
- Подземную микробиологию
- Изучение биоплёнок и их геологической значимости
- Биогеохимические циклы элементов
- Изотопное фракционирование
- Палеомикробиологию[9]
Исследование биоплёнок представляет особый интерес для геомикробиологии, так как эти структурированные микробные сообщества играют важную роль в процессах выветривания, минералообразования и других геохимических трансформациях. Биоплёнки создают микросреды с уникальными физико-химическими условиями, где могут протекать специфические геохимические реакции.