黄龙与黄石钙华微生物沉积作用比较研究

董发勤; 代群威; 饶瀚云; 王富东; 赵学钦; 蒋忠诚; 张强; 李博文; Alexander I.Malov; Enrico Capezzuoli; Augusto Auler

doi:10.11932/karst20210206

黄龙与黄石钙华微生物沉积作用比较研究

doi: 10.11932/karst20210206

1.
西南科技大学固体废物处理与资源化教育部重点实验室/西南科技大学环境与资源学院
2.
西南科技大学固体废物处理与资源化教育部重点实验室/西南科技大学生命科学与工程学院
3.
中国地质科学院岩溶地质研究所
4.
Department of Materials Science and Engineering，Michigan Technological University
5.
Federal Center for Integrated Arctic Research RAS，23 Severnoy Dviny Emb.
6.
Department of Earth Sciences，University of Florence
7.
Instituto do Carste，Rua Barcelona 240/302

基金项目: 国家自然科学基金项目（41831285，41877288）；四川灾后重建先导科研项目第130-1-1

计量
- 文章访问数: 1475
- HTML浏览量: 626
- PDF下载量: 153
- 被引次数: 0
出版历程
- 发布日期: 2021-04-25

Comparative study on microbial deposition of travertine in Huanglong scenic area and Yellowstone National Park

1.
Key Laboratory of Solid Waste Treatment and Resource Recycle， Ministry of Education/School of Environment and Resource， Southwest University of Science and Technology
2.
Key Laboratory of Solid Waste Treatment and Resource Recycle， Ministry of Education/School of Life Science and Engineering， Southwest University of Science and Technology
3.
Institute of Karst Geology， Chinese Academy of Geological Sciences
4.
Department of Materials Science and Engineering，Michigan Technological University
5.
Federal Center for Integrated Arctic Research RAS，23 Severnoy Dviny Emb.
6.
Department of Earth Sciences，University of Florence
7.
Instituto do Carste，Rua Barcelona 240/302

摘要

摘要: 本文通过调查黄龙风景区水体的环境地质特征与微生物群落结构及多样性，并与黄石公园对比分析，探讨了两种特殊地理环境下的微生物群落结构和多样性及其对钙华沉积的影响。结果表明：黄龙沟泉水属于地下冷泉，且景区内覆盖着大量植被，水体中有大量藻类和细菌；黄石公园猛犸象温泉区泉水属于地下热泉，植被覆盖率很低，泉水中微生物多为嗜热菌，藻类较少。黄龙与黄石钙华主要由方解石组成并且微生物参与了钙华的形成过程。微生物对钙华沉积的作用，主要分为模板作用、产物诱导作用和代谢调控作用，对比探讨了特殊地质环境下的微生物对钙华沉积的贡献，指出微生物沉积作用在钙华沉积过程中的重要性，可为黄龙钙华“黑化”防治提供理论依据。
- 钙华 /
- 微生物 /
- 黄龙自然风景区 /
- 黄石国家公园
Abstract: This paper analyzes the environmental geological characteristics and microbial community of the water body in Huanglong scenic area. By comparing relevant studies in Yellowstone National Park， the effects of microbial communities on travertine deposition in two special geographical environments were discussed. By comparing Huanglonggou in Huanglong scenic area with the Mammoth Hot Spring area in Yellowstone National Park， it is found that Huanglonggou spring water belongs to underground cold spring with a lot of algae and bacteria， and the scenic area is covered with a lot of vegetation； While the spring water in Mammoth Hot Spring area belongs to underground hot springs with low vegetation coverage， and the microorganisms in the spring water are mostly thermophilic bacteria with few algae. In addition， the main components of Huanglong and Yellowstone National Park travertine both are calcite， and microorganisms are involved in the formation of travertine. The effect of microorganisms on travertine deposition is mainly divided into template effect， product induction effect and metabolic regulation effect. By comparing the effects of microorganisms on travertine deposition in special geographical environment， the importance of microbial deposition in travertine deposition process was pointed out， which could provide a theoretical basis for the prevention and control of "blackening" of travertine in Huanglong.
- travertine /
- microorganisms /
- Huanglong scenic area /
- Yellowstone National Park

HTML

参考文献(39)

[1]	刘再华，袁道先，何师意，等. 四川黄龙沟景区钙华的起源和形成机理研究［J］. 地球化学， 2003，32（1）：1-10.
[2]	冯晨旭，董发勤，代群威，等. 黄龙钙华纹层石特征与成因分析［J］. 矿物学报， 2019， 39（1）：55-63.
[3]	Asangba A E. Microbial phylogenetic diversity preserved in facies-specific modern， recent， Holocene and Pleistocene hot-spring travertine deposits of Yellowstone and Turkey［D］. 2015.
[4]	Fournier R O. Geochemistry and dynamics of the Yellowstone National Park hydrothermal system［J］. Annual Review of Earth and Planetary Sciences， 1989， 17（1）：13-53.
[5]	Smith R B， Siegel L J. Windows into the Earth： the geologic story of Yellowstone and Grand Teton National Parks［M］. Oxford University Press， 2000.
[6]	李永新，田友萍，李银. 四川黄龙钙华藻类及其生物岩溶作用［J］. 中国岩溶， 2011， 30（1）：86-92.
[7]	张金流. 黄龙钙华景观退化的人为和自然影响机理研究［D］. 北京：中国科学院研究生院， 2012.
[8]	李华. 平板菌落计数的改进方法［J］. 生物学通报， 2006， 41（1）：51-51.
[9]	孙仕勇，王富东，赵学钦. 四川黄龙钙华沉积剖面的矿物学特征及其指示意义［J］. 地球科学前沿（汉斯）， 2016， 06（04）：283-290.
[10]	董发勤，李琼芳，代群威，等. 黄龙风景区和黄石公园钙华形成环境对比研究［C］//中国矿物岩石地球化学学会.中国矿物岩石地球化学学会第14届学术年会论文摘要专辑.北京：中国矿物岩石地球化学学会， 2013.
[11]	张金流，唐淑. 黄龙自然风景区地表水流量减少原因初探［J］. 世界科技研究与发展， 2015， 37（6）：688-691.
[12]	Guidry H S C S A . Deposition and diagenesis of Mammoth Hot Springs travertine， Yellowstone National Park， Wyoming， U.S.A.［J］. Canadian Journal of Earth ences， 2003， 40（11）：1515-1529.
[13]	Ball， J.W.， McCleskey， et al. Water-chemistry data for selected springs， geysers， and streams in Yellowstone National Park， Wyoming， 2003-2005， U.S.［R］. Geological Survey Open-File Report， 2006.
[14]	肖玉军. 黄龙风景区水体细菌多样性研究［D］. 四川农业大学， 2013.
[15]	刘明学，董发勤，孙仕勇，等. 黄龙钙华水体藻多样性及分布规律研究［J］. 环境科学与技术， 2013， 36（1）：182-186.
[16]	Fouke B W. Hot‐spring Systems Geobiology： abiotic and biotic influences on travertine formation at Mammoth Hot Springs， Yellowstone National Park， USA［J］. Sedimentology， 2011， 58（1）：170-219.
[17]	William P. Inskeep， Zackary J. Jay， Susannah Green Tringe， et al. The YNP Metagenome Project： Environmental Parameters Responsible for Microbial Distribution in the Yellowstone Geothermal Ecosystem［J］. Frontiers in Microbiology， 2013， 4：67-67.
[18]	Konhauser， K. Introduction to Geobiology［M］. London： Blackwell Publishing， 2007.
[19]	Ehrlich， H.L. and Newman， D.K. Geomicrobiology［M］. Boca Raton： CRC Press， 2009.
[20]	张存凯.黄龙藻类群落结构分析及优势类群对碳酸钙沉积的影响［D］.西南科技大学，2017.
[21]	刘再华，袁道先， W.Dreybrodt，等.四川黄龙钙华的形成［J］.中国岩溶， 1993（3）：4-10.
[22]	陈超. 生物有机质对黄龙钙华沉积和退化的影响研究［D］.西南科技大学， 2018.
[23]	Fouke B W， Farmer J D， Marais D J D， et al. Depositional Facies and Aqueous-Solid Geochemistry of Travertine-Depositing Hot Springs （Angel Terrace， Mammoth Hot Springs， Yellowstone National Park， U.S.A.）［J］. Journal of sedimentary research， 2000， 70（3）：565-585.
[24]	Martín H G， Veysey J， Bonheyo G T， et al. Statistical evaluation of bacterial 16S rRNA gene sequences in relation to travertine mineral precipitation and water chemistry at Mammoth Hot Springs， Yellowstone National Park， USA［M］//Geomicrobiology： Molecular and Environmental Perspective. Dordrecht： Springer， 2010.
[25]	Madigan， M.T.， Martinko， J.M. and Parker， J. Brock. Biology of Microorganisms［M］. Upper Saddle River， NJ： Pearson Prentice Hall， 2006.
[26]	汪智军，殷建军，蒲俊兵，等.钙华生物沉积作用研究进展与展望［J］.地球科学进展， 2019， 34（6）：606-617.
[27]	Raven J A， Giordano M. Biomineralization by photosynthetic organisms： Evidence of coevolution of the organisms and their environment？［J］. Geobiology， 2009， 07（2）： 140-154.
[28]	Martina Merz-Prei?， Riding R. Cyanobacterial tufa calcification in two freshwater streams： ambient environment， chemical thresholds and biological processes［J］. Sedimentary Geology， 1999， 126（1）：103-124.
[29]	陈超，李琼芳，张清明，等. 低温环境下两种氨基酸对碳酸钙矿化影响的研究［J］. 高校地质学报， 2017， 23（4）： 606-614.
[30]	于璐嘉，李琼芳，陈超，等. 黄龙嗜冷细菌两种胞外单糖对碳酸钙矿化影响［J］. 岩石矿物学杂志， 2018， 37（3）： 497-504.
[31]	李琼芳，董发勤，李骐言，等. 柠檬酸对黄龙碳酸钙矿化影响的模拟实验研究［J］.矿物岩石地球化学通报， 2015， 34（02）：294-300.
[32]	Li Q， Dong F， Dai Q， et al. Surface properties of PM2. 5 calcite fine particulate matter in the presence of same size bacterial cells and exocellular polymeric substances （EPS） of Bacillus mucitaginosus［J］. Environmental Science and Pollution Research， 2018， 25（23）：22429-22436.
[33]	Okumura T ， Takashima C ， Shiraishi F ， et al. Processes Forming Daily Lamination in a Microbe-Rich Travertine Under Low Flow Condition at the Nagano-yu Hot Spring， Southwestern Japan［J］. Geomicrobiology Journal， 2013， 30（10）：910-927.
[34]	钟怡江，文华国，陈洪德，等. 胞外聚合物在蓝细菌钙化过程中的作用及其地质意义［J/OL］.沉积学报：1-30［2021-01-22］.https：//doi.org/10.14027/j.issn.1000-0550.20 20.102.
[35]	钱江，吴文涛，周跃飞，等.硫酸盐还原菌对碳酸钙结晶过程的影响［J］.硅酸盐学报， 2019， 47（01）：109-116.
[36]	Mann S. Biomineralization： principles and concepts in bioinorganic materials chemistry［M］. Oxford University Press on Demand， 2001.
[37]	Weiner S， Dove P M. An overview of biomineralization processes and the problem of the vital effect［J］. Reviews in mineralogy and geochemistry， 2003， 54（1）：1-29.
[38]	Fouke B W， Bonheyo G T， Sanzenbacher B， et al. Partitioning of bacterial communities between travertine depositional facies at Mammoth Hot Springs， Yellowstone National Park， USA［J］. Canadian Journal of Earth Sciences， 2003， 40（11）：1531-1548.
[39]	彭晓彤，周怀阳，吴自军，等.热泉微生物的矿化作用和机制：来自华南富硅热泉光合自养微生物席中的证据［J］.科学通报， 2007， 52（1）：89-99.