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1.
生物与环境之间是相互作用和协同演化的.目前在生物对环境变化的响应方面已取得了许多重要的认识,而在生物对环境作用方面的认识还非常薄弱.本文以二叠纪-三叠纪之交这一生物与环境的重大突变期为例,探讨了微生物对环境的作用并指出了下一步的重点突破方向.类脂物生物标志化合物、C-N-S稳定同位素地球化学和矿物学的研究表明,硫酸盐还原微生物功能群、H2S的厌氧氧化微生物功能群、产甲烷微生物功能群、甲烷的好氧氧化微生物功能群、反硝化微生物功能群和固氮微生物功能群在二叠纪-三叠纪之交显著繁盛.不同微生物功能群既可以加剧环境的恶化,也可以改善环境,正是这些多方面的微生物作用才使得地球环境不至于向一个方向演变,而是处于一个能够自我调节的状态. 相似文献
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地球生物学（geobiology）研究地圈．生物圈耦合系统,即生物圈与地球其他圈层如大气圈、水圈和岩石圈的相互作用机制及其过程．地球生物学、地球化学和地球物理学分别构成了研究地球系统的生物过程、化学过程和物理过程的学科体系．地球生物学的核心是生命与地球环境的相互作用与协同演化．我们过去讲地球与生命的关系,主要强调的是地球环境影响生命,生命适应地球环境,这是一个单向作用的关系．但地球与生命之间应为相互作用的关系,而且是协同演化的．生命演化能否影响地球环境演变,生物过程能否影响地球环境,这是一个重大科学问题．地球生物学对此作出了肯定的回答．生命与地球的协同演化这一概念符合地球系统科学的总体观,也符合人与自然协调发展的科学发展观． 相似文献
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地球微生物学是地球生物学的核心分支,主要研究微生物与环境之间的相互作用.其中,一个非常重要的科学问题是在现代板块运动的理论框架下,微生物在驱动生物地球化学循环过程中如何与地球构造活动紧密相关.构造微生物学概念的提出就是要聚焦微生物活动与构造活动过程的协同研究.这样的视角能进一步加强固体地球科学家与微生物科学家之间的交流,使得双方可以更加有效地探索和理解构造和微观尺度上的地球系统的演化与发展. 相似文献
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正地球生物学(geobiology)研究地圈-生物圈耦合系统,即生物圈与地球其他圈层如大气圈、水圈和岩石圈的相互作用机制及其过程.地球生物学、地球化学和地球物理学分别构成了研究地球系统的生物过程、化学过程和物理过程的学科体系.地球生物学的核心是生命与地球环境的相互作用与协同演化.我们过去讲地球与生命的关系,主要强调的是地球环境影响生命,生命适应地球环境,这是一个单向作用的关系.但地球与生命之间应为相互作用的关系,而且是协同演化的.生命演化能否影响地球环境演变,生物过程能否影响地球环 相似文献
5.
《中国科学:地球科学》2016,(8)
微生物不仅能够灵敏地响应地质环境的变化,而且还可以通过多种途径参与各类地质地球化学作用过程.微生物通过元素的生物地球化学循环对各类地质环境起作用,这早已为人们所熟悉.微生物还可以在地表环境诱导形成一些深部高温高压环境才能形成的矿物.一些微生物功能群能够在地表常温常压环境实现蒙皂石的伊利石化,形成长石类自生矿物,沉淀白云石,产生地质脂类等地质过程,这些过程在没有生物参与时需要一定的温压条件才能发生.微生物之所以具有这些特殊的地质作用,是因为它们拥有活性酶、具有比较大的比表面积及表面丰富的官能团.微生物可以通过这些具有催化能力的活性酶的作用,并通过代谢作用和生理过程等,降低一些热力学反应的吉布斯自由能,克服一些化学反应的动力学障碍.微生物还因具有较大的比表面积及表面丰富的官能团而能够通过物理吸附降低矿物晶核表面的自由能.微生物通过这些生物化学过程和生物物理过程达到与一定温压条件类似的化学过程和物理过程,从而使一些深部地质过程在地表常温常压环境得以实现.由此提出了微生物与一些地质温压具有等效地质作用的新思想. 相似文献
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微生物广泛参与了其所处地质环境的物理和化学性质改造过程.监控微生物与地质介质之间相互作用的过程并了解其机制对近地面环境工程中土壤及地下水污染整治等实际应用有着至关重要的作用.地球物理勘测成像技术不仅能够在传统应用中测量和表征地表以下的物理特性变化,大量直接有效的证据表明这些方法还可以捕获孔隙介质中的生物地球化学变化的动态过程,包括监测微生物、微生物活动以及它们与矿物之间的相互作用.生物地球物理(Biogeophysics)作为勘探地球物理的一个新兴分支学科,包含了微生物学、生物地球科学以及地球物理勘测等多个学科,侧重于研究微生物与地质介质相互作用对地球物理场的影响.过去十几年在生物地球物理领域的研究充分表明和验证了地球物理勘测方法的独特优点(最小化侵入、时空连续及跨尺度运用),并为将传统勘测方法用于探索跨时间空间各尺度的地下生物地球化学动态过程提供了理论及实验依据.本篇综述将系统介绍生物地球物理学科的理论背景、发展和研究前沿.首先讨论微生物及其活动引起的孔隙介质中物理化学性质的变化.其次,将侧重于探讨微生物活动对包括地电法、电磁法、探地雷达以及地震法等不同地球物理场的响应.最后将讨论生物地球物理领域的机遇、挑战和潜在应用. 相似文献
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极端环境指的是不适宜于人类生存的自然环境,而恰恰是多数微生物栖息的甚至是必需的环境.位于进化树根部的超嗜热微生物暗示早期生命就起源于类似深海热液系统的高温,厌氧极端环境.生命的化学本质是通过能量输入而维持一个远离热动力学平衡的耗散结构的过程.生命只能以量子形态从环境的理化梯度中获取能量.能量代谢方式决定了生命的演化框架,生态系统的结构与细胞的生理状态.伴随着地球环境所经历的降温与逐步氧化的过程,微生物建立了相对统一的极端环境适应机制.我们现在能够通过对极端微生物的研究尝试重建早期生命的起源与演化过程,也可以找出基因组中的历史环境记录."追寻能量"成为探寻包括地球在内生命边疆与未知生命在宇宙中的存在与适应性的重要途径. 相似文献
8.
江西乐平沿沟二叠系-三叠系界线剖面为连续碳酸盐岩相序列,较完整地记录了二叠纪-三叠纪之交重大突变期浅水非微生物岩相区的生物和环境演变过程.通过对该剖面高精度的牙形石生物地层和碳酸盐岩微相研究,可以很好地界定该剖面二叠系-三叠系界线地层序列,并与煤山标准剖面精确对比.借助于系列岩石切片观察,可将界线地层序列归入6种不同的碳酸盐岩微相类型,借此探讨该重大突变过程中沉积环境变化及其与生物演变之间的关系.综合沉积微相、生物化石和碳同位素的对比研究,发现微相MF-4（含被包壳的有孔虫亮晶鲕状灰岩）和微相MF-6（深色生物介壳灰岩）是两次重大生物灭绝和环境变化事件的不同沉积响应,这两次事件均与华南和全球其他地区有相似性和可比性.其中MF-4是华南二叠纪末发育有鲕状灰岩的首次报道,代表了二叠纪末可能就已经出现高二氧化碳分压、低硫酸盐浓度和微生物繁盛等异常环境状态;而MF-6中发育丰富的腹足类和介形虫,则代表了在三叠纪最早期存在一次腹足类和介形虫的繁盛事件.沿沟剖面碳酸盐岩微相分布较完整地体现了二叠纪-三叠纪之交重大突变期浅水非微生物岩相区生物和环境的幕式演变历程,是煤山标准剖面的重要补充. 相似文献
9.
施建成 《中国科学:地球科学》2014,(8)
正全球变化,包括气候变化以及在地球内外多圈层交互作用下发生的其他环境变化.全球变化给人类和其他地球生命带来了机遇,有其积极的一面,但同时也带来了更多的挑战和负面影响.目前这种影响已经涉及地球系统的主要过程和人类活动的各个方面.例如森林的过度砍伐导致生物多样性下降,全球变暖已经导致海平面上升,同时也增加了极端气候事件和自然灾害发生的频率.全球变化在改变自然环境的同时对经济社会发展也产生了深刻影响,妥善应对全球变化的挑战是人类实现可持续发展的重要保障.为了应对以上挑战、加强国际合作、提高研究水平,20世纪80年代以来国际上先后发起了世界气候研究 相似文献
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施建成 《中国科学:地球科学》2014,(8):1609-1609
全球变化,包括气候变化以及在地球内外多圈层交互作用下发生的其他环境变化.全球变化给人类和其他地球生命带来了机遇,有其积极的一面,但同时也带来了更多的挑战和负面影响.目前这种影响已经涉及地球系统的主要过程和人类活动的各个方面.例如森林的过度砍伐导致生物多样性下降,全球变暖已经导致海平面上升,同时也增加了极端气候事件和自然灾害发生的频率.全球变化在改变自然环境的同时对经济社会发展也产生了深刻影响,妥善应对全球变化的挑战是人类实现可持续发展的重要保障. 相似文献
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对地球生物学、生物地质学和地球生物相的一些探讨 总被引：2，自引：0，他引：2
在简要介绍国内近年来地球生物学研究概况之后,探讨了地球生物学和生物地质学的定义以及这两者之间的区别．地球生物学是由生命科学和地球科学交叉融合而形成的一级学科,而生物地质学则是由生物学和地质学交叉而形成的二级学科,因此,地球生物学所研究的领域包含了生物地质学的研究范围．列举了这两门学科的分支学科．地球生物相是指包含了生物与环境相互作用的全过程的一个地质体的相．讨论了地球生物相、生物相和有机相之间的区别．生境型、生物组成和生产力、古氧相以及埋藏效率是确定一个地球生物相的主要参数．对上述参数作了详细探讨,并据此提出了地球生物相的半定量评估方案．推荐地球生物相的二维命名法,每一维分别代表地球生物学全过程中的生物方面和环境方面的特征． 相似文献
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寒武纪大爆发研究是改革开放以来中国地球科学领域取得重大成就和享有国际盛誉的代表性研究方向之一.文章首先简要回顾中国在寒武纪大爆发研究领域的发展历程,认为可将其划分为三个阶段.新中国成立后的前30年是研究积累阶段.改革开放初期,通过参与全球前寒武系-寒武系界线"金钉子"的竞争快速进入该领域国际前沿.紧接着以澄江动物群为代表,一系列寒武纪特异埋藏化石群的发现和研究掀起了全球寒武纪大爆发研究的新一轮热潮. 21世纪以来进入快速发展阶段.以瓮安生物群等为代表,埃迪卡拉纪多种保存方式动物化石的发现填补了动物在寒武纪大爆发之前的演化空白.与此同时,通过多学科交叉和广泛的国际合作,在寒武大爆发过程和环境背景方面获得一系列新认识,对全球该领域的快速发展起到推动作用.文章重点总结了中国在该领域的主要学术贡献,如澄江动物群中节肢动物、后口动物特别是脊索动物的起源和早期演化研究,以及瓮安生物群中动物胚胎化石和微型成体化石的研究等.在此基础上,结合全球研究进展,对中国学者提出的寒武纪大爆发多幕式演化模型进行了新的解读.另外,文章还概述了中国在寒武纪大爆发领域生物与环境协同演化方面的主要研究进展,包括雪球事件和地球第二次大氧化事件的研究等.最后简要分析了寒武纪大爆发研究领域当前存在的关键科学问题,并对该领域未来的研究发展提出建议. 相似文献
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生存于微氧、近中性pH环境的铁氧化细菌所形成大量的螺旋柄状或长杆鞘状胞外聚合物有利于沉淀其环境中的铁氧化物,而这些胞外聚合物可被视为其地球微生物学标志.太古代晚期至早元古代的海洋是微氧富铁的环境,因此铁氧化代谢成为当时生物圈的重要组成部分,但与之相关的生物物质及铁矿化记录在经历漫长的地质演化后不可避免的发生变化而难以识别.本研究实验模拟了嗜中性微好氧铁氧化菌席可能经历的成岩作用,通过对比现代铁氧化细菌产生的胞外聚合物及铁氧化物在经历高温-高压前后的变化,揭示了生物物质-矿物体系在成岩作用中可能经历的变化过程.实验结果显示螺旋柄状物和长杆鞘状物以及铁氧化物球状聚合物在100MPa和300℃作用之后,其生物结构特征仍可以识别,表明微生物有机质-铁氧化物混合体系可能在地质记录中被一定程度的保存,为前寒武沉积记录中铁代谢的起源和演化的识别提供了参考. 相似文献
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青藏高原现代湖泊变化与考察初步报告 总被引：18，自引：5，他引：13
青藏高原广布的湖泊敏感地记录着气候与环境变化过程的信息．因它在地球中、低纬度地区最少受人类活动干扰,环境的演化变迁忠实地反映了纯自然过程,因此继南、北极之后,青藏高原正在成为研究全球变化的新的热点地区．青藏高原上的湖泊绝大部分为封闭湖盆,湖泊水位的变化直接记录着流域内的水量平衡变化过程．可敏感反映气候的变化．湖泊水化学性质记录了湖泊自身的演化历史,湖泊沉积物则包含着丰富的湖泊物理、化学、生物的沉积过程信息,这些过程与气候、环境演变又有着密切的关系．为了探讨湖泊沉积物和湖泊水体中的物理、化学、生物… 相似文献
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菲律宾海板块(Philippine Sea Plate, PSP)与南海(South China Sea, SCS)处于欧亚板块、太平洋板块和澳大利亚板块的交汇区域,其构造演化对东南亚、西太平洋乃至全球板块构造重建具有重要意义.虽然PSP和SCS的构造演化模型已经分别建立,但二者之间的协同演化关系还不明确.本文综述了PSP和SCS的古地磁数据、海底磁异常条带资料,并结合地震层析成像以及其他地质结果的约束,对二者的演化关系进行了探讨.PSP四国盆地与SCS在渐新世开始时,受控于统一的地球动力学系统,两者具有地质意义上的亲缘性.早中新世,澳大利亚板块与东南亚地块碰撞,致使PSP发生旋转,四国盆地开始与SCS发生分离,并逐渐向北运动和顺时针旋转,直至演化至现今位置.本文最后提出了这种协同构造演化模式有待解决的问题以及未来的研究展望. 相似文献
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生物大灭绝研究三十年 总被引：4，自引：0，他引：4
历次生物大灭绝除具有若干共同特征外,各自更存在许多特点,重视和阐释产生各大灭绝的环境差异与不同板块、相区、剖面中不同门类、类群和属种应对大灭绝的适应差异,是深化理解大灭绝的重要内容.化石采集、系统分类和精时地层研究是探索生物大灭绝的根基和关键;从生物多样性的丧失和生态系的变革这两方面来揭示大灭绝后的生物世界;从地球系统学的视角来探索大灭绝发生的复杂机制,重视多种外因(包括古气候,如古温度)的剧变对生命演化的影响.气候变化既可导致生物大灭绝,也可能有利于生物大辐射,笼统地说"由全球变暖或变冷引发大灭绝"是不合适的.就古温度而言,聚焦研究大灾变前的温度,温度剧变的幅度、历程和频率等四方面尤为重要.与其他学科的交叉研究是探索同期环境背景和生物演变的综合途径.大灭绝带给物种的选择压力是通过其自身适应和应对策略体现的,所以,在探索生物与环境的协同演化的同时,也要探讨生物门类之间和物种本身对环境剧变的适应演化. 相似文献
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桂林中、晚泥盆世微生物碳酸盐沉积、礁和丘及层序地层、古环境和古气候的意义 总被引：4，自引：0，他引：4
钙质碳酸盐的微生物沉淀作用从太古代开始一直在碳酸盐台地的发育中起到了至关重要的作用. 微生物碳酸盐在重大的环境变化中(包括台地环境的海侵事件和生物绝灭后的复苏阶段)是碳酸盐沉积体的重要贡献者; 在层序地层不同体系域中有不同的微生物形成的碳酸盐沉积.桂林晚泥盆世法门期碳酸盐台地中的生物礁和丘完全由微生物和胶结物形成, 代表了弗拉-法门期生物事件后骨骼后生生物完全缺失的礁生态系中微生物为主的、独特的生物礁类型; 它们与特定的古环境和古气候有关, 可以用作研究环境变化和生物事件的指标. 相似文献