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热泉沉积物可以提供极端环境下的连续沉积,为认识地球早期生命环境,探索热泉微生物的矿化作用提供支持。现代热泉硅华由生物与非生物作用共同形成,主要沉积矿物为Opal-A,具有针状,柱状和簇丛状等沉积结构。岩石学研究为认识热泉微生物矿化作用奠定了良好基础。对热泉沉积成岩作用中Opal溶解—再沉积过程的认识,也对微生物矿化作用的研究提供了指导。目前,热泉沉积微生物矿化作用研究蓬勃发展,已明确生物矿化作用主要包括生物诱导矿化和生物控制矿化两个过程,但仍有大量生物矿化机制未被阐明。因此,对热泉沉积物形成和转化过程的研究有待进一步的加强。 相似文献
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磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acid,PLFAs)是活体微生物细胞膜的重要组成部分,微生物通过改变细胞膜中PLFA组成,快速响应环境变化.目前,表土PLFAs研究主要集中于季节和植被群落变化对微生物群落结构影响,对于不同生境下表土PLFAs揭示的微生物群落结构的差异性尚不明确.基于此,对神农架大九湖7种不同生境表土进行PLFAs研究.结果表明,表土样品PLFAs集中分布于C14到C19;除湿生泥炭沼泽和湿生半退化沼泽生境外,其他生境以n16:0为主峰.不同生境的PLFAs含量差异较大,沼泽生境TPLFAs含量是草甸及阔叶林生境下的3~8倍.PLFAs组成还揭示出生境间主要受到pH和含水率的影响,微生物群落结构存在差异.不同生境下表层土壤PLFAs揭示的微生物丰度和群落结构具有一定的相似性及差异性.运用PLFAs对微生物量及微生物群落结构的划分将有助于更好的了解区域生态系统中微生物群落结构的变化,为研究微生物参与碳循环及古生态研究奠定基础. 相似文献
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稻田土壤碳循环关键微生物过程的计量学调控机制探讨 总被引：3，自引：0，他引：3
稻田生态系统碳循环是我国陆地生态系统碳循环的重要组成部分,微生物驱动的稻田土壤碳循环(输入、分配、稳定等过程)的生物地球化学过程是土壤碳循环过程研究的核心。目前,对稻田土壤碳循环过程及其机制的认识缺乏基于生态化学计量学层面的研究。因此,系统解析耦合化学—生物—环境要素的稻田土壤碳循环的关键过程是深入研究当前面临的诸多土壤生物化学问题(如土壤碳循环与土壤肥力、温室气体减排等)的科学瓶颈。在综合分析计量学的基本内涵与土壤计量学发展需求的基础上,论述了稻田土壤有明显区别于其他土壤类型的土壤发生学和生物化学特点,重点评述了稻田土壤碳循环的3个主要过程的研究进展,包括:1稻田土壤新鲜有机质转化、矿化的关键微生物过程计量;2典型水稻土CH4产生的关键微生物过程计量;3典型水稻土微生物CO2光合同化功能的计量。在此基础上,探讨了土壤生物化学过程统计学和数学模型在土壤计量学研究中的应用,并提出了稻田土壤碳循环关键微生物过程的计量学特征研究的发展趋势和科学问题展望。期望能够通过这些探讨对推动我国该研究领域的基础理论建设和新技术发展有所贡献。 相似文献
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陆地热泉硅华是活动地热环境下,富含硅酸盐热液流体在地表形成的沉积物,其独特的微生物结构及地球化学特征对潜在地热资源、古环境、古气候、早期生命起源等研究具有重要指示意义。尽管近年来地质学家对形成陆地热泉硅华的热源类型、硅华结构特征、共生矿物、同位素及微量元素特征、微生物在成岩中的作用等方面做了不少研究,但由于热泉硅华沉积-成岩过程中受包括热储岩性、热泉水蒸发冷却、pH值改变、微生物生长等复杂外界条件影响,其形成环境、发育特征和控制因素等系列科学问题有待深入探讨。在国内外大量文献调研的基础上,结合近期对云南腾冲热海地热区硅华的研究,综述了目前国内外对陆地热泉硅华的研究进展,总结了陆地热泉硅华具有矿物种类多样、结构形态丰富、地球化学特征复杂、与地热系统热源关系密切等基本特征,还总结了影响陆地热泉硅华形成中冷却、蒸发、pH值、阳离子效应、微生物活动等非生物和生物控制因素,提出了当前陆地热泉硅华研究存在硅华结构成因解释不明确、微生物与热泉硅华微结构间的关系及微量元素和同位素地球化学研究薄弱、人类活动对硅华沉积影响使得研究更复杂等问题,指出下一步应加强同位素分馏、微量元素及常量元素在硅华沉积-成岩中的作用机理研究;通过全面的地球物理-化学-微生物关系分析,明确热泉硅华成因;弄清控制硅华沉积的因素及微生物在硅华生长中的作用;深入了解热泉硅华形成的复杂性及其在全球范围内的相关性,从而更加全面地认识陆地热泉硅华沉积,并为下一步研究提供启示。 相似文献
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陆地热泉钙华研究进展与展望 总被引：1，自引：1，他引：0
陆地热泉钙华是沉淀于富Ca2+和HCO3-热泉（普遍T≥30℃）的陆地碳酸盐沉积物/岩。热泉钙华独特的形成环境、岩石矿物学特征、地球化学特征和流体性质对古环境、古气候、早期生命起源、新构造运动、陆相热水沉积学、地热资源等方面研究具有重要指示意义。尽管相关学者对陆地热泉钙华开展了相关研究,但由于热泉钙华沉积-成岩过程中受复杂外界条件控制,其时空分布、沉积特征、矿物组成、地球化学特征、微生物作用、流体来源、成岩作用、古气候记录等系列科学问题有待深入研究。在国内外大量文献的基础上,结合研究团队对云南腾冲火山地热区热泉钙华的认识,综述了目前国内外学者对陆地热泉钙华的研究进展,总结了热泉钙华研究意义,提出了当前热泉钙华研究存在的问题及下步研究方向,为更加全面地认识陆地热泉钙华沉积及未来研究提供启示。 相似文献
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探究云南腾冲热泉溪流中固氮细菌群落多样性及其对温度变化的响应.在云南腾冲地热区选取两个热泉(水热爆炸区和蛤蟆嘴)及沿其溪流选取共9个采样点,测量样点的温度和pH,针对水体样品中的nifH基因进行系统发育分析、聚类分析和多样性分析,并分析水体理化性质与固氮细菌群落组成和多样性的关系.克隆文库分析显示:本研究中腾冲热泉水体样品中固氮细菌主要由Chloroflexi (26.7%)、Firmicutes (5.5%)、Nitrospirae (9.4%)、Cyanobacteria (32.5%)和Proteobacteria (25.9%) 5个门的细菌组成.沿着水热爆炸区热泉溪流,温度从高到低的过程中,Chloroflexi逐渐取代Cyanobacteria成为主要的固氮细菌群落.然而在蛤蟆嘴溪流中,随着温度的降低,其主要固氮细菌群落由Firmicutes和Nitrospirae变成为Cyanobacteria.聚类分析和典范对应分析均显示,温度对本文研究的热泉样品固氮微生物群落组成有重要影响.另外,多样性分析表明不同样点间固氮微生物群落多样性差异较小.温度是影响本研究中腾冲热泉固氮微生物群落结构组成的重要因素. 相似文献
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极地超常的变暖引起多年冻土不断退化并形成热融湖,该过程释放温室气体与气候变暖形成正反馈。微生物在碳循环不同环节均发挥着重要作用,理解热融湖中微生物对碳循环的调控机制,对于应对未来气候变化具有重要意义。综述了热融湖微生物参与的关键碳循环过程：梳理了热融湖形成过程和形成后微生物群落组成与分布;对有机碳分解、产甲烷和甲烷氧化等过程中涉及的主要微生物类群进行了总结;凝练了微生物对碳循环的调控机制及受环境变化的影响机制与要素。基于已有研究,得出如下认识：(1)多年冻土融化形成热融湖主要以陆生有机质为主,一些营养物质如磷酸盐、植物纤维素和亮氨酸残基等生物聚合物从陆地进入水体。(2)在多年冻土融化形成热融湖过程中,随着温度和通气条件的改善,有机质及各种生物聚合物可利用性增加了微生物功能基因多样性,提高了微生物对有机碳的分解潜势。温度、底物、溶解氧等和微生物群落的变化引起微生物代谢途径等的改变,从而影响了甲烷产生、甲烷氧化及固碳等过程,最终影响碳循环。(3)为了加深对热融湖中微生物介导碳循环过程的理解,提出了未来研究的方向：借助宏基因组技术及室内培养实验更加清晰地揭示微生物对碳循环各个过程的调节机制,... 相似文献
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阐述了21世纪第一个十年生物地球化学领域的重要研究进展和未来可能的重点发展方向。在近代陆-海系统碳循环的库和通量上已经取得了重要进展,并发现了一些参与氮、硫循环新的微生物功能群。阐述了显生宙生物大灭绝期间碳循环异常的特点及其可能的原因,但对氮、硫循环的了解比较薄弱。地球早期的碳、硫循环与生命起源、大气和海洋水化学条件的关系已经取得重要认识。生物地球化学过程可以通过生态毒理,以及大气成分和海洋水化学条件的改变影响生命系统。微生物地球化学功能的微区、原位、痕量示踪等技术得到快速发展。未来将加强地质历史时期碳、氮、硫循环的定量分析以及空间变化的研究,各种元素循环之间的相互关系及其界面过程、极端环境的生物地球化学过程将进一步受到重视。生命科学领域重要技术的引入将提升生物地球化学过程的研究。 相似文献
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俄罗斯勘察加半岛热泉的地球化学和微生物学 总被引：3，自引：0，他引：3
勘察加半岛位于欧洲板块、北美板块和太平洋板块交汇的过渡带上,是世界火山活动最活跃的地区之一.其众多的热液系统不断的向地表释放地热气体和流体.以N2和CO2为主的地热气体也经常含有高浓度的H2,CH4和H2S.大气水和熔岩水构成了勘察加热泉水的主要源,水体温度从20
℃到＞90 ℃不等.水化学性质变化同样显著,pH范围从3.1到9.8.热泉水溶解盐以氯化钠为主,同时包括K+,H3BO3,H4SiO4,Ca2+和SO42-等其他多种溶解组分.此区域也有以直链烷烃为主的石油形成.从勘察加的热泉系统中已分离出至少24种嗜热微生物.尽管其中大多数是异养微生物,但根据其生存环境的特点,自养微生物在热泉系统中可能同样很多.这些微生物对碳、硫和铁在热液系统中的生物地球化学循环有着非常重要的作用.目前,非培养的方法和生物定量的手段已用来研究勘察加热泉中微生物生态及其所具有的生物地球化学功能. 相似文献
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低温微生物的适冷特性研究进展及其应用前景 总被引：5，自引：0，他引：5
低温微生物是指在低温条件下具有生长能力的微生物,广泛分布于地球寒冷生境,如南北两极、高山、冰川、深海、土壤.低温微生物由于长期生活在寒冷环境中,在自然选择的作用下形成了一套与低温环境相适应的机制,并且在生态系统占有重要的地位和作用.对低温微生物进行研究不但可以进一步认识和理解微生物在低温环境、生命起源进化、生物适冷机制中的意义和作用,而且还可利用其特殊基因及产物服务于人类.简述了低温微生物的适冷特性研究进展及其在环境保护、食品、纺织、医药等多个领域中的开发应用前景. 相似文献
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热泉热液系统金的成矿地球化学研究 总被引：2，自引：0，他引：2
通过腾冲热海、硝塘和藏中羊八井、羊应乡等高温热田内金矿化体地质、地球化学、水化学、微生物和有机质的调查及生物功能实验研究,阐述了热泉热液的金矿化作用和成矿效应。金矿化发生在沸腾面以上非平衡条件和溶解金不饱和且不稳定的水热流体中,金主要富集在非晶质到结晶质的硫化物相中。沸泉、汽泉和热泉流体在升流带和地表泉塘中有不同的成矿效应和特征矿化体,反映了多种成矿作用。证实微生物尤其是嗜热硫酸盐还原菌是热液流体氧化还原作用和金硫化物析沉的内在的动力学因素。 相似文献
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冻融循环条件下生境基材中三种功能微生物数量变化规律研究 总被引：1，自引：1，他引：0
为揭示高寒地区典型生境基材中功能微生物数量变化的规律,以黄棕壤土为试验土样,在两种初始含水率条件下,分别制备客土、植被混凝土以及加菌植被混凝土三种不同类型的生境基材进行冻融循环模拟试验,探讨生境基材类型、初始含水率和冻融循环次数对基材中功能微生物数量的影响。试验结果显示：三种基材中功能微生物数量均受冻融循环影响显著,且随冻融循环次数增加总体呈"下降~上升~下降"趋势;冻融循环过程中,三种基材中功能微生物总量存在显著性差异,排序为：加菌植被混凝土 > 植被混凝土 > 客土,且固氮、解钾微生物数量显著低于解磷微生物;含水率为22%的基材中功能微生物总量普遍高于含水率为18%的基材。研究结果表明,加菌植被混凝土的肥力、抗冻性相比客土和植被混凝土有一定程度提升,但仍需对现有功能菌剂配方加以改进,以适应高寒地区冻融环境。 相似文献
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深海洋底热泉生态系和冷泉生物研究综述 总被引：9，自引：0，他引：9
现代海洋学、微生物学和生物学的研究表明，在深海火山活动和板块消减带所形成的地质背景下分别可能有海底热泉和冷泉的存在。在这种海底热泉和冷泉区的特殊环境中能够能海底热泉生态系的冷泉生物。它们能够依靠体内共生化学厌氧合成细菌产生营养，因而可能存在于完全缺氧的还原环境。海底热泉和冷泉生物学研究是对传统的生物学和地质学的挑战，人们还可能通过古代海底热泉和冷泉生态系的识别和分析，对涉及生命发生、生物演化、生物 相似文献
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海洋极端环境微生物活动与油气资源关系 总被引：1，自引：0，他引：1
为了弄清海洋极端环境下微生物参与油气资源形成和演化的潜在机制, 进行了现代海洋热泉和冷泉等环境中微生物类型分析和生物量估算, 探讨了极端微生物活动和油气资源的潜在关系.认为海洋极端环境下微生物类型主要为细菌和古细菌, 热泉微生物群落主要为异养发酵菌、硫酸盐还原菌、产甲烷菌等; 冷泉微生物群落主要为ANME-2族的厌氧甲烷氧化古细菌、硫酸盐还原细菌和ANME-1族厌氧甲烷氧化古菌.这些极端微生物利用CH4和H2S等气体进行能量固定, 有较高的生物丰度和较低的分异度, 具有垂向和水平分带性, 并能营生一套独特的宏体生物.极端微生物活动直接和间接地参与了油气资源的形成和改造, 示踪海底油气资源的变迁.对于探索地球早期海洋微生物活动与油气资源形成, 寻找地史时期或华南地史早期烃源岩具有重要理论和实践指导意义. 相似文献
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微生物岩研究的发展与展望 总被引：9，自引：1，他引：9
概述了微生物岩的定义、研究范围和实用意义；划分了早期启蒙阶段、古生物学派与现实主义（沉积）学派对立阶段、比较现实主义（沉积学）阶段和微生物沉积学阶段等４个研究发展阶段（涉及微生物岩的岩石、微生物、生态系、环境、分类和演化）；介绍了微生物礁丘、热泉沉积和磷铁锰微生物岩等研究热点；指出在构造类型、沉积环境、组成岩石和成因标志等方面的发展趋势；提出当前任务是要分析鉴定微生物岩的细菌化石，微生物成因的结构构造和矿物，标志元素、同位素和生物标志物，以及微生物生态系统和成岩成矿机理. 相似文献
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目前约25%化石燃料来源的CO2被海洋吸收,缓解了人类活动对气候变化的影响。海洋通过多个概念的碳泵将大气中的CO2输送到深海。深海高压和低温的特点有利于CO2溶解,目前已经储存了相当于大气含量50倍的无机碳,另外,深海沉积物中还储存有大量甲烷水合物。认识深海中的碳循环过程,对于保护海洋固碳能力、开发固碳潜力有重要意义。总结了国内外在海洋碳库、碳输送研究方面的进展,重点讨论了深海C元素转化循环的过程以及高压对生命活动的影响。微生物驱动了深海碳循环,大部分浮游植物所包含的有机碳在沉降过程中被微生物矿化成CO2以及转化为难降解的有机碳,使深海成为巨大的、长周转时间的有机碳库; 高压能提高古菌甲烷厌氧氧化的活性,提升屏蔽海底甲烷释放的能力,同时,高压下氧化甲烷的过程中不仅产生碳酸氢盐,还产生可支持异养生物的乙酸,因此,全球甲烷厌氧氧化的通量可能被低估; 高压下细胞代谢额外产生的氨,可作为氨氧化古菌固定无机碳的潜在能量来源。总之,研究现在以及未来的人类活动对深海碳循环过程的影响以及环境效应,评估应用深海作为地球工程技术平台封存CO2的可能性,都迫切需要加深对碳循环在内的深海元素循环的认识。 相似文献
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环北极多年冻土区碳循环研究进展与展望 总被引：2，自引：1，他引：1
环北极多年冻土区作为全球碳库的重要组成部分,它以一种独特的方式响应着气候变化。在气候变暖的背景下,冻土中的有机碳将在全球碳循环中扮演着更活跃的角色。为增进对环北极多年冻土区碳循环的认识,分析了近年来北极多年冻土区碳储量和碳迁移状况,以及相关模型在模拟碳循环应用方面的最新进展。目前,对北极多年冻土区碳源/汇的时空分布格局、碳循环过程的关键驱动因子以及碳循环对全球变化的响应等一系列问题尚不能作出完整的、系统性的科学解释。同时,还进一步分析了北极多年冻土区碳循环模拟的三大不确定性因素。基于以上分析,提出未来对北极多年冻土区碳循环的研究还应在典型研究区开展长期的野外系统监测、创新研究方法,深化碳循环机制研究,重视学科交叉以及多模型集成,宏观与微观相结合、多途径与多尺度综合研究。 相似文献