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大洋铁锰结核的微生物成矿过程及其研究进展 总被引：1，自引：1，他引：0
深海铁锰结核作为世界上潜在的巨大金属宝库已成为当今开发海底矿藏的热点，因而深入了解铁锰结核成矿过程成为其开发利用的先决条件。研究发现多金属铁锰结核中的铁锰矿物不仅仅是由单纯的物理作用形成的，同时也包含了海洋生物驱动的生物矿化的过程。本文介绍了运用分子生物学、矿物学和地球化学等多学科的研究方法对大洋中铁锰的生物成矿过程和成矿特征的研究。深海铁锰结核的生长速率缓慢且其生长演化伴随着微生物群落的活动，因此结核的生长过程同时也记录着不同时期微生物群落结构的变化并生成了大量的微生物化石。在铁和锰的生物矿化过程中，细菌可以通过酶促反应氧化Fe（Ⅱ）和Mn（Ⅱ），同时可能伴随生物能量的生成，此外微生物还可以通过非酶促反应的方式促进Fe和Mn的富集沉淀。这些研究表明生物矿化作用在大洋铁锰结核成矿过程中有巨大贡献，对大洋铁锰结核的生物成因过程提供更加全面准确的理解，从而为今后进一步充实大洋铁锰结核的生物矿化理论及其开发利用提供依据。 相似文献
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本文研究了盐场海芽孢杆菌(Marinibacilluscampisalis)与大洋铁锰结核的相互作用过程,以及海洋微生物在铁锰结核形成中的作用。实验选取从深海沉积物中分离培养的盐场海芽孢杆菌(Marinibacillus campisalis)和大洋铁锰结核样品进行相互作用实验,设置有菌组和无菌组,培养过程中间隔取样分析。运用X射线荧光光谱(XRF)分析测定大洋铁锰结核元素组成,通过电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定反应过程中Fe、Mn、Co、Ni、Cu等离子浓度的变化,通过透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)观察并分析微生物表面情况,利用X射线衍射(XRD)分析手段测定铁锰结核矿物组成的变化。实验进行1天内细菌处于对数生长期,有菌组的Fe、Mn等离子浓度增加; 2—7天内细菌处于稳定期, Fe、Mn等离子浓度有一定程度降低,但总体浓度均大于无菌组的离子浓度,金属离子被吸附在菌体表面,新形成了简单的含Fe化合物和矿物;实验结束后,XRD分析结果显示样品的矿物含量,如菱铁矿、赤铁矿和针铁矿等有轻微程度的增加。研究表明盐场海芽孢杆菌(Marinibacilluscampisalis)能够促进释放铁锰结核中的Fe、Mn等元素,同时对释放出的金属离子又有富集作用,并能够诱导新矿物的形成。本研究为深入了解铁锰结核的生物成因提供了新的依据。 相似文献
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Microbial carbon fixation is a paramount process in the ocean especially below the photic zone both in water and sedimentary ecosystems. Autotrophic microbes that fix carbon dioxide are renowned. However, the question whether heterotrophs can also fix carbon is intriguing. Ten heterotrophically grown, identified bacterial isolates from the Sino-Pacific marine sediments were tested for autotrophic uptake potential with and without addition of electron donors. Nine of the ten isolates showed carbon uptake capacity without addition of any substrate at very low rates in the order of 10~(-8) to 10~(-4) fmol/(cell·h). The addition of manganese and ammonium at 1 mmol/L final concentration enhanced the uptake potential. Addition of 1 mmol/L final concentrations of reduced iron(10~(-6) to10~(-5) fmol/(cell·h) and sulfide(10~(-5) fmol/(cell·h) decreased the uptake potential significantly at p0.1. Bacterial tolerance to formaldehyde suggested propensities of anaplerotic chemical reactions that form metabolic intermediates of C-1 metabolism pathways. The isolates displayed high metabolic flexibility. With the changes in electron donors, the isolates metabolically toggled between relatively anoxic reductive iron/sulfur cycles and the oxidative cycles of manganese/ammonium and vice-versa. This property makes these microbes successful survivors in the highly dynamic Sino-Pacific sediments. 相似文献
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采用从深海沉积物样品中分离培养的海洋微生物，分别进行几种海洋细菌（Jeotgalibacillus sp., Paenisporosarcina sp.,Sulfitobacter sp.）对稀土元素Ce的富集成矿过程的模拟实验。实验过程中利用ICP-MS、SEM、TEM等分析测试手段考察了微生物与稀土元素的相互作用过程。结果表明，三种海洋细菌对稀土Ce都有吸附富集作用，海洋细菌吸附富集稀土元素Ce的效率主要与细菌密度和稀土元素浓度有关，不同的海洋细菌对稀土元素的富集能力也有所不同。海洋细菌吸附富集稀土Ce并矿化的过程中，稀土元素Ce首先被吸附在细胞表面形成成核点，随后在细胞表面被矿化形成含稀土Ce的非晶相结构的矿物颗粒。通过考察海洋细菌对稀土Ce的生物成矿过程，进一步探讨了海洋微生物富集稀土成矿的过程和作用机制。 相似文献
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为了解海洋微生物的生物矿化作用在大洋铁锰结核形成过程中的意义,选取芽孢八叠球菌作为实验菌株,通过实验室模拟中性有氧环境下的生物矿化实验,测定了Fe生物矿化过程中Fe离子浓度与价态的变化、细菌表面形态与矿物成分的变化。反应过程中,通过与死菌对照组和空白对照组的对比研究,有菌实验组的总Fe浓度、Fe2+浓度和Fe3+浓度下降最快,尤其是在前24 h。TEM照片显示细菌表面有明显的矿物颗粒生成,对这些矿物颗粒进行EDS分析测定,推测为Fe的氧化物或氢氧化物。实验结果表明,以芽孢八叠球菌为代表的海洋微生物在中性有氧条件下,通过主被动相结合的过程,对Fe产生了明显的矿化作用,揭示了微生物矿化作用对大洋铁锰结核形成的贡献。 相似文献
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近年来，海底热液环境中的微生物及其环境适应机制已经成为海洋科学研究的热点。目前，相关的研究主要集中在表层沉积物及微生物的水平分布多样性方面，而对柱状沉积物中微生物垂直分布多样性研究却很少。本文基于西太平洋冲绳海槽南部热液区附近S2站位的柱状沉积物样品，通过对其不同层位的样品进行分离培养和16S rRNA基因高通量测序，揭示了样品中可培养微生物和总体微生物的垂直群落分布特征，同时结合对样品主量元素、微量元素、碳氮含量等指标的评估和冗余分析等统计学方法，讨论了微生物群落结构及其对环境因子的响应。研究发现该位点的柱状沉积物有机质含量较为贫乏，存在两个富含Cu-Zn-Pb的层；各个层位的沉积物中微生物类群均以变形菌为主要类群，同时表层沉积物表现出更高的微生物多样性。此外研究还表明柱状沉积物中有机碳含量与其微生物的群落组成有着更为密切的关系。总之，本研究的结果和获得的菌种资源为进一步深入研究海底热液环境中微生物参与元素地球化学循环的过程提供了一定的基础。 相似文献
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