地球上的土壤從何而來?這一切與「吃土」細菌有關,它們貢獻巨大

2021-01-08 農村小虎呢

土壤是地球上最普遍且最繁雜的構造之一,從表層上看它由各種各樣土壤、小石頭混合而成,平淡無奇。事實上土壤中帶有各式各樣的顆粒礦物、水分、微生物、有機化合物等,諸多有機化合物和無機化合物的混合構建了創造性命的關鍵場地。正由於土壤中帶有這般豐富多彩的化學物質,才促使性命的創造變成很有可能,讓當然生物的存活足以持續。

那麼多的土壤是以哪來?

大家都知道,地球是一顆巖石星體,但它和宇宙空間中大部分巖石星體不一樣,地球表層並不是是光禿的巖石構造,很多總面積全是被土壤所遮蓋著的。地球表層有貼近三成的總面積全是陸上,基本上每一處陸上都是有土壤遮蓋,那麼那麼問題來了,這麼多的土壤是究竟是從哪裡而來的呢?的呢?難道說是地球之初就早已存有了沒有?

大行星生物學家覺得大行星問世之初表層基本上全是外露的巖石,土壤是中後期發展趨勢產生的。有關土壤是怎樣產生的這個問題,現階段並未有精確的結論,但科技界一直以來試著從地貌學和天文學的視角選擇去研究土壤的產生體制,最後明確提出了「巖石的風化層效用造成土壤」的叫法。而巖石的風化層不僅指的是當然風的作用,在其中還很有可能有生物參加了功效,由於基本上土層的每一個角落裡都存有性命。

但因為巖石的風化層全過程一般必須消耗悠長的周期時間,一顆一般石塊變為一抔土壤所必須的時間一般比人的一生也要悠長,因而幾乎也沒有生物學家能立即觀察到巖石根據侵蝕作用產生土壤的全過程,這也造成 了生物參加巖石風化層的結果一直難以解決。而依據環球科學網的報導,2年半前海外有一支科學研究精英團隊決策開展巖石的生物風化層效用開展研究。

一群生物學家決策深層次研究,她們在研究中發覺了哪些?

針對事物的本質探尋常常激起生物學家的研究興趣愛好,來源於美國威斯康星大學、布里斯托大學及其賓夕法尼亞州立大學三所大學的生物學家協同作出一項決策,她們方案開展一項歷時30月的試驗,以研究生物在巖石風化層中的功效和反映。

單純性觀察大自然的巖石侵蝕作用是難以實現的,即便消耗生物學家一生的時間也無法有實際性的發覺。要在30月內觀查到巖石風化層的狀況,她們必須尋找存有這類風化層狀況的巖石。幸運的是,研究工作人員在伊卡科斯河段中發覺了閃長巖的巖層。依據現有的研究結果,這類巖石有著很快的風化層速率,它會是本次研究理想化的研究目標。

除此之外,研究工作人員在找尋閃長巖巖層的全過程中發覺,巖層層坐落於巖石層和土壤正中間,這表明巖層可能是閃長巖與土壤中間的交錯帶。根據這兩層面的緣故,這類巖層變成了研究目標。研究工作人員仍在巖層上的土壤層裡檢驗來到比較豐富多彩的ATP,它是一種體細胞開展磁流體發電後造成的動能化學物質,這能表明什麼?

假如在其中存有生物風化層反映,那麼生物保持生命活動的電子器件究竟是從哪裡而來的呢?呢?

ATP的出現讓研究工作人員迅速就意識到,該土壤中存有比較活躍性的生命活動,並為此推斷該土壤可能是由生物參加巖石風化層反映獲得的,由於非性命化學物質是沒法獨立造成ATP的。但該推理迅速又引出來了此外一個難題,生物保持生命活動的電子器件從哪裡獲得的?

依據現有研究發覺,一切生物開展生命活動的實質便是獲得電子器件,大部分生物會從具備復原態的有機化合物中獲得電子器件,而被捕捉的電子器件最終用以細胞呼吸,進而造成生命活動所必須的動能。但巖石中基本上沒有有機化合物的存有,生物也是怎樣產生生物風化層反映呢?這兒就迫不得已提一提一種奇妙的微生物——化能自養菌。

什麼叫化能自養菌?

生物學者依據病菌的獲能方法將其分成自養菌和異養菌,在其中自養菌以無機化合物中的是碳元素為氮源,而異養菌以有機化合物中的是碳元素為氮源。化能自養菌是自養菌總數和類型諸多的一類,普遍的自養菌就會有亞硝酸鹽病菌、氰化鈉病菌、鐵細菌這些。從這種病菌的姓名上看來就可以了解,他們的生長發育和繁育並不一定有機化合物,只是必須某類無機化合物。

另外化能自養菌在造成動能的全過程中並不象異養菌那般必須太陽的參加,它一般必須具備復原態的無機化合物來作為反映的原材料,巖石還可以變成他們的「食材來源於」。生物學家根據研究發覺化能自養菌關鍵遍布在土壤中,他們對地球上氧、矽、鋁、鐵等元素的循環系統具有了關鍵功效。

對照實驗讓研究工作人員發覺了在其中的秘密

閃長巖巖層的發覺讓該研究精英團隊得到 了理想化的試驗樣版,除開這類巖石以外,難以尋找第二種可以在短短的兩年內產生風化層狀況的巖石了,因此她們剛開始在試驗室裡提前準備試驗。在試驗中,研究工作人員設定了實驗組和對照實驗,2組的試驗樣版全是巖層,可是實驗組中放進了從別的土壤中獲得的微生物,而對照實驗則將微生物都解決整潔。

歷經了大概30月的試驗後,試驗工作人員用光學顯微鏡對樣版開展觀查,發覺實驗組的巖層表層出現了眾多坑坑窪窪的地區,外觀設計好像被某類強鹼浸蝕了一般,而對照實驗基礎維持著2年半前的模樣,沒有被浸蝕的印痕。只是觀察表面還沒法說明有生物參加了巖石的風化層,隨後試驗工作人員運用測試儀器對實驗組的巖層開展檢驗,發覺在其中存有較濃度較高的的ATP。

這類狀況與最初研究工作人員在伊卡科斯河段發覺的狀況同樣,而實驗組裡除開巖層以外沒有別的無機物化學物質,這表明實驗組中的微生物以巖層作為食材來源於,隨後根據生化反應造成很多ATP。到此又有一個難題出現了,是啥微生物在「吃」巖石呢?

研究工作人員根據對微生物DNA的取樣檢驗,發覺他們基本上全是病菌,並非細菌。對於此事研究工作人員表明,細菌對生存條件的規定要比病菌高一些,而實驗組中構建的無機環境不能適用細菌的生長發育和繁育。歷經評定,研究工作人員明確是化能自養菌在吃巖石。

化能自養菌怎樣從巖石中獲得電子器件?

針對化能自養菌獲得電子器件的方法,該研究精英團隊根據研究明確提出了一種名叫「胞外電子轉移」的叫法,這類方法促使化能自養菌既可以從巖石中的鐵原子裡捕捉電子器件,又可以防止鐵原子在其身體沉積。

最終

此項歷經長達2年半的研究總算告一段落,研究結果顯示在病菌的功效下巖石風化層的速率的確會逐步提高,讓研究工作人員足以在短短三年內確認生物風化層狀況。另外,該研究也揭秘了巖石轉換為土壤全過程中的一些關鍵點難題,這讓人們對腳底的土壤有更深層次的掌握。

一直以來,石塊被覺得是無機物全球中最沒有使用價值的一種,因為它既沒法立即為有機化學性命出示動能,也沒法協助創造有機化學性命。但本次研究告知大家,巖石並不是大家認知能力中的那樣無使用價值,它以一種人們沒法立即認知的方法在持續反映出自身的使用價值。從長久發展趨勢的視角看來,巖石的存有具備關鍵的實際意義,它是土壤產生的原材料之一。

相關焦點

  • 地球上存在「吃土」細菌,它們將巖石吃成了土壤
    儘管地球陸地表面積比海洋表面積少兩倍多,但是陸地所承載的生命要遠比海洋承載的生命多。在支撐生命發展的過程中,土壤一直都在扮演著默默奉獻的角色。從古至今,人類所吃的每一種食物都與土壤相關,瓜果蔬菜是從土壤裡長出來的,雞鴨豬牛羊則是吃植物長大的,由此可見土壤養育了人類。地表的土壤是如何形成的?
  • 細菌是否能吃掉巖石?地球上的土壤又來自哪裡?
    土是地球上最豐富、存在時間最持久和最低價的物質,然而土究竟來自哪裡卻是一個永恆的謎團!一般來說,認為土是地質學、氣象學和時間共同作用導致的,巖石風化成土。但這是一個人類難以觀察的過程。長期以來,人們一直認為生命以某種方式參與巖石風化成土的過程,科學家們已經證明,從理論上講這是可能的。
  • 海市蜃樓和平行世界有關?它們從何而來?為何難以找到它們原型!
    海市蜃樓和平行世界有關?它們從何而來?為何難以找到它們原型!地球上有很多事情難以解釋,比如海市蜃樓,眾所周知海市蜃樓的出現和光的折射有很大關係,可是部分還是蜃樓出現後,地球上並沒有找到它的原型,那麼這些海市蜃樓又是如何出現的呢?
  • 土壤裡生長著的蚯蚓靠吃什麼生存?它們對土壤到底有利還是有害?
    春節神答主 藝術領域創作者準確點說,蚯蚓是靠吃腐植土而生活的。形成腐植土的原料,絕大部分是腐爛成土的秸稈、落葉。以及腐熟透的農家肥,一般肥沃的土壤上層30釐米都是腐植土壤。但只有雨季,蚯蚓才會運動到表土上面。其它時間還是願意生活在深點的土層。
  • 月亮上的土吃起來,味道和地球上有哪些不一樣?
    真的有人吃過月球上的土,只是他並非心甘情願。畢竟美國重啟登月計劃的一個原因,就是怕下一次登月會在月亮上吃到沙縣小吃。這當然是玩笑,然而作為泱泱大國的吃貨,怎麼能不琢磨一下月壤是不是像月餅一樣好吃?就化學成分上來說,月亮上的土和地球上新鮮的火山噴發沉積物並沒有太大的不同,大約一半是矽酸鹽,也就是玻璃,剩下的是氧化鋁,氧化鈣鎂鈦,以及鐵和氧化鐵。以至於一些「窮困」的研究者只好使用火山灰來代替昂貴的月壤,來研究它們的化學性質。
  • 土壤能治病?微生物學家:別小看民間療法,這土真能治病
    身體抱恙不去醫院,在墓地挖勺土放枕頭下睡一覺就好了,這種事兒在現代人看來肯定是迷信和愚昧,多數人會把它當作老太太的故事,聽聽也就算了。 但北愛爾蘭斯旺西醫學院的微生物學家格裡·奎因經過研究後卻表示:這土真能治病。
  • 弄一堆細菌到火星上,它們能夠自生自滅進化出生物和文明嗎?
    如果能夠有太空衣保護,或者在火星上建立了一個基地,有吃有喝的,人可以在火星上活一段時間。但火星重力等與地球環境相差很大,時間長了,會發生很多毛病。問題是這個問題是送一個細菌上去,能不能製造出眾多的生命來,而且還要演化出人類。這也太奇葩天開了。
  • 養花配製土壤:草本植物、木本植物,土裡摻雜上它,透水又透氣
    但是自配土壤也存在一定的優勢,那就是自配的土壤更能夠迎合植物對於土壤透水、透氣性的需求,從而讓植物達到極佳的狀態,在程度上避免了頻繁換盆換土造成的負面影響。當然是配好土也並不是一件容易的事情,我們需要摻雜上一些能夠增強土質疏鬆透氣的材料,通常在養殖草本植物的情況下和木本植物的狀態下是不一樣的,畢竟它們的適應能力不同。
  • 宇宙從何而來?人類又從何而來?佛教的看法大不同
    宇宙從何而來?我們人類又從何而來?這兩個問題實在是太大了,至今尚無絕對的定論。不同的人與團體,從不同的出發點,各自有自己的論述。佛教對此也有自己鮮明的觀點。佛教徒都是無神論者,所以佛教不相信有創世神,也不相信我們的世界與人類,我們的宇宙是由神創造的,而宇宙的存在,生命的存在,是確定無疑,不可否認的。佛教認為,空性才是眾生永恆不變的真理。
  • 吃金屬的細菌聽過嗎?自來水中有些細菌愛吃錳,常導致供水堵塞
    研究發現,有大部分微生物也以有機物為生,它們通過分解作用將有機物分解為無機物,從中獲得養分和能量。但也有一些細菌是以無機物為食的,例如喜歡吃金屬的特異細菌。綜合這兩步分析,最終他們確定是自來水中的微生物氧化了錳單質。傑瑞德團隊的實驗首次證實了自來水中的微生物會氧化錳,這可以解釋發生在許多自來水供應系統中的現象。
  • 地球是一個巨大「生命體」,它有自己的意識,人類是地球上的細菌?
    在地球上生活著各種各樣的生命,小到一個細菌、大到藍鯨都是生命體,但是這些生命體都不是獨立的,而是他們之間都存在密切聯繫的,比如細菌會寄生在蝌蚪身上,蝌蚪被小魚吃掉後,細菌就變為寄生在小魚身上,而當小魚被大魚吃後,細菌又來了大魚身上,大魚被鯨魚吃之後,最終細菌一直寄生在鯨魚身上,因為鯨魚沒有天敵,除非鯨魚死亡,然後細菌幫助鯨魚分解屍體,最終細菌又回到了自然,從這裡我們是否可以看到一個規律,就是在自然界中毫不相關的兩種動物竟然存在這麼密切的東西
  • 科普:是誰製造的氧氣,氧氣到底是從何而來?
    氧氣瀰漫在地球的大氣層中,大氣層的空氣密度隨著其高度而逐漸下降,也就是越遠離地面空氣越稀薄,同理,空氣中的氧氣含量也就越低。去過高原的人往往會有這種體會,在海拔幾千米的高原或是山峰上,呼吸會變得很困難,這就是因為空氣中的氧氣含量下降所造成的缺氧症狀。那麼有人或許會問,是誰製造的氧氣,氧氣到底是從何而來呢?
  • 黃土高原上的黃土從何而來?至今仍在爭論不休!
    北京中山公園裡,有一個社稷壇,壇上裝飾著五色土,由青、 黃、白、赤、黑五種顏色的土壤鑲嵌而成。這是我們祖先對我國土壤分布的粗略分類。這五種土,居中的是黃土,這是中華民族起源之地——黃河流域廣泛分布的一種土壤。我國是黃土分布最廣的一個國家。黃土,色黃褐,實際上是顆粒均勻的、砂粉質的黃色塵土物質,一般由易溶解的鹽類和鈣質結合組成,比較鬆散,遇水後極易崩解。
  • 生命的「跗骨之蛆」——病毒,它們到底從何而來?
    對生物演化有一定了解的人都知道,任何兩種動物向上追溯都可以找到共同的祖先,例如人類和黑猩猩的祖先是森林古猿,甚至是相差甚遠的犬科和貓科也是由共同的祖先演化而來,在長達數十億年的生物演化史中,進化的方向千差萬別,可是向上追溯我們總可以找到相似之處,可是病毒在地球上就像是一個意外。
  • 地球上的土是如何形成的?並不是開始就有的,與它的出現有關!
    地球上的土是如何形成的?並不是開始就有的,與它的出現有關!土壤是地球上最為常見的物質,房屋的建造與土壤息息相關,在大多數人的認知當中,土壤是取之不盡用之不竭的,你可知道它是如何在地球上形成的嗎?地球作為太陽系當中的一顆行星,因為生命的出現讓它成為了最為特殊的一個。
  • 擁有藍色血液的生物,為人類作出了巨大貢獻,如今卻成了瀕危物種
    我們地球上最原始的生命誕生於大約40億年前,從此之後,生命就在地球上開枝散葉,然而地球對生命並不是一直都那麼友好,我們都知道,在過去的日子裡,地球上總共發生了5次物種大滅絕事件,事實上,在這些大滅絕事件之間,還穿插著很多中小型的滅絕事件,難以計數的物種都因此從地球上消失,而如今地球上存在的每一個物種,無疑都是非常幸運的。
  • 剁手後,如何優雅地吃土?_湃客_澎湃新聞-The Paper
    一包「秀色可餐」(並不能吃)的膨潤土 | Eevee拍攝「吃土」,得講究但是作為常年吃土的專業人士,在吃土這件事上,必須得扳回一城,剁手可以輸,但吃土不行,而且要吃得優雅,吃得明明白白。它們才是土壤精華中的精華,吃土大餐中的靈魂主角,讓你一吃土就停不下來的撓人小妖精。猜猜看,一勺下去,多少個靈魂會被你吃進肚裡 | Yuki拍攝看不見的「佐料」:單細胞生物從數量上來說,細菌、真菌這兩大類微生物在土壤裡佔有絕對的優勢,每克土中就有約幾十億個細菌[2]。
  • 有關地球的十個未解之謎,實在令人太震撼!
    科學家們並未對這一巨型碰撞理論進行普遍審查,因為其中一些細節尚未證實為真。例如,地球和月球的化學組成成分是如此相似以至於這暗示了月球其實來源於地球,而非一次單獨的撞擊所致。然而其它模型表明,快速旋轉的年輕地球在撞擊過程中可能噴射了大量的熔巖,從而形成了化學組成成分相似的月球。3、生命從何而來?
  • 地球上的生命從何而來?人類能出現在地球上,可能並不是巧合
    他認為地球上生命誕生所需要的元素存在於整個宇宙,它們隨著小行星與彗星散播,當這些元素以隕石的形式同時聚集到同一個星球時,生命誕生的基礎就形成了。而科學家在地球巖層同位素測定中也發現,某些地方巖層中硒的同位素特徵,與太陽系邊緣的隕石相匹配。
  • 困擾人類多年的謎題被揭開,「吃土細菌」是功臣
    大量的有機物、水分、空氣和微生物等存在於土壤之中,地球上越是肥沃的土壤,它為植物提供的能量也就越充足,植物的長勢也就越好。從泥土形成的過程來看,泥土的誕生一共分為三個步驟,分別是巖石的風化階段——幼土的形成階段——成熟土壤的誕生階段。