Цветение микробного сообщества в системе экстремальных вулканических озер Эдиакарского региона.

Sep 17, 2023

Том 13 научных докладов, номер статьи: 9080 (2023) Цитировать эту статью

102 доступа

Подробности о метриках

Древние водные отложения являются важным архивом для изучения ранней микробной жизни и типов окружающей среды, в которой они процветали. Недавно охарактеризованные микробиалиты Амане Тазгарт в Анти-Атласе, Марокко, представляют собой редкое и хорошо сохранившееся неморское месторождение, образовавшееся в условиях щелочного вулканического озера в эдиакарский период. Мультипрокси-геохимический инструментарий выявляет доказательства, указывающие на пространственно-временную организацию и последовательность экосистем, связанную с изменением химического состава воды в озере. Это отмечено вековым переходом от холодного/сухого климата, гиперсоленого щелочного термофильного и бескислородного-кислородного сообщества к стабильному состоянию теплого/влажного климата, полностью насыщенного кислородом пресной и солоноватой водной экосистемы, в которой преобладают кислородные строматолиты. Экстремальные концентрации растворенного мышьяка позволяют предположить, что этим полиэкстремофилам необходимы надежные механизмы детоксикации, чтобы избежать токсичности мышьяка и дефицита фосфатов. Мы предполагаем, что самоподдерживающиеся и универсальные бескислородные и кислородные микробные экосистемы процветали в водных континентальных условиях в течение эдиакарского периода, когда сложная жизнь развивалась одновременно с повышением содержания кислорода в атмосфере.

Известно, что современные водные микробные экосистемы образуют отдельные пространственно-временные сообщества с геохимическими градиентами1,2,3, которые имеют тенденцию осаждать диагностические биогенные минералы, такие как карбонаты, оксиды железа и пирит3,4,5,6,7,8,9,10 ,11,12. Геохимическая характеристика этих микробных сред обитания связывает распределение нормализованных по сланцам редкоземельных элементов (РЗЭ), иттрия (Y) и редокс-чувствительных микроэлементов с преобладающими окислительно-восстановительными условиями окружающей среды, химией и отложением полезных ископаемых11,13. В частности, структура РЗЭ, нормализованная к постархейским австралийским сланцам (PAAS), отмеченным легким истощением РЗЭ, отрицательными аномалиями церия (Ce) и слегка положительными аномалиями лантана (La), а также высокими отношениями Y к гольмию (Y/Ho), в совокупности отражают насыщенные кислородом современные состояние морской воды14; и в некоторых случаях неморские водные экосистемы, находящиеся под влиянием повышенной щелочности15. Фактически, четкая связь фракционирования РЗЭ + Y (REY) с концентрацией растворенных карбонат-ионов служит ценным инструментом для реконструкции тенденций щелочности, особенно в ограниченных водных экосистемах15.

С другой стороны, относительное содержание европия (Eu) часто связано с обогащением гидротермальных флюидов, полевым шпатом и диагенезом16,17. В то время как отрицательные аномалии Eu могут отражать первоначальный состав водной среды, из которой образовались известняки16, а аномалии La, гадолиния (Gd) и Y — явления минерального комплексообразования, уникальные для гидросферы18. Таким образом, на основе систематики REY часто выводятся достоверные, незагрязненные химические свойства морской, устьевой и озерной воды.

Различные геохимические показатели палеосолености, использующие соотношения микроэлементов в массивных аргиллитах, являются одними из наиболее популярных. Они основаны на наблюдении, что некоторые нечувствительные к окислительно-восстановительному воздействию элементы имеют относительно более высокие концентрации в морской воде, например, B, Y и Sr, или в пресной воде, например, Ga, Ho и Ba, в пересчете на соленость19,20,21. ,22,23,24. Кросс-графики элементов позволяют оценить ожидаемые исходные уровни солености для каждого прокси: (1) B/Ga > 6 типично для морской фации, 3–6 для солоноватости и < 3 для пресной воды20,23; (2) Sr/Ba > 0,5 характеризует морские отложения, 0,2–0,5 – солоноватость, < 0,2 – пресные воды20; и (3) B/K > 40 мкг/г отличает морские отложения от солоноватых/пресноводных22,25. Кроме того, для оценки палеоструктур используются некоторые геохимические параметры, такие как Ni/Co, Cu/Zn, V/Cr, V/(V + Ni), U, U/Th, аутигенные микроэлементы и Ce/Ce*. -окислительно-восстановительные условия осаждения26,27,28. Однако29 из-за отсутствия живой биомассы и связанных с ней биосигнатур, которые позволяют сравнительную характеристику современных водных микробных сообществ, существует очень мало доказательств, напрямую связывающих модели сукцессии микробных сообществ с долгосрочными экологическими факторами в протерозойской биосфере. Это привело к значительным трудностям в нашей способности однозначно охарактеризовать и связать микробные процессы со сдвигом геохимических градиентов, нарушениями окружающей среды и геодинамикой в ​​глубинных экосистемах, что еще больше ослабило попытки связать биологическую эволюцию с развитием химии ранней поверхности Земли.