Hol jár a foszfor • Elena Naimark • Tudományos hírek az "elemek" • Geokémia, ökológia

Hol jár a foszfor?

Fluoreszcens röntgensugaras mikroszkóp és fluoreszcens spektrum a British Columbia foszfortartalmú területein. Üledékes foszfor (a piros) elkülönülő, inhomogén módon elosztott, szubmikron méretű részecskéknek tekinthető viszonylag homogén üledékes alumínium (kék) és magnéziumot (zöld). A nagy felbontású röntgenspektroszkópia jellemzői alapján a 147 foszfortartalmú területről vett minták körülbelül fele polifoszfátokat és a többi félpatitot tartalmazott. Kép a cikkből a vita sorántudomány

Az amerikai tudósok meghatározzák a tengeri üledék és plankton foszfor összetevőinek minőségi és mennyiségi összetételét, és megállapítják a természetes körülmények között a foszfor lerakódásának mechanizmusát. Megmutatták, hogy a foszfor – az élet legfontosabb eleme – a mikroorganizmusok részvételével eltávolítják a keringést. Így megerősítették a foszfát-lerakódások biogén képződésének hipotézisét.

A foszfor az élet egyik legfontosabb eleme. A kénnel, a vasal és a káliummal együtt a jelenléte megteremti annak lehetőségét, hogy bizonyos élőhelyeken éljen.Ha a táptalajban kevés foszfor van, akkor nem növekszik a szervezet; a foszfor korlátozása csökkenti az elsődleges termelést (lásd még az Elsődleges termelést is), ami azt jelenti, hogy a biomassza csökken a teljes trofikus lánc számára. Annak érdekében, hogy megértsük a környezet termelési képességét, tisztában kell lennünk a foszfor terheléssel és hitellel, vagyis hogy a foszfor ciklus egy adott helyzetben rendeződik. A foszfor a föld belsejéből földbe jut, földalatti folyadékokkal és vulkáni tevékenységgel. Továbbá, foszfátok formájában (foszforsavszármazékok) élő élő szervezetek hasznosítják. A holt szerves anyag foszforja visszatérhet a ciklusba, de végül átalakul oldhatatlan foszfát csapadék formájában. Az üledékek összetétele oldhatatlan kalcium- és mangán-sók (apatitok). És még lehetetlen megemlíteni, hogy az apatitok a legfontosabb ásványi anyagok, amelyek a vegyipar és a mezőgazdaság nyersanyagokat biztosítanak.

A bióta egy vagy több helyen történő fejlődése a foszforbevitel és a lerakódás arányától függ. A foszfor bevitelének becslése viszonylag egyszerű – felületi lefolyás és a felszín alatti folyadékok.De a foszforos lerakódás mértékének felmérése érdekében jó lenne megismerni a folyamatban résztvevőket és a lerakódás mechanizmusát. Hangsúlyozni kell, hogy meglepő, hogy eddig nem volt határozott megértése, hogy a foszfát kicsapódik a természetben. Elméletileg természetes körülmények között – az ionok, anionok, savasság – foszfor-lerakódás természetes arányával nem szabad előfordulni. Nyilvánvaló azonban, hogy ez történik – de hogyan?

Az Atlanti-óceán grúziai technológiai intézetének, az argonai Nemzeti Laboratórium (Illinois) és a Savannah-i (Grúzia) Scidway Oceanográfiai Intézet amerikai tudományos szakemberei a legfrissebb foszfor technológiát alkalmazták a vízfelszínről az üledékbe egy természetes tengeri környezetben. Ezen a pályán a tudósok megjegyezték, hogyan változik a foszforvegyületek mennyisége és összetétele, és így azonosítják a foszfor jellegének átalakulásának kulcspontjait. A munkájuk során alkalmazott technikák rendkívül érzékenyek a nagy felbontású fluoreszcens röntgensugárzásra, amely lehetővé teszi, hogy megnézze (valóban színesben legyen!) A különböző foszforvegyületek eloszlási mintázata,valamint a foszforral végzett rendkívül érzékeny elektrodialízis, amellyel a foszforvegyület mennyiségét pontosan becsülhetjük.

A munkát a kanadai British Columbia tartományban hajtották végre a Vancouver-sziget öblében, ahol plankton, víz és üledék mintákat vettek. A mintavétel során – 2007 áprilisában – megfigyelték a diatomiák virágzását. Skeletonema. Ezek az egysejtűek, mint szinte minden mikroorganizmus, polifoszfát granulátumokat gyűjtenek a sejtjeikbe – az úgynevezett szeszélyes granulátumokat. Ezekben a granulátumokban a sejt teljes foszforának akár 30-40% -át halmozhatjuk fel. A polifoszfátok olyan foszforsavmaradékokból származnak, amelyeket a sejt az energia felhasználásával vesz a környezetből. A sejt polifoszfátokat használ fel foszfor tartalékforrásaként az energiamolekulák építésére.

Így a foszfátkoncentráció első pontja a volutin granulátumok a sejtek belsejében. A kutatók megmérték a polifoszfátok mennyiségét a vízben és a belső diatomiákban, és kiderült, hogy a tengervízben lévő polifoszfátok nagyrészt sejtaktivitásból származnak.Az alulról lehullva és leesve a sejtek átviszik a polifoszfát granulátumokat az üledékbe. A sejtek szétesnek, és a szubmikron méretű volutin granulátumai (vagy szemcséi) az üledékben maradnak. A kutatók röntgen-spektroszkópiát használtak fel: a polifoszfát szemcsék mérete az üledékben 0,5-3 mikron, azonos méretű és volutin granulátumok az élő sejtekben. Mivel a polifoszfátok nagyon rosszul oldódnak fel a tengervízben, soha nem térnek vissza a vérkeringésbe. Az üledékben levő polifoszfátok életciklusa – mint az üledékes rétegek tanulmányozása során kiderült – legalább 60 év.

Mindazonáltal a vízben, algában és az üledék felületén a polifoszfátok mennyiségének egyensúlyi számítása azt mutatta, hogy egy bizonyos mennyiségű polifoszfát még mindig eltűnik valahol. Nem valószínű, hogy ez a hiány összefügg az élő sejtek újrafelhasználásával. Végtére is, az élő diatomi sejtek csak intracelluláris polifoszfátot használhatnak fel, de nem extracellulárisak. Sokkal valószínűbb, hogy az üledékben lévő polifoszfátokat fokozatosan apatitákká alakítják. A tudósok képesek voltak regisztrálni az üledékben átmeneti, enyhén kristályosodott apatitot. feltehetőenez a polifoszfát granulátum lesz a szubsztrát vagy a mátrix, amelyen az apatit kristályosodása megkezdődik, fokozatosan geológiai időskálán, ami apatiti klaszterek kialakulásához vezet.

Így az amerikai tudósok természetes körülmények között képesek voltak kimutatni a foszforitok biogén képződésének lehetőségét és mértékét, valamint rávilágítani arra, hogy a foszfor a bolygó keringéséből származik. Az amerikai szakértők szerint a diatómák koncentrálják a foszfort, átviszik az oldhatatlan formába és átvisznek az üledékbe. Továbbá a tengervíz geokémiai folyamata fokozatosan apatiták kialakulásához vezet. A folyamat globális természetét a diatomiák világméretű eloszlása ​​hangsúlyozza.

A Hovsgol-tó (Mongólia) foszforitjai fosszilizált cianobakteriális szálakból állnak. Ez egy nagyon komoly érv a foszfát-lerakódások biogén származása mellett. A fénykép a város kedves engedélyével jelenik meg. n. E. A. Zhegallo

Meg kell azonban jegyezni, hogy a fosszilis rekordokban csak a korai kréta már csak a diatomiák jelentek meg.Ugyanakkor sokkal több ősi foszfor-lerakódás és üledék ismeretes, például Mongóliában a korai kambriumi (540 Ma) foszfát-lerakódások a Hovsgol-tóban. De a diatómák nem léteztek akkor!

Amint az a kiadvány végén található hivatkozási listából következik tudomány, az Egyesült Államok szakértői nem ismerik az orosz mikrobiológusok tanulmányait, akik 10-15 évvel ezelőtt tanulmányozták a biogén foszfát kicsapódásának mechanizmusát. Az Orosz Tudományos Akadémia Mikrobiológiai Intézeteinek és az Orosz Tudományos Akadémia Paleontológiai Intézetének tudósai számos publikációban ismertetik a fentiekben ismertetett foszforlerakódás mechanizmusát a polifoszfát koncentrációja a volutin granulátumokban, de nem a diatómák, hanem a cianobaktériumok részvételével. Az új amerikai és orosz tanulmányok közötti különbség az, hogy az előbbi a természetben vizsgálta tárgyát, az utóbbi pedig laboratóriumi kísérletekben. Azonban a laboratóriumi kísérletek mellett az orosz szakértők bizonyították a cianobaktériumoknak az ősi foszfátos csapadékban való részvételét – ez a Hubsugul foszfát-kőzetrétegben található fosszilizált cianobaktériumok felfedezése.

A "diatoma" és a "cianobakteriális" foszfát felhalmozódása az utolsó fázisban különbözik: az első esetben a polifoszfátok lassú geokémiai átalakulása apatitba,a másodikban a táptalaj savasságának változása és a kalcium aktív transzportja a sejtfelszínen. Mindenesetre a biótának a foszforciklusban való részvétele mindeddig egyértelműen alulbecsült, különösen, ha figyelembe vesszük a polifoszfát reakciók szélsőséges antikvitását az élő sejtekben. Sőt, még a legősibb propionikus baktériumok közül a polifoszfátok a sejtekben felhalmozódnak.

forrás:
1) Julia Diaz, Ellery Ingall, Claudia Benitez-Nelson, David Paterson, Martin D. de Jonge, Ian McNulty, Jay A. Brandes. Tengeri polifoszfát: kulcsszereplő a geológiai foszforszekvenálásban // tudomány. 2008. május 2. V. 320. P. 652-655 [DOI: 10.1126 / science.1151751] (a jelentésekben).
2) L. M. Gerasimenko, G. Zavarzin G., A. Yu. Rozanov, G. T. Ushatinskaya. A cianobaktériumok szerepe a foszfát-ásványok kialakulásában // Journal of General Biology. 1999. T. 60. No. 4. P.415-430.
3) I. V. Goncharova, L. Gerasimenko L., G. Zavarzin G.A. Ushatinskaya. Ásványi foszfát mikrotubulusok képződése halofil cianobaktérium Microcoleus chthonoplastes jelenlétében // Jelenlegi mikrobiológia. 1993. V. 27. P. 187-190.

Lásd még:
I. S. Kulayev. Szervetlen polifoszfátok és szerepe az evolúció különböző fázisaiban (a polifoszfátoknak a baktériumokban betöltött szerepe, a legősibb és evolúciós szempontból fejlett) // Soros Journal. 1996.

Elena Naimark


Like this post? Please share to your friends:
Vélemény, hozzászólás?

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: