ИСКОПАЕМЫЕ БАКТЕРИИ И НОВЫЙ ВЗГЛЯД НА ПРОЦЕССЫ ОСАДКООБРАЗОВАНИЯ

    ЭКСПЕРИМЕНТЫ С СОВРЕМЕННЫМИ БАКТЕРИЯМИ И ИХ РОЛЬ В ПРИРОДЕ

Рис. 2. Цианобактерии (нити) и пурпурные бактерии из кембрийского фосфорита Монголии.

    Одновременно с электронно-микроскопическим изучением пород были начаты уникальные исследования по искусственной фоссилизации (литификации) ныне живущих цианобактерий. Эксперименты, проведенные в Институте микробиологии РАН, подтвердили, что цианобактерии, осаждая карбонат или фосфат, фоссилизируются с огромной скоростью. Всего несколько часов требуется для того, чтобы чехлы нитей цианобактерий окаменели. Быстрое окаменение (фоссилизация) бактерий, показанное в эксперименте, объяснило хорошую их сохранность в породах (рис. 3). Ранее предполагалось, что процесс фоссилизации должен быть достаточно длительным. Не имеющие скелетных оболочек организмы должны были разлагаться и поэтому не могли сохраняться в ископаемом состоянии.

    Изучение современных микроорганизмов - широко разветвленная область исследований, которыми занимаются не только отдельные ученые, но и институты [1-3]. Не касаясь практического значения этих исследований для генной инженерии, использования для получения биопродуктов, для очистки промстоков, а также вредного воздействия микроорганизмов на человека, на каменные и металлические конструкции, загрязнение водоемов, несомненный интерес представляет возможность участия микроорганизмов в формировании тех или иных соединений, минералов, пород. Так, например, пурпурные, некоторые зеленые бактерии и цианобактерии накапливают в клетках полифосфат в виде так называемых волютиновых гранул. Некоторые пурпурные серобактерии накапливают в клетках серу. Однако, вероятно, гораздо чаще бактерии не являются элементоспецифическими, а способствуют накоплению тех или иных элементов или соединений как катализаторы или фильтры.

Рис. 3. Фоссилизированные современные цианобактерии.

    Крайне интересными были исследования микробных сообществ в аномальных условиях, вероятно похожих на условия на Земле в архейское и протерозойское время. Это, с одной стороны, мелководные бассейны типа Сиваша, а с другой - условия вокруг терминальных источников. Справедливо предполагалось, что такие микробные сообщества из-за эволюционного консерватизма многих микроорганизмов и сходства условий могут более всего напоминать древние биоты Земли.
    В последние годы исследования ископаемых бактерий приобрели в России и в других странах такой широкий размах, что это направление в палеонтологии получило название "бактериальная палеонтология" [4]. Микробы имеют частично простую морфологию (форму) [2] и с этой точки зрения представляют трудный для изучения объект. Действительно, морфологически это простые шарики, нитки, гантеле- и веретенообразные формы микронной и менее размерности (рис. 4). Основные различия современных микробов устанавливаются на биохимическом уровне. У ископаемых микробов ученые лишены возможности анализировать биохимические особенности.

Рис. 4. Ископаемые бактерии: а - нитчатые (Монголия, нижний кембрий) и б - гантелевидные (Казахстан, нижний кембрий).

     Остаются морфология и, что очень важно, продукты жизнедеятельности: Fe-бактерии образуют породы, богатые окислами Fe, для деятельности анаэробных бактерий, характерно образование пирита (FeS₂) и т.д.    
    Итак, образование многих осадочных пород сегодня можно связать с деятельностью микробов. Для фосфоритов, карбонатов и высокоуглеродистых пород это совершенно очевидно. Однако стало понятным, что и в обычных глинистых породах, особенно если они содержат хотя бы минимальное количество углерода, легко обнаружить фоссилизированные остатки микробов, в том числе цианобактерий. Недавно с этой точки зрения были хорошо изучены вендские породы Приуралья, где в скважинах в обычных аргиллитах обнаружили нитевидные цианобактерии. Аналогичные результаты были получены и по глинистым породам нижнего кембрия Сибирской платформы и Южной Австралии (см. рис. 1, в).
    Вероятно, следует особенно подчеркнуть: исследования древних пород наводят на мысль, что при накоплении глинистых осадков микробы, с одной стороны, могут играть роль организатора транспорта глинистых частиц на дно, а с другой - быть катализаторами образования аутигенных силикатов в слизистых чехлах цианобактерий. Последнее предположение требует дополнительной экспериментальной проверки.
    Некоторое время тому назад казалось, что кроме грубообломочных пород, таких, как брекчии, конгломераты, песчаники, к числу абиогенно осаждающихся можно было бы отнести значительную часть эвапоритов (пород, образующихся в жарких, засушливых областях).
    Во всяком случае считается, что осаждение доломита (CaMg(CO₃)₂) и тем более солей не имеет отношения к деятельности микроорганизмов. Однако известно, что галобактерии растут при очень высоких содержаниях NaCl и оптимальных температурах роста 30-50°С. Отмечен рост галобактерий на поверхности рапы (насыщенного соляного раствора), которая становится красной. Галобактерии образуют в большом количестве каротиноиды. В результате поглощения света этими пигментами повышается температура и ускоряются испарение воды и кристаллизация соли [3]. Можно предположить, что обычные для отложений солей розовые и красные прослои могут быть связаны с периодическим увеличением активности галобактерий.

Следующая страница