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聽古代微生物講述海洋的故事
青島海洋發(fā)展網(wǎng)
2021-06-24 18:14

說到海洋,你也許會(huì)想到群游的魚、像小山一樣的鯨、美麗的大白鯊、悠閑的海龜,以及由珊瑚和海草建造的海底森林等。這些生命與我們共享同一個(gè)星球,構(gòu)建了一幅豐富多彩的海洋生命藍(lán)圖。古代微生物在海洋這個(gè)巨大的生態(tài)系統(tǒng)中,扮演著舉足輕重的角色,它們譜寫著海洋最真實(shí)的傳記。

地球最早的“居民”

人們常說,海洋是孕育地球生命的搖籃。的確,海洋微生物是地球上最早出現(xiàn)的生命形式。早在37億年前的地層中,就出現(xiàn)了一些保存得十分精美的管狀細(xì)菌。發(fā)現(xiàn)它們的科學(xué)家們認(rèn)為,這可能是一些通過將二價(jià)鐵離子氧化成三價(jià)鐵來獲得能量的鐵細(xì)菌。

首位氧氣“生產(chǎn)者”——藍(lán)細(xì)菌

在地球生命起源后的20億年里,海洋微生物都是地球生物圈的主要居民,其中最為著名的一類當(dāng)屬藍(lán)細(xì)菌。

藍(lán)細(xì)菌又被稱為藍(lán)藻或藍(lán)綠藻,它們是一類能夠進(jìn)行產(chǎn)氧光合作用的原核生物。無論是在地質(zhì)歷史時(shí)期還是在現(xiàn)代的海洋中,藍(lán)細(xì)菌都有著廣泛的分布。藍(lán)細(xì)菌起源于至少25億年前,在元古宙(距今25億到5.4億年)長(zhǎng)達(dá)10多億年的藍(lán)細(xì)菌“黃金時(shí)代”里,它們一直都是地球生物圈的主導(dǎo)類群,也是當(dāng)時(shí)最主要的初級(jí)生產(chǎn)者。

在元古宙之初,地球上幾乎沒有自由氧氣,海水中也極度缺氧,完全不適合現(xiàn)代地球上這些后生生物類群生存。藍(lán)細(xì)菌作為那個(gè)時(shí)代唯一的產(chǎn)氧光合生物,通過在海洋中建造巨量的疊層石礁,將大量二氧化碳固結(jié)到了巖石中,同時(shí)又釋放出大量的氧氣。一開始,生產(chǎn)出來的氧氣一排放出來,就會(huì)馬上與海水中的還原性物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)被消耗掉。但是隨著時(shí)間的推移,海洋中的還原性物質(zhì)逐漸被氧化得所剩無幾,被改造成了一個(gè)“氧化態(tài)”的海洋,甚至在大氣圈中也累積了高達(dá)21%含量的自由氧,為現(xiàn)代生物圈的建立鋪平了道路。

如今的地球已經(jīng)被多樣的陸生植被裹上了綠裝,就連海洋中也出現(xiàn)了大片的海草床,但是即便如此,海洋微生物仍然是地球生物圈的“供氧大戶”,生物圈每年生產(chǎn)的氧氣里,有將近一半是由海洋中的藍(lán)細(xì)菌貢獻(xiàn)的。

守護(hù)海洋生態(tài)系統(tǒng)的“鑰匙”

了解海洋微生物的歷史讓我們更明白它們對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)行的重要性。海洋微生物的種類非常多,生活習(xí)性各異,而且增殖快、適應(yīng)力強(qiáng)。因此,從地球的兩極到赤道,從溫暖的海水表層到馬里亞納海溝深處,都充滿了它們的身影。海洋微生物的新陳代謝活動(dòng)所產(chǎn)生的影響非常大,它們?yōu)楹Q髣?dòng)植物的生存提供了良好的環(huán)境和資源保障,對(duì)于調(diào)節(jié)和維持地球生態(tài)系統(tǒng)的平衡起著非常重要的作用。所以,海洋微生物被稱作守護(hù)海洋生態(tài)系統(tǒng)的“鑰匙”。

說到這里,你也許會(huì)產(chǎn)生一個(gè)困惑:既然海洋微生物是保障海洋生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)行的大功臣,為什么海洋中還會(huì)爆發(fā)赤潮這樣的災(zāi)害事件呢?其實(shí),赤潮是一種非常常見的自然現(xiàn)象,也是一個(gè)動(dòng)態(tài)的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行自我調(diào)節(jié)過程中的正?,F(xiàn)象。在赤潮中,部分微生物類群在海洋中快速增殖,會(huì)破壞海洋原有的生態(tài)結(jié)構(gòu),引起海洋動(dòng)物們大規(guī)模窒息或中毒死亡。但事實(shí)上,在經(jīng)常暴發(fā)赤潮的海域中,生態(tài)系統(tǒng)仍然在有效運(yùn)行。

然而,由于近年來受到人類活動(dòng)的影響,赤潮現(xiàn)象有加劇的趨勢(shì):人類將大量的生產(chǎn)生活廢水排入海洋,直接導(dǎo)致海水富營(yíng)養(yǎng)化,微生物爆發(fā)增殖產(chǎn)生赤潮,這已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了生態(tài)系統(tǒng)在短期內(nèi)進(jìn)行自我調(diào)節(jié)的能力范圍,赤潮也就會(huì)嚴(yán)重威脅到生態(tài)系統(tǒng)以及其他生物的生存。

保護(hù)海洋環(huán)境不只是要保護(hù)某一個(gè)物種,更是要保護(hù)以微生物群落為基礎(chǔ)的生態(tài)系統(tǒng)的平衡。這樣做的重要意義之一是為我們?nèi)祟愖陨砭S持一個(gè)穩(wěn)定的生產(chǎn)與生活環(huán)境,讓人類能與自然互利互惠,和諧共處。

來源:知識(shí)就是力量雜志  撰文 / 石敏  中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)

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