چگونه مواد معدنی زیستی یک سنگ قدم برای تحقیقات مربوط به تغییرات آب و هوایی هستند

آب و هوای در حال توسعه: اسمیتسونیان چیزی بیش از نمایشگاه ها و آثار مشهور در جهان است. این سازمانی است که به درک چگونگی اطلاع رسانی گذشته به حال و آینده اختصاص یافته است. هفته ای یک بار ، ما به شما نشان خواهیم داد که چگونه هفت بخش تحقیقاتی موزه ملی تاریخ طبیعی از تغییرات آب و هوایی گذشته درس می گیرند و آنها را برای قرن 21 و بعد از آن به کار می برند.

مواد معدنی به دلیل منشأ زمین شناسی شناخته شده اند ، اما به طور انحصاری توسط زمین تولید نمی شوند. برای بیش از 3.5 میلیارد سال ، موجودات زنده نیز قطعات جامد خاص خود را ایجاد کرده اند: مواد معدنی زیستی.

“مواد معدنی اسکلت ، پوسته و جامدات بسیاری از اشکال حیاتی را تشکیل می دهند. استخوان های ما مواد معدنی بیولوژیکی هستند و به لطف آنها می توانیم راه برویم و حرکت کنیم. “

مواد معدنی زیستی علاوه بر کمک به ارگانیسم ها از بسیاری جهات به عملکرد آنها ، حاوی اطلاعات کلیدی در مورد محیط آنها هستند. مطالعه ساختارهای شیمیایی در مواد زیستی می تواند سرنخی از تغییر آب و هوای زمین در طول زمان را نشان دهد.

“گذشته کلید حال و آینده است. اگر بتوانیم بفهمیم که مکانیزم های تولید بیومینراسیون چگونه کار می کنند ، می توانیم از آنها به عنوان قوانین کلی برای مطالعه آینده استفاده کنیم. “

بلوک های ساختمانی

معمولاً ارگانیسم ها به دلیلی مواد معدنی زیستی تولید می کنند. گاهی اوقات این هدف در زمان از دست می رود ، مانند مورد از مواد معدنی مغناطیسی غول پیکر متحجر. در سایر مواقع ، برای دانشمندان آسان تر است که تعیین کنند چرا گونه ای از بیومینراسیون استفاده می کند. این امر در مورد استروماتولیت ها ، سنگ های لایه ای که توسط جوامع باکتریایی در آب های نسبتاً کم عمق ایجاد می شوند ، صادق است. بسیاری از این میکروب ها که استروماتولیت را تشکیل می دهند انرژی خود را از نور خورشید می گیرند.

اریکا سووساری ، دانشجوی دکترای دپارتمان علوم معدنی موزه ، گفت: “استروماتولیت ها در طول تاریخ زمین تشکیل شده اند و یکی از اولین شواهد فسیلی حیات در کره زمین است.” “آنها مدتهاست که وجود دارند که درک آن دشوار است.”

اگرچه امروزه استروماتولیت ها نادر هستند ، اما آنها مواد معدنی زیستی را به همان روشی که میلیاردها سال پیش تولید می کنند ، ایجاد می کنند.

سووساری گفت: “اجتماعات میکروبی که استروماتولیت ها را می سازند چیزی شبیه” کپک “ایجاد می کنند که جامعه را در برابر اشعه ماورا بنفش خورشید و سایر فشارهای محیطی محافظت می کند که می تواند باعث آسیب سلول شود.” “علاوه بر آنچه باعث ایجاد بیومینرال می شود ، بسیار چسبناک است و غالباً لجن را در ستون آب به دام می اندازد.”

همانطور که باکتریها همچنان اطراف خود را با مواد معدنی ایجاد شده و در “مگس” ایجاد شده می پوشانند ، باید از این سایه ها خارج شده و به سمت بالا رشد کنند تا به خورشید برسند و به فتوسنتز ادامه دهند. همانطور که انجام می شود ، این لایه های انباشته شده به صورت نوارهای منفرد جمع می شوند و سیمان می شوند که شبیه دسته های نازک پنکیک هستند.

سووساری گفت: “این جوامع به مرور زمان با سازه های چند لایه ساخته شده از بستر دریا در حال رشد هستند.” “ساختار متفاوت است ، بنابراین وقتی استروماتولیت ها را در پرونده سنگ یافت می کنید ، می دانیم که زندگی در گذشته بوده است.”

استروماتولیت های باستانی نه تنها برای آنچه که می توانند در مورد گذشته نشان دهند مهم هستند. آنها همچنین نشان می دهند که این میکروب ها برای میلیاردها سال چگونه مقاومت کرده اند.

اگرچه غیرمعمول است ، اما امروزه استروماتولیت های مدرن در محیط های شدید وجود دارند و در مکان هایی که موجودات دیگر با مشکل روبرو هستند ، رشد می کنند. به عنوان مثال ، بزرگترین و متنوع ترین استروماتولیت دریایی فعال در جهان دارای شوری دو برابر اقیانوس باز است. سازگاری جوامع میکروبی برای زندگی و رشد در محیط های شدید برای بقا و مقاومت آنها پس از انفجار زندگی در دوره کامبرین حدود 540 میلیون سال پیش بسیار مهم است.

سووساری اظهار داشت: “با تکامل زندگی بالاتر ، جوامع میکروبی سازنده استروماتولیت اغلب از چمن ها می چریدند یا از آن اجتناب می کردند.”

استروماتولیت ها نمونه ای از چگونگی آشکارسازی مواد معدنی زیستی از گذشته زمین است ، اما زمین شناسان همچنین می خواهند درباره آنچه ممکن است در آینده اتفاق بیفتد بیشتر بدانند. در موزه ، آنها این کار را با مطالعه چگونگی تغییر شیمیایی موجودات و مواد معدنی زیستی در حال حاضر انجام می دهند.

تبلور شواهد در مرجان

با پیشرفت تغییرات آب و هوایی ، محیط از روشی که قبلاً نداشته تغییر می کند. این امر به ویژه برای اقیانوس بیشتر صدق می کند. در حال حاضر ، اقیانوس در حال اسیدی شدن است زیرا دی اکسید کربن بیشتر و بیشتر در جو وجود دارد که آن را جذب می کند.

برای حیوانات دریایی مانند مرجان ها که از بیومینراسیون برای ساخت صخره ها استفاده می کنند ، اسیدی شدن اقیانوس ها خبر بدی است. مرجان یک ماده معدنی بیولوژیکی ساخته شده از یک ماده معدنی کربناته به نام آراگونیت را آزاد می کند که با آب و اسیدیته بالاتر سریعتر حل می شود. با افزایش اسیدی شدن اقیانوس ها ، ساختارهای صخره ای فرسایش می یابند. کشف این مهم است ، زیرا صخره های مرجانی پناهگاهی امن برای حیوانات دریایی است.

با نگاهی به اسیدی شدن شیمی اقیانوس ها ، فارفان می تواند با مشاهده چگونگی تغییر بلورهای صخره ها ، پیش بینی کند که ممکن است در آینده واکنش نشان دهند.

“مانند حلقه های درخت ، مرجان ها با گذشت زمان به صورت لایه لایه رشد می کنند. فارفان گفت: با تجزیه و تحلیل املاح معدنی و شیمیایی این لایه ها می توان درک کرد که محیط های گذشته اقیانوس چگونه بوده است.

زیست مواد معدنی صخره ای مخزن اطلاعات مربوط به واکنش در برابر تغییرات محیط است. داده های موجود در آنها می تواند برای بهبود پیش بینی های آب و هوای جهانی و دریاهای دریایی در سالهای آینده استفاده شود.

فارفان گفت: “محیط بر ساختارهای بلوری و شیمی تأثیر می گذارد ، بنابراین تحقیقات کریستال می تواند در مورد محیط زیست به ما بگویید.”

کلیدهای زیست مواد معدنی برای آینده

زیست معدنی سازی مکانی است که گذشته و حال بهم می پیوندند. مواد معدنی زیستی تصاویری از محیط اقیانوس ، شرایط جوی و نوسانات زیست کره در طول زمان است.

لاسکو گفت: “وقتی دیدیم که متغیرهای مختلف چگونه رفتار می کنند ، می توانیم مدل های اقلیمی را به طور بالقوه آگاه کنیم تا بفهمیم در صورت ادامه برخی روندها در آینده چه اتفاقی می افتد.”

مطالعه این مواد می تواند به زمین شناسان کمک کند تا در مورد چگونگی تغییر شکل زمین در دهه های آینده توسط تغییرات آب و هوایی بیشتر بدانند.

“ما دما ، فشار و شرایط فیزیکی در اقیانوس داریم که برای تولید مواد معدنی مهم هستند. فارفان گفت: “هنگامی که ما بفهمیم چگونه چیزهایی از قبیل این موارد بهم پیوسته اند ، پس می توانیم فکر کنیم که این برای تغییر آب و هوا در آینده چه معنی دارد.”

در 29 آوریل برای داستان بعدی در مجموعه “آب و هوا در حال تحول” تماشا کنید. ما به شما نشان خواهیم داد که چگونه محققان گروه پالئوبیولوژی موزه از فسیل های گیاهی استفاده می کنند. آب و هوای گذشته زمین را بازسازی کنید و امروز در مورد تحقیقات تغییر اقلیم اطلاع دهید.

داستان های مرتبط:
یک روش جدید برای مطالعه فسیل های مغناطیسی می تواند به کشف ریشه آنها کمک کند
شهاب سنگ های قطب جنوب درباره پیدایش زمین به ما چه می گویند
دانشمندان را با استفاده از فسیل ها برای پیش بینی انقراض آینده بشناسید
یک سیارک چه چیزی می تواند در مورد زمین باستان به ما بگوید
با دانشمندی در حال بازسازی دمای گذشته اقیانوس باشید