九年级化学知识点总结

題目:洞穴中微生物的多樣性哎！下面幹嘛？-洞穴中微生物的多樣性參考資料？通順前言在研究代謝的多功能性，微生物生態學家往往側重於那些微生物生長在極端的溫（怎麼跟第二行一樣）在研究代謝的多功能性，微生物生態學家往往側重於那些可生長在極端溫度、滲透壓、壓力、pH值的微生物;不過，這些物理性的設定往往使微生物處於高能量的環境中，但絕大多數的微生物物種並非處於這種積極有利的設置，它們普遍存在於極接近飢餓、營養貧乏的狀態。對於這些在海洋、沉積物、地底等缺乏營養的條件，研究人員正試圖了解這些不同之微生物物種如何在此種條件下生存。在過去十年間，洞穴微生物已成為各領域研究的項目，例如微生物學家、地質學家、化學家，以解決關於微生物代謝和生物地球化學等具有挑戰性的問題，該研究還有助於土地管理者認識到微生物在洞穴的生態系統之重要性，進一步保護洞穴環境。地下環境的營養貧乏狀態不像其他養分被剝奪的環境，洞穴是很容易獲得這種狀態的。在山洞裡進行微生物的研究除了需要適當的培訓，通常還需要簡易的設備：安全帽、手電筒及繩索。缺乏陽光和地表能源攝取的洞穴，只有有限的能源輸入。儘管洞穴處於極端營養貧乏的狀態，但它們所包含的生命多樣性卻是非常豐富的，研究者發現每公克的岩石上微生物數量已接近106個細胞。這種極端營養貧乏狀態使，洞穴成為一個研究微生物適應飢餓的理想環境。在美國，已經有超過五萬個已經確定的洞穴系統，單在田納西州就有7000個。美國也有5個洞窟超過100英里的長度。一旦經過確定，學者會紀錄洞穴系統的詳細地圖，並試圖保護他們免受破壞、污染和被偷取礦物。因為這些努力，許多洞穴系統保留幾近原始的條件。直到1990年代初期，很少發表有關洞穴的微生物。調查人員認為，大部在山洞分的微生物物種是由空氣流、人類活動，或昆蟲攜帶來的。微生物群落在附近飢餓營養的適應條件我們的研究是面向了解代謝過程，讓微生物群落和單一微生物物種生存在不利獲得養分有限的條件。我們首先需要研究處於很深的山洞，沒有明顯的能量投入。雖然我們預期找到貧瘠營養物種的有限多樣性，我們的初步篩選系統發育與16SrRNA基因序列，確定了不同的多種細菌。該細菌群落獲得能源的幾種手段，包括打破表面產生的複雜的芳香族化合物;代謝揮發性有機物，大氣中二氧化碳和氮;也氧化減少金屬內部的岩石洞穴。因此，在非生命的環境，洞穴供應混合勉強可感知的能源來源，以維持一個多樣化的生態系統。之後，在其他的洞穴重複這些系統發育的研究，結果也發現具有多種的菌群。而根據生態和競爭力的排斥，認為多品種將不會並存時，他們都需要一種有限的資源。不過，對這種高多樣性，且極端飢餓的條件下，耶魯大學G.EvelynHutchinson在六十年代，提出了以下假說。圖一.假設性的微生物系統中能源和養分流動的高低模型：(A)此圖為古典的能量流金字塔;能量初級產品生產者固定(C)，而流入群落。(B)此圖為微生物群落在洞穴系統中的能量流。物種A、C和f，將能量攝入，而提供能量給其他的物種，所以共生現象為這些過程的基礎。因為有限的，複雜的化學養分進入洞穴系統，極少數微生物物種有能力的適應一切必要的攝取和代謝反應，以支持生長。為了克服這個限制，菌群對資源的競爭開始以共生的現象存活下去，如生物膜群落。這樣的假說在微觀層面上是可能的。為解決這一假說，我們正進一步對微生物的生活和代謝性能在洞穴系統中積極的研究。微生物代謝活動可培養洞穴中的物種要驗證我們的系統發育概況，我們純化，培養，並進一步地分析了在洞穴環境裡的物種，藉由調整營養培養基，化學條件，我們可以培養較高的多樣性的洞穴細菌物種。我們的系統發育概況包含廣泛的多樣性，包含了Alphaproteobacteria，Betaproteobacteria，Gammproteobacteria，Firmicutes，Actinobacteria。我們從洞穴收集到的細菌增長超過了400個品種，而目前83個種已經確定代表27個不同的屬。這些83個種，有40個似乎是無法培養出的物種（但基於16SrDNA的基因序列片段，顯示89-97％的相似度，而已知該物種），而我們正致力於證實這些新穎的物種代謝性能。早期的表現型(phenotype)顯示，其代謝包括有能力修復氮，代謝複雜的芳香族化合物。如果微生物物種在山洞裡必須進行合作，獲得貧乏的營養和能量的來源，那麼，研究單一菌落，如何得到這些群落的代謝功能是適得其反。為了克服這個限制，我們分離培養的微生物從這樣的環境，加入洞穴中的營養物質和能量的來源，而我們確定了一組細菌物種的蒸餾水不能單獨生長。洞穴地理學圖二、微生物物種適應洞穴與礦物。一些對這些經由重塑礦物結構的洞穴的牆壁，地面，和天花板-例如，透過speleothems形成鐘乳石和石筍。藉由土壤以上的山洞使水過濾，就變成飽和CO2，創造一個弱碳酸與石灰石岩石反應，解散CaCo3.當這些水蒸發到窯洞的空氣中時，形成CO2氣體和溶解的沉澱碳酸鈣。許多與洞穴相關的異營細菌，包括亞碳酸鹽岩，如球霞石（μ-碳酸鈣）。微生物從這些礦物物種孤立出可以產生類似晶體。此外，一些微生物物種幫忙形成碳酸鈣中有組織礦化的細胞表面，減少了當地水的飽和指數。而微生物物種必須新陳代謝，促使碳酸鈣沉澱作用，鈣離子在這個過程中仍然頗有爭議。儘管如此，在自然資源yagrobiología研究所的Sanchez-Moral，表明異營種消耗少量的二氧化碳可以觸發這些過程。當微生物誘導沉澱碳酸鈣，他們則被困在該礦產中。雖然埋沒使得微生物細胞有可能確定交存，它沒有解釋如何適應這規定和任何選擇性的優勢。然而，碳酸鹽岩中重要的緩衝新陳代謝作用，使許多這類物種，即使是被碳酸鈣沉澱也可以迅速擴散到附近的碳酸鹽岩中。圖三、（上圖）某碳酸鹽岩洞穴碳酸鹽，被稱為moonmilk，與奶油乳酪一樣的阿爾塔米拉洞窟。（下圖）moonmilk的形成示意圖，透過微生物解散的結合，並重新沉澱岩石碳酸鈣。該洞穴碳酸鹽，所謂moonmilk（圖三），透過一系列階段形式的基礎上，拓撲結構和分佈的纖維晶體，胞外聚合物（EPS），和微生物，根據JuanCarloscañaveras，CesareoSaiz-Jimenes，和他們的同事們也是在自然資源yagrobiología研究所。過程中開始與微生物的複製和增長，創造一個網絡分支絲狀菌。然後所產生的鈣化的微生物菌絲體單晶棒，發展成為一個網絡的菌絲纖維晶體和EPS。下一階段，纖維的成長，直到他們崩潰，根據自己的體重，之後新的微生物生長產生更多的纖維，形成了地殼來分離water-rich，微小環境為進一步微生物向外生長（圖三）。我們已觀察到的其他代謝結構，微生物物種及其礦產的環境的相互作用。舉例來說，我們確定了一個不尋常的生物膜群落浮動在一個50°C時sulfidic溫泉池。這些生物膜，形成一個biogenically沉澱CaSO3（石膏）晶體。這種高度的可溶性礦物活躍的密度，使這些微生物墊浮在水氣界面，讓硫化物和氫氧化能量代謝，而微生物生物膜和EPS，防止水從溶解礦物。申請考古洞穴提供沒有陽光和減少有機碳的地方，為維護各種各樣的考古資料，從人骨到死海古卷。然而，發現沿牆壁阿爾塔米拉洞窟在15000年歷史的舊石器時代的畫影響微生物物種的完整性的。分析這些微生物物種表明，人類改變了他們的社區的結構和活動，使他們能夠殖民顏料的壁畫。人工照明，身體的熱氣，增加的二氧化碳和水分，呼吸等這些不利影響。這樣的結果，導致官員在阿爾塔米拉洞窟建造一個博物館，其中包括一個副本的繪畫作品。因為這是1.5萬年前，基於對考古和地質資料，副本描繪了窯洞，讓遊客體會到什麼洞穴同時避免進一步的入侵。這樣的結果是幫助別人管理，以保障類似的古代藝術作品，如1200年-年歲的瑪雅象形文字Najtunich在危地馬拉洞穴。在這裡，當地社區的改造附近的一個洞穴成為一個翻版，Najtunich前，很多遊客訪問了該地區，從而保護古代藝術品，以微妙的微生物平衡，在這樣的窯洞為基礎的系統。我們感謝許多研究穴窟的人的協助。我們也感謝DavidBunnell和KennethIngham提供照片和Diananorthup，CesareoSaiz-Jimenez和JohnSpear在編寫該手稿，提供的寶貴意見。這像是同學該寫的話？！