Manyetofosil - Magnetofossil

Manyetofosiller bunlar fosil tarafından üretilen manyetik parçacık kalıntıları manyetotaktik bakteriler (manyetobakteriler) ve jeolojik kayıt. Mineralden oluşan en eski kesin manyetofosiller manyetit -dan gel Kretase tebeşir yatakları Güney İngiltere, sağlam olarak kabul edilmeyen manyetofosil raporları Dünya'da 1.9 milyar yaşındaki Gunflint Chert; dört milyar yaşındaki Marslı göktaşı ALH84001.

Manyetotaktik organizmalar prokaryotik, muhtemelen ökaryotik organizmalar tarafından üretilen dev manyetofosillerin yalnızca bir örneği ile rapor edilmiştir.[1] Manyetofosillerin kaynağı olan manyetotaktik bakteriler manyetittir (Fe3Ö4) veya greijit (Fe3S4) hem tatlı su hem de deniz ortamlarında bulunan bakterilerin üretilmesi. Bu manyetit taşıyan manyetotatik bakteriler, oksik - Oksijen seviyelerinin atmosferde bulunanlardan daha düşük olduğu koşulların olduğu anoksik geçiş bölgesi (mikroaerofilik ).[2] Manyetit üreten manyetotaktik bakteriler ve ardından gelen manyetofosiller ile karşılaştırıldığında, grejit manyetofosillerin oluştuğu ortamlar ve korunmuş grejit parçacıklarının manyetik özellikleri hakkında çok az şey bilinmektedir.

Manyetotaktik bakterilerin varlığı ilk olarak 1960'larda Pavia Üniversitesi'nden Salvatore Bellini'nin bataklıktaki bakterilerle aynı hizada görünen bakterileri keşfettiği zaman ortaya çıktı. Dünyanın manyetik alan çizgileri.[3] Bu keşfin ardından araştırmacılar, manyetotaktik bakterilerin fosil kayıtları ve mıknatıslanma üzerindeki etkisini düşünmeye başladılar. tortul tabakalar.

Araştırmaların çoğu deniz ortamlarına odaklandı,[4] bu manyetofosillerin karasal çökeltilerde (karasal kaynaklardan türetilmiş) bulunabileceği öne sürülmesine rağmen.[5] Bu manyetofosiller, tortul kayıt boyunca bulunabilir ve bu nedenle birikme oranından etkilenir. Manyetobakteriyel ve dolayısıyla manyetofosil üretimindeki bir artışla ilişkili olmayan yüksek sedimantasyon bölümleri manyetofosil konsantrasyonlarını büyük ölçüde azaltabilir, ancak bu her zaman böyle değildir. Sedimantasyondaki bir artış, normalde arazi erozyonunun artması ve dolayısıyla demir bolluğu ve besin tedarikinde bir artışla çakışır.

Mıknatıslanma

Manyetospirilli manyetozom zincirleri ile organizma içinde siyah çizgiler olarak belli belirsiz görülebiliyor.

Manyetotaktik bakteriler içinde manyetit ve greijit kristalleri biyosentezlenir (biyomineralize ) adı verilen organeller içinde manyetozomlar. Bu manyetozomlar, bakteri hücresi içinde zincirler oluşturur ve bunu yaparken organizmaya kalıcı bir manyetik dipol sağlar. Organizma, kendisini Dünya'nın jeomanyetik alanıyla hizalamak için jeomanyetik navigasyon için kullanır (manyetotaxis ) ve dikey kimyasal gradyanlar boyunca optimum konuma ulaşmak.

Bir organizma öldüğünde manyetozomlar çökeltilere hapsolur. Doğru koşullar altında, öncelikle redoks koşullar doğruysa, manyetit daha sonra fosilleştirilebilir ve bu nedenle tortul kayıtlarda depolanabilir.[5] Sedimanlar içindeki manyetitin (manyetofosiller) fosilizasyonu, tortu katmanlarının doğal olarak kalıcı manyetizasyonuna büyük ölçüde katkıda bulunur. Kalan doğal mıknatıslanma, oluştuktan sonra bir kaya veya çökeltide kalan kalıcı manyetizmadır.

Paleo göstergeler

Manyetotaktik bakteriler, manyetozomlarda manyetit oluşturmak için demir kullanır. Bu sürecin bir sonucu olarak, artan demir seviyeleri, artan manyetotaktik bakteri üretimi ile ilişkilidir. Demir seviyelerindeki artışlar uzun süredir hipertermal ile ilişkilendirilmiştir.[6] Dünya tarihinde (genellikle 4-8 santigrat derece arasında ısınma dönemi) dönemler. Bu hipertermal olaylar, örneğin Paleosen-Eosen Termal Maksimum ya da Holosen Sıcak Dönemi (HWP), planktonik ve bentik foraminiferlerde artan üretkenliği teşvik etti,[6] bu da daha yüksek sedimantasyon seviyelerine neden oldu. Ayrıca, sıcaklıktaki bir artış (HWP'deki gibi) da ıslak dönemle ilişkilendirilebilir. Bu sıcak ve ıslak koşullar, HWP sırasında buzul sonrası ısınma döneminde artan besin kaynağı nedeniyle manyetofosil üretimi için elverişliydi. Sonuç olarak, bu dönem manyetofosil konsantrasyonunda bir artış gösterir. Araştırmacılar, konsantrasyondaki bu artışı kullanarak, manyetofosilleri Dünya tarihinde nispeten yüksek (veya düşük) sıcaklıkların olduğu bir dönemin göstergesi olarak kullanabilirler. Bu kayaların tarihlendirilmesi, bu iklim değişikliğinin zaman periyodu hakkında bilgi sağlayabilir ve diğer kaya oluşumlarıyla ilişkilendirilebilir veya biriktirme ortamları Dünyanın o zamanki iklimi o kadar net olmayabilirdi. Sediman yaşlanması ve manyetitin çözünmesi veya değişmesi, kristallerin yapısal bütünlüğü korunamayabileceğinden faydalı ölçümler sağlama konusunda sorunlar çıkarır.[2]

Manyetofosiller yalnızca paleoçevresel veya paleoiklim göstergeleri için çalışılmamaktadır. Yukarıda bahsedildiği gibi, manyetofosiller, oluştuklarında kalıcı bir mıknatıslanma tutarlar. Yani, manyetit (veya greijit) jeomanyetik alan yönünde hizalanır. Manyetit kristalleri, kuzey ve güney kutbu olan basit bir mıknatıs olarak düşünülebilir, bu kuzey-güney yönelimi, Dünya'nın kuzey-güney manyetik kutuplarıyla aynı hizadadır. Bu fosiller daha sonra kaya kayıtlarının arasına gömülür. Araştırmacılar bu kaya örneklerini kalıcı olarak inceleyebilirler. manyetometre Kaya örneğinin oluştuğu andaki geriye kalan veya başlangıçtaki manyetizasyonunu belirlemek için Dünya'nın mevcut manyetik alanının etkilerinin kaldırıldığı yer. Araştırmacılar, kayanın yerinde yönelimini ve artık mıknatıslanmayı bilerek, kayanın oluştuğu anda Dünya'nın jeomanyetik alanını belirleyebilirler. Bu, manyetik alan yönünün bir göstergesi olarak kullanılabilir veya Dünya'nın manyetik alanındaki tersine dönüşler Dünyanın kuzey ve güney manyetik kutuplarının değiştiği yer (ortalama olarak her 450.000 yılda bir gerçekleşir).

Araştırma

Tanımlamayla ilgili bazı sorunlar olsa da manyetofosilleri tespit etmek ve ölçmek için birçok yöntem vardır. Mevcut araştırmalar, manyetit kristallerinde bulunan eser elementlerin[2] manyetotaktik bakterilerde oluşan diğer yöntemlerle oluşan kristallerden farklıdır. Aynı zamanda, kalsiyum ve stronsiyum birleşmesinin, manyetotaktik bakterilerden çıkarılan manyetiti tanımlamak için kullanılabileceği öne sürülmüştür. Gibi diğer yöntemler transmisyon elektron mikroskobu (TEM)[7] derin sondajlardan alınan numunelerin ve ferromanyetik rezonans (FMR)[8] spektroskopi kullanılıyor. Kültüre edilmiş manyetotaktik bakteri zincirlerinin tortu örneklerine kıyasla FMR spektroskopisi, jeolojik zaman dilimlerinde manyetofosil korumasının sonucunu çıkarmak için kullanılmaktadır. Araştırmalar, manyetofosillerin kalıcı manyetizasyonlarını daha derin gömü derinliklerinde koruduklarını gösteriyor, ancak bu tamamen doğrulanmadı. Doygunluk izotermal FMR ölçümleri kalıcı mıknatıslanma (SIRM), son 70 yılda alınan FMR ve yağış ölçümleriyle karşılaştırıldığında, bazı örneklerde manyetofosillerin paleorainfall varyasyonlarının kaydını tutabildiğini göstermiştir.[9] daha kısa bir zaman ölçeğinde (yüzlerce yıl), çok yararlı bir yakın tarih paleoiklim göstergesi yapıyor.[5]

Özet

Manyetit ve grejit oluşumunun manyetotaktik bakterilerden ve manyetofosillerden oluşma süreci iyi anlaşılmış olsa da, bu fosillerin morfolojisi ile iklim, besin bulunabilirliği ve çevresel bulunabilirlik üzerindeki etki gibi daha spesifik ilişkiler daha fazla araştırma gerektirecektir. Ancak bu, Dünya'nın mikrobiyal ekolojisine dair daha iyi kavrayış vaadini değiştirmez.[9] ve manyetofosiller tarafından sunulan geniş bir zaman ölçeğinde jeomanyetik değişimler. Dünya tarihi hakkında bilgi sağlamak için kullanılan diğer bazı yöntemlerin aksine, manyetofosillerin normalde Dünya'nın kadim tarihi hakkında yararlı bilgiler sağlamak için bol miktarda görülmesi gerekir. Daha düşük konsantrasyonlar, Dünya'nın daha yeni paleoiklim, paleoçevresel ve paleoekolojik tarihi hakkında kendi hikayelerini anlatabilir.

Referanslar

  1. ^ Chang, L., A.P. Roberts, W. Williams, J.D. Fitz Gerald, J.C. Larrasoana, L. Jovane ve A.R. Muxworthy (2012). "Dev Manyetofosiller ve hipertermal olaylar". Dünya ve Gezegen Bilimi Mektupları. 351–352: 258–269. Bibcode:2012E ve PSL.351..258C. doi:10.1016 / j.epsl.2012.07.031.CS1 Maint: yazar parametresini kullanır (bağlantı)
  2. ^ a b c Amor, M., V. Busigny, M. Durand-Dublef, M. Tharaud, G. Ona-Nguema, A. Gelabert, E. Alphandery, N. Menguy, M.F. Benedetti, I. Chebbi ve F. Guyot (2014). "Manyetotaktik bakterilerin kimyasal imzası". Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı. 112 (6): 1699–1703. Bibcode:2015PNAS..112.1699A. doi:10.1073 / pnas.1414112112. PMC  4330721. PMID  25624469.CS1 Maint: yazar parametresini kullanır (bağlantı)
  3. ^ Bellini, Salvatore (1963). "Su di un particolare comportamento di batteri d'acqua dolce" (PDF). Instituto di Microbiologia dell'Universita di Pavia. Alıntı dergisi gerektirir | günlük = (Yardım)
  4. ^ Heslop, D., A.P. Roberts, L. Chang, M. Davies, A. Abrajevitch ve P. De Decker (2013). "Sedimanter manyetizasyonlara manyetit manyetofosil katkılarının ölçülmesi". Dünya ve Gezegen Bilimi Mektupları. 382: 58–65. Bibcode:2013E ve PSL.382 ... 58H. doi:10.1016 / j.epsl.2013.09.011.CS1 Maint: yazar parametresini kullanır (bağlantı)
  5. ^ a b c Reinholdsson, M., I. Kartopu, L. Zillen, C. Lenz ve D.J. Conley (2013). "Baltık Denizi sapropellerinin greijit manyetofosillerle manyetik iyileştirilmesi". Dünya ve Gezegen Bilimi Mektupları. 366: 137–150. Bibcode:2013E ve PSL.366..137R. doi:10.1016 / j.epsl.2013.01.029.CS1 Maint: yazar parametresini kullanır (bağlantı)
  6. ^ a b Savian, J.F., L. Jovane, F. Fabrizio, R.I.F. Trindade, R. Coccioni, S.M. Bohaty, P.A. Wilson, F. Florindo, A.P. Roberts, R. Catanzariti ve F. Iacoviello (2013). "Neo-Tetis Okyanusu'ndaki orta Eosen ısınmasına tepki olarak gelişmiş birincil üretkenlik ve manyetotaktik bakteri üretimi". Paleocoğrafya, Paleoklimatoloji, Paleoekoloji. 414: 32–45. doi:10.1016 / j.palaeo.2014.08.009.CS1 Maint: yazar parametresini kullanır (bağlantı)
  7. ^ Liu, S., C. Deng, J. Xiao, J. Li, G.A. Paterson, L. Chang, L. Yi, H. Qin, Y. Pan ve R. Zhu (2015). "Yarı kurak Doğu Asya'da Holosen Sıcak Dönemi'ne güneş ışığına dayalı biyomanyetik tepki". Bilimsel Raporlar. 5 (8001): 8001. Bibcode:2015NatSR ... 5E8001L. doi:10.1038 / srep08001. PMC  4303925. PMID  25614046.CS1 Maint: yazar parametresini kullanır (bağlantı)
  8. ^ Gehring, A.U., J. Kind, M. Charilaou ve I. Garcia-Rubio (2012). "S-band ferromanyetik rezonans spektroskopisi ve manyetofosillerin tespiti". Royal Society Arayüzü Dergisi. 10 (20120790): GP41A – 1101. Bibcode:2012AGUFMGP41A1101G. doi:10.1098 / rsif.2012.0790. PMC  3565730. PMID  23269847.CS1 Maint: yazar parametresini kullanır (bağlantı)
  9. ^ a b Gehring, A.U., J. Kind, M. Charilaou ve I. Garcia-Rubio (2011). "Manyetik anizotropi ile manyetotaktik bakteri ve manyetofosillerin tespiti". Dünya ve Gezegen Bilimi Mektupları. 309 (1–2): 113–117. Bibcode:2011E ve PSL.309..113G. doi:10.1016 / j.epsl.2011.06.024.CS1 Maint: yazar parametresini kullanır (bağlantı)