① 藍藻細胞內含有什麼和什麼
這就不好說了。藍藻細胞中含有的物質非常多。
藍藻又名藍綠藻,舊名藍細菌,是一類含葉綠素a,但不含葉綠體、能進行產氧性光合作用的大型單細胞原核生物。
藍藻不具葉綠體、線粒體、高爾基體、中心體、內質網和液泡等細胞器(這些都是真核生物中才有的),細胞器是核糖體。含葉綠素a,無葉綠素b,含數種葉黃素和胡蘿卜素,還含有藻膽素(是藻紅素、藻藍素和別藻藍素的總稱)。
其他原核細胞中有的,藍藻細胞中也都有。
② 喜歡的人的網名改成了psb,怎麼個情況
大型文件格式 (PSB)
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【還有人說是『墨菲定理』】
PSB的菌體無毒,營養豐富,蛋白質含量高達64.15%-66.0%,而且氨基酸組成齊全,含有機體需要的8種必需氨基酸,各種氨基酸的比例也比較合理。PSB還含有豐富的B族維生素,其含量見表1。PSB菌體內含有較高濃度的類胡蘿素且種類繁多。迄今已從光合細菌中分離出80種以上的類胡蘿卜素。
光合細菌
除此之外,細胞內還含有碳素儲存物質糖原和聚β一羥基丁酸、輔酶Q、抗病毒物質和生長促進因子,具有很高的飼料價值,在養殖業上有廣闊的應用前景。 PSB在厭氧光照條件下,能利用低級脂肪酸、多種二羧酸、醇類、糖類、芳香族化合物等低分子有機物作為光合作用的電子受體,進行光能異養生長。在黑暗條件下能利用有機物作為呼吸基質進行好氧或異養生長。光合細菌不僅能在厭氧光照下利用光能同化CO2,而且還能在某些條件下進行固氮作用和在固氮酶作用下產氫。另外,有些菌種在黑暗厭氧條件下經丙酮酸代謝系統作用也可產氫。光合細菌還能利用許多有機物質如有機酸。醇、糖類轉化某些有毒物質如 H2S和某些芳香族化合物等。 PSB通過生物轉化,可合成無毒、無副作用且富含各類營養物質的菌體蛋白,不僅改善了生態環境,還為養殖業提供了高質量的飼料原料。 PSB菌體中對動物生長有促進作用的維生素B12、生物素、泛酸、類胡蘿卜素、葉綠素以及與造血、血紅蛋白形成有關的葉酸的含量遠高於一般微生物,尤其含有人工不能合成的生物素D一異構體。這些物質在動物機體內都具有顯著生理活性 在水產養殖中,養殖池按水中溶解氧含量的大小由表層向底部可分為好氧區和厭氧區。表層生物繁殖旺盛,水質一般較好;底層則積累了魚蝦的排泄物和未消耗盡的食物殘料,有機質豐富,造成微生物的大量繁殖,消耗了水中大量的氧氣,導致地底層形成無氧環境,硫酸鹽還原菌大量繁殖,產生對魚蝦有毒害作用的硫化氫、酸性物質等。養殖地底層的這種環境正好是適於光合細菌生存的條件一是具有厭氧條件,二是光線通過上面覆蓋的有氧水層這個光線過濾器,使光合細菌可以吸收到適宜生長的450-550μm波長光。光合細菌利用地底的魚蝦排泄物、食物殘料以及有毒有害的硫化氫、酸性物質作為基質大量繁殖,提高水體中溶解氧含量,調節pH,並使氨氮。亞硝酸態氮、硝酸態氮含量降低,池底淤泥蓄積量減少,有益於藻類和微型生物數量的增加,使水體得以凈化。 PSB可進行光合成、有氧呼吸、固氮、固碳等生理機能,且富含蛋白質、維生素、促生長因子、免疫因子等營養成分,在功能上可與抗生素相媲美,並且更具有安全性,是生物工程具有前景的研究領域之一。光合細菌制劑還具有獨特的抗病、促生長功能,大大提高了生產性能,在應用方面顯示了越來越巨大的潛力。其它在凈化水質、酒精廢醪液處理、魚蝦養殖、畜禽飼養、有機肥料及新能源的開發方面有著廣闊的應用前景。
藍細菌
2分類
自然界中能以光合作用產能的細菌根據它們所含光合色素和電子供體的不同而分為產氧光合細菌(藍細菌、原綠菌)和不產氧光合細菌(紫色細菌和綠色細菌)。
(1) 藍細菌(Cyanobacter)
這是一類含有葉綠素 a 、以水作為供氫體和電子供體、通過光合作用將光能轉變成化學能、同化CO2為有機物質的光合細菌。由於它們具有與植物相同的光合作用系統,歷史上曾被藻類學家歸為藻類,稱為藍藻。對藍細菌細胞結構的研究表明,藍細菌的細胞核不具有核膜,沒有有絲分裂器,細胞壁由含有二氨基庚二酸的肽聚糖和脂多糖層構成,革蘭氏染色陰性,分泌粘液層、莢膜或形成鞘衣,細胞內含有70S核糖體,雖具有葉綠素的光合色素,但不形成葉綠體,進行光合作用的部位是含有葉綠素a、β- 胡蘿卜素、類胡蘿卜素、藻膽素(包括藻藍素和藻紅素)的類囊體(thylakoids)。 藍細菌的這些與原核生物相近的特徵,使它們成為細菌家族的一員。以藻藍素占優勢的色素使細胞呈現特殊的藍色,故而得名為藍細菌。按形態可分為5大類群,包括29個屬。藍細菌的細胞大小差異懸殊,最小的聚球藍細菌屬(Synechococcus)其直徑僅為 0.5 -1μ m, 而大顫藍菌屬(Oscillatoria)可超過60 μ m 。藍細菌在自然界中的分布極廣,河流、湖泊和海水等水域中常見。藍細菌的營養極為簡單,不需要維生素,以硝酸鹽或氨作為氮源,多數能固氮,在水稻田中培養藍細菌可保持和提高土壤肥力。一些實驗證明將藍細菌作為食物和輔助營養物,可用於治療肝硬化、貧血、白內障、青光眼、胰腺炎等疾病。對糖尿病、肝炎也有一定的療效。藍細菌有別於真核生物的放氧光合作用,可能是地球上生命進化過程中第一個產氧的光合生物,對地球上從無氧到有氧的轉變、真核生物的進化起著里程碑式的作用。
紫色細菌
(2) 紫色細菌 (purple bacteria)
這是一群含有菌綠素和類胡蘿卜素、能進行光合作用、光合內膜多樣、以硫化物或硫酸鹽作為電子供體、沉積硫的光能自養型細菌。因含有不同類型的類胡蘿卜素,細胞培養液呈紫色、紅色、橙褐色、黃褐色,故稱為紫色細菌。紅螺菌屬(Rhodospirillum)、紅假單胞菌屬(Rhodopseudomonas)和紅微菌屬(Rhodomicrobium),曾被認為不能利用硫化物作為電子供體以還原CO2構成細胞物質,所以一直稱它們為非硫紫色細菌。後來發現,這些細菌的大多數尚可以利用低濃度的硫化物,現歸為紫色硫細菌。多分布在淡水、海水和高鹽等含有可溶性有機物和低氧壓的水生環境中,也常見於潮濕的土壤和水稻田中。
3作用
在自然界淡、海水中通常每毫升含有近百個PSB菌,它們在水中光照條件下可直接利用有機酸、氨基酸、氨和醣類等有機物,並使自身得以增殖,同進凈化了水體。
1、有效地將氨態氮、亞硝基氮、硫化氫等有害物質吸收,促進有機物循環,凈化水質。
2、形成優勢群落,維護水體微生態平衡,抑制病原微生物繁殖,預防水生動物發病,可克服消毒劑的缺點,有效降解水體
的有害化學物質。
3、培養浮游動物,增加天然餌料,降低餌料分數。
4、提高水體透明度,促進浮游植物的光合作用,間接增氧。
5、促進水生動物生長速度,改善水生動物機體代謝,強化其免疫系統,提高其免疫力和抗病力。
6、藍細菌與水體環境質量關系密切,在水體生長旺盛時,能使水色變藍或其他顏色,並且有的藍細菌能發出草腥味或霉味。湖波中常見的藍細菌有銅綠微囊藻、曲魚腥藻等。某些種屬的藍細菌大量繁殖會引起「水華」(淡水水體)或「赤潮」(海水),導致水質惡化,引起一系列環境問題。在污水中或潮濕的土地上常見的有灰顫藻或巨顫藻。藍細菌中的許多類群具有固定空氣中氮的能力,目前已發現的固氮藍細菌多達120多種。藍細菌能在固體表面形成「墊狀體」。一些藍細菌還能與真菌。苔蘚、蕨類和種子植物共生,如地衣是藍細菌與真菌的共生體。
7、在50億年前,地球本是無氧的環境,使地球由無氧環境轉化為有氧環境是由於藍細菌出現並產氧所致。科學家們認為,植物中的葉綠體起源於細胞吞入的藍細菌,並與之共存。現在生機盎然的生命世界,光合細菌做出了巨大的貢獻。
4生物學特性
光合細菌廣泛分布於自然界的土壤、水田、沼澤、湖泊、江海等處,主要分布於水生環境中光線能透射到的缺氧區。光合細菌的適宜水溫為15——400C,最適水溫為28——360C。它的細胞干物質中蛋白質含量高達到60%以上,其蛋白質氨基酸組成比較齊全,細胞中還含有多種維生素,尤其是B族維生素極為豐富,Vb2、葉酸、泛酸、生物素的含量也較高,同時還含有大量的類胡蘿卜素、輔酶Q等生理活性物質。因此,光合細菌具有很高的營養價值,這正是它在水產養殖中作為培水餌料及作為飼料添加成分物質基礎。
光合細菌在有光照缺氧的環境中能進行光合作用,利用光能進行光合作用,利用光能同化二氧化碳,與綠色植物不同的是,它們的光合作用是不產氧的。光合細菌細胞內只有一個光系統,即PSI,光合作用的原始供氫體不是水,而是H2S (或一些有機物),這樣它進行光合作用的結果是產生了H2,分解有機物,同時還能固定空氣的分子氮生氨。光合細菌在自身的同化代謝過程中,又完成了產氫、固氮、分解有機物三個自然界物質循環中極為重要的化學過程。這些獨特的生理特性使它們在生態系統中的地位顯得極為重要。
5其他含義
二十世紀西方文化三大發現
「墨菲法則」、「派金森定理」和「彼得原理」並稱為二十世紀西方文化中最傑出的三大發現。它源於1949年,一名叫墨菲的美國空軍上尉工程師發現:假定你把一片乾麵包掉在地毯上,這片麵包的兩面均可能著地。但假定你把一片一面塗有一層果醬的麵包掉在地毯上,常常是帶有果醬的一面落在地毯上(麻煩)。換一種說法:如果某件事有可能變壞的話,這種可能就會成為現實。這就是墨菲法則。它的適用范圍非常廣泛,它揭示了一種獨特的社會及自然現象。它的極端表述是:如果壞事有可能發生,不管這種可能性有多小,它總會發生,並造成最大可能的破壞。
其二
1.你若想提前知道,哪些交易有可能遭受損失,墨菲法則可告訴你:
1)那些不曾建立保護性止損委託的交易;
2)由於不謹慎而持有過多的頭寸;
2.墨菲法則在股市的應用: 你怕跌,它偏偏跌給你看;你盼漲,它偏不漲;你忍不住賣了,它也開始漲了;你看好五隻股,買進其中的一隻,結果除了你手中的那隻外,其它四隻漲得都很好。...
3.問:我看好三隻股,買進其中的一隻,結果除了手中的那隻外,其它都漲得很好,怎麼處理? 我的經驗是:同時看好的幾只股中,買那隻最沒把握的。或這幾只股在你心 目中排名最後的那個,可能效果最好。股市中期望最高的事情,也最容易讓人失望。
其三
1.你找見丟失東西的地方是你尋找的最後一個地方。
2.假如一周五個交易日,前三天漲,漲,漲,你沒注意;後二天,跌。瞧:墨菲法則起作用了!
3.莊家斷頭也是很多人沒想過的事。把股票押給銀行,就不能不想到它有朝一日會跳票。既然有可能性,就有實現的機會。莊家們舒服了幾年了,我們也沒注意,有一天跳水了,瞧:墨菲法則又起作用了。
4.所以說:這也是一種概率。每天都有好、壞結果的發生,二者的可能性同時存在。好的結果,沒人注意。一旦出現壞的結果,只不過因結果太強烈,給人印象太深刻,就造成了一種必然的結論。 在流動的市場中,壞的地方就是你下結論的地方,也就是所謂墨菲法則起作用的地方。
胡倫說墨菲法則
1.我的感受是,墨菲法則重視的是可能性,包括那些小概率事件,強調事物的變化及不確定性,拓展我們思維或觀察的視野,防患於未然。同時它又告訴我們不要人雲亦雲,要看人所未見,想人所未想,而那些地方可能會出現賺錢的機遇。出其不意也同此理,這正是某些人的法寶。
2.遲兄所說的注意力問題,正是墨菲法則的一個方面。我們關注什麼,是有選擇的,世界呈現在我們面前的信息是非常豐富的,但我們通常以我們的六識及內心需求與認識、接受能力做有限的選擇,並通常是線性的片面的,主客不協調的。所以有時事情發生後,我們注意並開始後悔。因此我強調墨菲法則的目的主要是打破我們內心認識世界的自我屏障,盡可能讓注意力發散、流動,觀察到全局的變化。它象一個風險市場的守護神,讓你備好逃路,然後坐享收獲的喜悅;又象黑暗之中的探照燈,照亮你心靈的死角,讓你發現常人遺忘的機會。墨菲法則指出了人類的困境,人性的弱點或所遇的悖論,它的指嚮往往是物極必反後的方向或出常人意料之外的方向。因此,墨菲法則值得玩味。
3.墨菲法則讓我們的注意力發散、流動,觀察到全局的變化。----它也只是個名相,更象一個筐。一切不確定的東西都可往裡裝。它在冥冥之中提醒我們,面對任何事情,應該考慮的更周到、更全面,要採取一定的保險措施,防止偶然失誤給我們帶來的災難和損失。
墨菲法則表述四的另類表述
1、如果第一次便成功,顯然你已經做錯某事。
2、如果某事不值得去做,則不值得把它做好。
3、絕不記住忘掉的事。
4、當一切都朝一個方向進行時,最好朝反方向深深的看一眼。
5、今天是你前半生的末日。
6、尋求單純----然後不信。
7、教育無法取代才智。
8、要是知道自己所值幾何,你就會變成一文不值。
9、寂寞是你趕不走的東西。
10、自動消失的問題會自動回來
縮寫詞 abbr
1. =Pacific Science Board (英國)太平洋科學委員會
2.=Public Security Bureau 公安局
3.=Photosynthetic Bacteria 光合細菌
4.=power system blocksets (在simulink中psb的含義。)
大型文件格式
大型文件格式(PSB) 在任一維度上最多能支援高達 300,000 像素的文件,也能支援所有Photoshop的功能,例如圖層、效果與濾鏡。目前以 PSB 格式儲存的文件,大多隻能在 Photoshop CS 中開啟,因為其他應用程序,以及較舊版本的 Photoshop,都無法開啟以 PSB 格式儲存的檔案。
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韓國電視台
作為韓國電視台之一的釜山放送(PuSan Broadcasting Corporation)簡稱為PSB,是韓國釜山的一家商業性廣播電視台,現已加盟韓國SBS電視台,並且已正式改名為KNN。
網路釋義
聚苯乙烯-丁二烯共聚物。
音箱名稱
PSB國際公司由Paul Barton創立,同時他也是首席設計師,這個公司一直堅持"人、聲音、優秀事業和諧共處」 。PSB的品牌來自於其設計師的名字,也即是具有一個優秀理念的一對夫婦,這個理念便是:製造更好聲的音箱。早在上個世紀60年代,Paul Barton還是一個11歲的小男孩,但他已沉醉於音樂之中,特別喜愛彈奏一把他父親在家庭作坊中製作出來的小提琴。當Paul Barton和他父親意識到當時生產的音箱的聲音表現無法做到全面時,他們開始在家庭作坊中製作自己的音箱。「當時生產的那些音箱不具備真正自然的聲音表現,」Paul Barton回憶到:「他們聽上去怪怪的。」於是,在那個小小的家庭作坊中,Paul Barton和他父親開始製作音箱。在上高中的時候,Paul Barton就已經在銷售他設計和 製作的音箱了。「我在一個音響店工作,」Paul Barton說:「並非只負責銷售,而且還為當時我就讀的滑鐵盧大學的學生們製作一些音箱套件。我在父親過去為我製作小提琴的那個小工作室里製作音箱套件,然後再把它們賣給大學生們。不過,PSB實際是在1972年誕生的,當年PSB公司正式注冊。」 另一個有趣之處是:PSB音箱的商標也是Paul Barton設計的。他在一節11年級的地理課上將商標設計了出來,而他未來的妻子Sue同時也在上這節地理課。於是,故事開始了…… PSB國際公司如今坐落於加拿大安大略,以1972年注冊的品牌設計和開發音箱產品。在音頻消費電子業領域,PSB一直是眾所周知、廣受贊譽的領導者,製造出了眾多范圍廣泛、表現出眾、高性價比的音樂及家庭影院產品。
③ 常見的原核生物有哪些
藍細菌、細菌、支原體和衣原體、古細菌、放線菌、立克次氏體、螺旋體、
原核生物界包括所有缺乏細胞核膜的生物,主要是細菌.
具原核細胞結構的各類生物所組成的一大類群。它包括細菌門(其中也包括放線菌)、藍藻門、原綠藻門、立克次氏體、支原體和衣原體等。
藍藻又叫藍細菌
細菌的種類很多,像大腸桿菌、乳酸桿菌、蘇雲金芽孢桿菌等等,這里有一個竅門,就是常見的帶菌字的除了黴菌、酵母菌和蕈菌是真核生物的真菌外,其他的都是原核,而且這些都是單細胞生物
④ 如果世界上所有細菌都消失了會如何(我會公布答案的)
你對細菌的印象如何? 骯臟,有害,無用?假如說它們從地球上消失了,會發生什麼樣的事情呢?
沒有細菌的世界,會是什麼樣子?我們會感到幸福嗎?
好吧,那麼我們現在就開始這個假設的討論吧。
好了,各位!今天的討論就到這里吧。我是自娛自樂的小明,希望大家能夠喜歡我的文章,歡迎你的關注和收藏。
參考材料:Jack A. Gilbert et al, "Life in a World without Microbes." in PLOS biology (2014)
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⑤ 如果和人體共生的所有細菌突然全部消失,那麼會發生什麼
你對細菌的印象如何? 骯臟,有害,無用?假如說它們從地球上消失了,會發生什麼樣的事情呢?
沒有細菌的世界,會是什麼樣子?我們會感到幸福嗎?
好吧,那麼我們現在就開始這個假設的討論吧。
好了,各位!今天的討論就到這里吧。我是自娛自樂的小明,希望大家能夠喜歡我的文章,歡迎你的關注和收藏。
參考材料:Jack A. Gilbert et al, "Life in a World without Microbes." in PLOS biology (2014)
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⑥ 深度長文:地球上出現的五次生物大滅絕,到底是什麼原因造成的
首先來一點復古的風格,先問是不是,再問為什麼
地球上明顯不止有五次物種大滅絕。次數應該更多,有人估計高達20次。
那麼我們經常聽到的五次大滅絕理論是怎麼來的呢?這種說法源自於1982年3月19日傑克·塞普斯基(Jack Sepkoski)和戴維·M ·勞普(David M. Raup)發表在science上的研究報告。他們對 已知事件 做了統計,確定了 寒武紀物種大爆發之後 的五次物種大滅絕。
好的,我們先來簡單看一下地球地質演化 歷史
地質演化 歷史
五次生物大滅絕的說法認為第一次大滅絕發生在 奧陶紀末期 ,從上文的圖表看起來像是發生在地質演化 歷史 的後半段,實際上並不是這個樣子的,奧陶紀末期的滅絕事件距今僅有4.5億年而已,而地球 歷史 有46億年,2017年的新發現[2]表明生物最早出現在42.8-37.7億年前左右。 五次物種滅絕這個說法准確來說應該表述為顯生宙五次物種大滅絕。
事實上在1982年之後的地質研究中,科學家發現了化石證據之外的跡象,如不同地層中同位素含量的變化,並由此確認了古氣候的變化。另外對生物地質沉積層的研究和一些天文學現象也讓我們發現生命起源並不簡單。
就像是人們至今為止搞不懂寒武紀物種大爆發的原因一樣,人們現在依然搞不懂生命起源的具體路徑。不過生命的活動還是給地球留下了印記,讓我們可以一窺天機。
在附註2的文獻中,英國科學家馬修·S·多德(Mattew S.Dodd)等人在加拿大魁北克哈德遜灣一個叫做Nuvvuagittuq的地質構造中發現了一些微生物化石,他們在這些化石中找到了一些最早的生命證據。
疑似地球最早的生命
Nuvvuagittuq地質構造是在遠古時代海底熱泉噴出口周圍形成的,這些噴口可以噴出鐵和其他礦物質。地質學家認為Nuvvuagittuq的年齡是37.7億年或者42.2億年,也就是說它們可能最早出現在地球形成3.4億年之後。多德及其同事發現岩石中存在細絲狀的細菌,這些細菌體內含有鐵化合物,與細絲狀細菌相連的圓形塊狀物與現代細菌用來附著在岩石表面的微型錨頗為相像。這些岩石還含有可能是由細菌製造的多種有機碳。現代生活在熱泉噴出口周圍的細菌體如細絲,以鐵化合物為食,會讓沉積物內出現管狀腔。這些特徵也在上述岩石中發現。他們由此認為這是地球最古老的生命。
這是發表在權威科研雜志上最早的生命證據,也有學者(Frances Westall)對此持懷疑的態度,因為火山噴發形成化石很難有微生物能夠倖存,而且本文發表的微生物好像個體有點過大。
不過有一個觀點是學術界共同承認的,原始生命起源於海洋。
探討生命起源是一個融合多個學科的事情,包括地質學、古生物學、地球生物學、天文生物學和地球科學等。某個學科在地質演化史中率先提出非常硬的數據通常會得到大家的認可,並以此為界限開展研究。
這一次地質學出馬了,幫我們確認了氧氣的地質演化 歷史 。
2000年馬里蘭大學的Farquhar發表在science上對硫同位素的研究[3]指出,大約24.5億年前,硫的同位素比例發生了變化。他採用新的同位素蒸餾方法確定了地球上游離氧產生的年代。
他的研究發現24.5億年前的岩石經過反應之後包含S33同位素的反應產物異常多。這種非質量相關分餾(MIF)只有在無氧大氣中進行太陽紫外輻射時才能夠實現,MIF硫在此之後便消失不見了,於是科學家認為在24.5億年的時候地球大氣層開始出現了游離氧。
這幫我們認清了一個事實,那就是在24.5億年的那個時刻,光合生物產生的氧氣終於與海洋中的活潑化學物質(如鐵和硫)完全反應,從而可以逃逸到大氣當中。
在此之前,光合生物並不佔據優勢地位,光合生物在海洋中產生的氧氣被海水中的各種活潑元素(主要是鐵)反應掉,這也表現在沉積層中。在南非發現的帶狀鐵銹沉積層(BIF)給了我們證據。
距今30億年的鐵銹沉積層,圖中紅色部分
於是,我們可以認識到, 這個時間點應該會發生一次物種大滅絕 。光合生物產生的氧氣對之前已經存在的海底嗜熱菌、厭氧菌、鐵細菌、硫細菌和產甲烷菌造成了極大的危害,光合生物如藍細菌等以廢氣的形式往外排放氧氣,對於適應了無氧氣環境的細菌來說,氧氣對他們的生命活動是致命的,氧氣並不是它們需要的生存物質,甚至還會奪走他們生存的必需元素。
正因為如此,開始自24.5億年的大氧化事件也被稱為氧氣大災變。可惜的是,目前很少有化石證據能幫我們完整展現這個滅絕過程,只有很少的化石證據能夠證明藍細菌的存在。不過科學家幾乎都認為這個災變可能會引起98%以上的生物物種滅絕。
2006年發表在geology上的一篇研究報告[4]中,阿德里安娜·杜特凱維奇(Adriana Dutkiewicz)等人對加拿大埃利奧特湖發現的含油流體包裹體進行了研究,發現在大氧化事件之前已經存在藍細菌類似的生物,這為我們的猜想提供了地質證據。
遠古藍細菌
藍細菌接手海洋之後,大氣層中的游離氧開始增多,這產生了另外一個危害,那就是大氣中的甲烷會減少,甲烷被光合生物產生的氧氣反應成為了二氧化碳和水。同時也有證據表明海洋中產甲烷菌在生態競爭中敗給藍細菌。2009年8月份發表在nature上的研究報告[5]中,Kurt O. Konhauser等人研究了帶狀鐵沉積層(BIF),他們發現原始海洋中鎳元素含量是當今水體中鎳含量的400倍。被稱為產甲烷菌的微生物喜歡富含鎳的水,它們會產生甲烷釋放到大氣中。甲烷可防止氧氣積聚並為地球保溫。科學家還發現,在27至24億年前這段時間,海洋的鎳元素整體豐度下降了50%。這對應著大氧化事件。鎳的缺乏可能會殺死產甲烷菌,並留給光合生物釋放氧氣的機會。而甲烷在溫室氣體方面的貢獻是二氧化碳的23倍,這可能直接導致了地質史上最長的冰期——休倫冰期的產生。
大冰期註定會造成物種滅絕,我們不知道這期間有物種滅絕的具體過程,然而冰期有極大的概率造成大范圍物種滅絕。寒冷的生活環境對生物的發展是非常不利的,而且持續大概3億(24-21億年前)年的冰期會使得地球上物種難以忍受,很多物種難以為繼會相機滅絕,然而我們還沒發現可以證明這一點的化石證據。
今年8月份發表的一篇研究報告[6]通過對產自加拿大大氧化事件期間的硫酸鹽礦石中三氧同位素的含量進行分析,發現其中三氧同位素含量非常低,由此他們認為大氧化事件期間地球初級生產力下降了80%。同時地質學認為此時的玄武岩風化埋藏了有機物,而硅酸鹽風化消耗二氧化碳形成碳酸鈣。這都導致了休倫冰期正式登場。
休倫冰期
我們有理由相信,絕大多數物種會逃到海底火山口或者被稱做海底熱源的地方避難,而這些地方也被認為是地球最初生命起源的地方。
悲劇的是,以上兩個時期細菌化石或者說疊層石的發現並不廣泛,而且現有化石也存在斷代困難的問題。我們只能通過有限的證據和邏輯推理來推斷那時候的生態環境。也有一部分原因是這些個體實在太小而且生活在海洋中,留下化石的機會並不多。
科學家認為休倫冰期3億年間火山噴發產生的溫室氣體終於留住了足夠的太陽輻射能量,地球開始解凍,進入了被地質學家稱為無聊的十億年(也被稱做地球枯燥時代)階段,也就是18億年前—8億年前的階段,這個階段地球環境、生物進化和岩石圈異乎尋常的穩定。
枯燥時代的地球氧氣含量幾乎沒有變化,與今天相比含量很低,大概是現在10-100分之一。然而這期間卻形成了臭氧層,臭氧層防護了太陽風的帶電粒子和紫外線,保護了生物的 健康 生長也保證了遺傳物質的穩定性。臭氧層為之後的寒武紀物種大爆發做了鋪墊。
科學家認為此時的海洋中存在著綠色和紫色的光合細菌。科學家認為此時的海洋是紫色的[7]。 馬里蘭大學的微生物遺傳學家Shil DasSarma認為在葉綠素出現之前存在一種叫做視黃醛的物質,視黃醛比較容易合成,能夠吸收綠色光波所蘊含的大量能量,並反射紅光和紫光,這使得海洋呈現出紫色。DasSarma認為鹽桿菌(halobacteria)當時可能處於生態優勢地位,吸收了大量蘊含更高能量的綠色光波,使得葉綠體植物只能使用能量密度更低的紅藍光波。
網路上的紫色海洋圖片
同時著名的地質學家唐納德•坎菲爾德(Donald Canfield)1998年在nature上發表了一份研究報告[8],提出了一個重要的看法。遠古時期的海洋與現今的海洋有很大差異,現今的海洋即使在深層也富含氧氣。而遠古海洋經常分層,較上層為含氧層,較下層的海洋含氧量極低,坎菲爾德指出,當深海變得完全無氧時,硫菌就會從沉積物中出來,接管海底。
硫菌的新陳代謝會製造廢物硫化氫,使深海變得對氧基生物致命。缺氧的深海層與充滿氧氣的上層海水間以化學躍變層(chemocline)分隔,而化學躍變層很少距離海面超過200公尺。坎菲爾德認為遠古海洋一直處於這個狀態,這個理論被稱作坎菲爾德海洋理論,也被稱為海洋硫化(Euxinia)。現今這個狀態只能在黑海見到。
坎菲爾德海洋示意圖
那麼看起來當時地球生物的生活狀況是這個樣子的,紫色和綠色的光合生物在缺氧和硫化的海洋中緩慢生長,甚至部分細菌可以利用太陽能把硫化氫還原為硫這種類光合作用機制來進行生活。
十億年時間非常長,地質學家還是發現了一些紅藻化石,這被認為是最早的真核生物。2017年3月發表的研究報告[9]認為化石證據顯示16億年前就已經出現了紅藻
A標本總覽 B細胞結構 C細胞內結構
紅藻化石的發現可以側面佐證當時的生態環境,這可能開啟了植物的進化之路。而我個人認為,此時某些鞭毛菌與各種不同的單細胞藻類結合形成了鞭毛藻類似生物,然後開啟了動物的進化之路。不過目前為止仍然沒有化石證據來證實這種猜想。目前學界認為細胞器的產生應該是這種方式的結果。
化石證據還表明,大概13億年前植物登陸形成了藻類和藍細菌的結合體,也就是地衣。這種初期登陸的地衣為之後的植物登陸提供了初步的環境,更加高等一點的植物可能在7.5-8.5億年前登陸[10],並使得大氣層中的游離氧增加。
植物的大量登陸使得地球光合總量極速飆升,也極大地增加了大氣層中氧氣的含量。這可能解釋了困擾著達爾文的寒武紀物種大爆發的難題。
無聊十億年這個階段的化石證據並不多,我們不清楚這期間地球上的生態系統經歷了怎樣的變化,不過就現今地球生物的分布來看,有些細菌應該滅絕了,他們現今占據的生態位很小,如鹽桿菌。
此時正如前文分析的那樣,此時地球生物應該主要是細菌和簡單的植物如地衣和藻類,然後又進過了一段時間的生物進化,直到5.41億年前的寒武紀發生了物種大爆發,幾乎產生了現今所有的動物「門」,寒武紀物種大爆發在地層中的化石證據如此明顯,以致於困擾著非常多生物科學家,包括達爾文在內。
這種趨勢我們可以從地球氧氣地質演化史中看出來
氧氣地質演化 歷史 紅綠線條為預估值的上下限
於是也就有了題目中提到的五次大滅絕,此時地球邁入了顯生宙。植物的登陸使得地球環境變得更具有承載能力,生物進化在此刻迸發出巨大的力量,形成了各種大型動物,物種豐度的增加使得化石證據變得多彩多樣。為我們研究古生物提供了良好的物質基礎。
好,現在我們開始看一下附註1中提到的五次大滅絕。
顯生宙五次物種大滅絕事件
物種滅絕的嚴重程度看藍色柱子的高度即可
我們根據時間順序來介紹
1、奧陶紀-志留紀(O-S)滅絕事件
發生在奧陶紀晚期或奧陶紀與志留紀過渡時期,約4.5—4.4億年前。滅絕是全球性的,消滅了49–60%的海洋屬和近85%的海洋物種,此時葉足動物門、腕足動物門、外肛動物門、頭足類、三葉蟲類、筆石類、濾食型浮游生物等動物大量減少。
可能的原因有如下幾種
A、地球冰期——早古生代大冰期,又稱安第斯-撒哈拉大冰期(Andean-Saharan)
這是目前最被廣為接受的說法[11],在4.2億年前,有個叫做岡瓦納大陸(南方大陸)的巨大板塊移動到了南極。形成了冰蓋,然後凝結了海水,而地球進入間冰期之後海水又被釋放出來,海平面的上升和下降使得氣候和生活環境發生了變化,由此很多物種滅絕。在北非晚奧陶紀岩層發現了相關的岩層,這些岩層來自當時的南極,這些岩層同時記錄了五個冰川脈沖,這是有力的地質證據。
南方大陸與南極相連
B、伽馬射線爆發(GRB)破壞了地球的臭氧層
2005年由NASA及堪薩斯大學的科學家發表在International Journal of Astrobiology的研究[12]認為可能是一顆極超新星釋出的伽馬射線暴引起的,其過程持續了十秒,嚴重破壞了臭氧層,使得太陽光中的紫外線到達地球,導致地面及近海面的大量生物死亡,從而破壞食物鏈。同時此過程可以使得地球降溫,形成了冰川等不利氣候環境。
由於本人教育背景的原因,我覺得這個想法腦洞很大,作者們明顯也感覺到自己的數據不是很硬,他們同時表明這個現象至少貢獻了部分破壞力。
GRB
C、火山活動和風化阻擋了全球碳循環
前文已經提及了,地質學家認為火山活動會消耗大氣層中的二氧化碳,這與岩石風化會埋藏部分有機物阻止再次重新進入全球碳循環。簡單來講就是形成了化石燃料。
二氧化碳是溫室氣體,他們的減少有助於形成冰川期,使得物種滅絕。
D、金屬中毒
在全球碳循環被阻礙之後,光合生物產生氧氣的能力下降,海底沉積物中的金屬元素逃逸,使得海洋中大多數生物滅絕。
2、泥盆紀晚期滅絕事件(Late D)
發生在3.76—3.6億年前,分為Kellwasser事件和Hangenberg事件,這種長時間的滅絕事件讓科學家們非常困惑。不過沉積記錄表明,泥盆紀晚期環境發生了明顯的變化,有證據表明在海洋底層水域中普遍缺氧。碳埋藏率猛增,底棲生物遭到破壞,特別是在熱帶地區和珊瑚礁群落中。這直接影響了生物生存並導致了滅絕事件的發生。造成這些變化的原因還有爭議。
可能的原因有
A、外來物體(彗星或者小行星)撞擊地球
這種說法提出於1969年,我個人認為是受當時冷戰環境的影響。也因此帶歪了研究方向,不同於恐龍滅絕那次他們找到了一個確切的隕石坑來佐證,這次沒有找到確切的隕石坑。
被懷疑的Alamo impact 內華達州
B、植物進化影響全球碳循環,引發了晚古生代大冰期,又稱卡魯大冰期(Karoo Ice Age)
在泥盆紀,植物登陸之後進化出維管束結構,這使得植物的高度從30公分長高到30米。而更高的植物代表著更深和更龐大的根系,這進一步加快了土壤風化,使得土壤中的營養成分進入到海洋中造成了海洋的富營養化,然後爆發了藻華,這導致了海洋物種的下降並使得全球缺氧、氣溫下降,因此環境進一步惡化危及陸地生物。
同時陸生植物過快的生長使得當時大氣層中二氧化碳含量快速下降,植物過快地生長也使得部分植物埋藏於地下成為化石燃料(石油),沒辦法重新進入碳循環。大氣中二氧化碳含量由現今的15倍降低到現今的3倍,巴西北部(泥盆紀南極附近)的冰川沉積等證據表明,泥盆紀末期出現了廣泛的冰川活動。而這種冰川活動引發了嚴重的物種滅絕事件。
全球碳圈
泥盆紀後期滅絕事件影響的海洋生物有腕足動物門、三葉蟲、菊石目、牙形石綱、無頜總綱和所有的盾皮魚綱生物。然而陸上植物與淡水生物則相對受到較小的影響。
3、二疊紀-三疊紀滅絕事件(P-Tr)
發生於二疊紀與三疊紀之間,距今大約2.5億年。以消失的物種來計算,當時地球上70%的陸生脊椎動物,以及高達96%的海中生物消失,這次滅絕事件也造成昆蟲的唯一一次大量滅絕。生態圈花了數百萬年才完全恢復,比其他大型滅絕事件的恢復時間更長久。是五次滅絕事件中最嚴重的一次,同時也被稱為迄今為止最嚴重的滅絕事件——如果按照比例來講,我覺得大氧化事件造成的滅絕比例應該比這次還更高。
研究此次滅絕事件的學者非常多,也因此有了更多的猜測
A、行星或者隕石撞擊地球
不得不吐槽一下,這種理論簡直萬金油,從不缺席。這次他們連個值得嚴重懷疑的隕石坑都沒找到。先用南極洲的沖擊石英層來佐證,後來顯微結構證明那是火山活動的產物。後來他們找到幾個地質年代不明的隕石坑,再次引發了嚴重質疑。後來他們決定藉助藝術的力量,於是我們看到了一張隕石撞擊海洋的圖片。這樣一來, 此種理論的擁躉既可以解釋為什麼找不到隕石坑(隕石入海留下的痕跡被後來的地球活動消磨掉),又可以解釋隕石的確引發了物種大滅絕。
隕石撞擊海洋
這個想法只有在恐龍滅絕那次找到了一些確切的地質證據,在此次事件中非常不可信。
B、火山爆發引發陽光遮蔽,破壞陸地生態系統後引發酸雨和全球變暖導致物種大滅絕
西伯利亞玄武岩
來自西伯利亞地區和中國四川峨眉山的玄武岩證據表明,在二疊紀末期發生了地球上最嚴重的火山噴發,尤其是西伯利亞地區的火山噴發含有20%的火山碎屑,火山噴發形成的塵埃雲層和酸性氣溶膠阻絕了陽光,使得陸地生態系統崩潰,降下的酸雨流入海洋引發了海洋生態系統崩潰。
這個過程產生的二氧化碳也使得全球變暖,這進一步破壞了生物的生存壞境。
這個說法也被質疑,人們懷疑這次火山噴發的威力不足以改變全球生態。
C、盤古大陸的形成使得近海生態系統崩潰
二疊紀末期形成的盤古大陸
東亞板塊部分直到二疊紀末期才與盤古大陸聚合。盤古大陸的形成使得全球大部分的淺水區域消失,而淺水區域是海洋中最多生物棲息的地帶。這可以解釋為什麼海洋生物會大量減少,但是陸地生物卻並不太可能會因此受到影響,這一點與現實情況相抵觸。
大家認為這個確定的地理現象應該不會引發如此嚴重的物種滅絕事件。
D、可燃冰的氣化
可燃冰主要是甲烷水合物,科學家們發現當時的地層中碳13/碳12比例有波動的現象,同時有證據[13]表明,全球溫度在赤道附近升高了約6 C,在較高緯度地區升高了更多。
而能引起溫室效應的氣體主要是甲烷和二氧化碳。全球變暖使得地球生態系統遭到了破壞,引發了慘烈的物種滅絕。
這個理論可以解釋為什麼全球變暖,但是想要大氣中的甲烷快速消失卻並不容易。
E、海洋缺氧硫化
這個有點像坎菲爾德海洋理論,地質證據表明二疊紀晚期海洋發生了缺氧,並且海底的硫化物逃逸出來,海水中產生的硫化氫排出到大氣中,傷害全球生物系統和臭氧層,紫外線進一步傷害了全球生物,因此造成了物種大滅絕。二疊紀晚期的淺水區地層中發現了大量綠硫細菌存在的證據,可以佐證該猜想。
這種猜想的優點是可以解釋植物的大規模滅絕,這種滅絕模式下會增加甲烷的含量,否則植物應該在二氧化碳含量高的環境中蓬勃發展。來自二疊紀末期的化石孢子進一步支持了這一理論,它們多數形態不正常,可能被紫外線照射過。
4、 三疊紀-侏羅紀滅絕事件(Tr–J)
大概發生在約2億年前,這次滅絕事件的影響遍及陸地與海洋。在海洋生物中,有20%的科消失,包含著名的牙形石、許多大型偽鱷類、大部分獸孔目、以及許多大型兩棲動物。三疊紀-侏羅紀滅絕事件使當時至少50%的物種消失。這次滅絕事件造成陸地上生態位空缺,使恐龍能成為侏羅紀的優勢陸地動物。該滅絕事件發生於盤古大陸分裂前,經歷時間短於一萬年。這次滅絕事件造成了三疊紀恐龍與侏羅紀恐龍的明顯差異。
該滅絕事件產生的可能原因有
A、地外來客,小行星或者彗星撞擊地球
按照慣例,這次依然沒有發現相應的隕石坑被發現,但是這個想法跟物種滅絕有不解之緣。每次物種滅絕總會有人堅持認為地球被撞擊。幾個被懷疑的隕石坑要麼太小,要麼年齡偏差太大。
B、火山持續噴發,導致了極端氣候
大西洋中部岩漿省的大概位置
大西洋中部岩漿省(CAMP)是地球上最大的大火成岩省,佔地大約11000000公裡面積。CAMP火山噴發發生在約2.01億年前,持續了約60萬年。火山噴發釋放出二氧化碳或二氧化硫和氣溶膠,這將導致強烈的全球變暖(來自前者)或致冷(來自後者)。
這可能導致了地球環境劇變而導致了物種大滅絕。
C、自然演化過程導致的氣候變化
歐洲的地質構造似乎表明,三疊紀晚期海平面下降,侏羅紀早期海平面上升。盡管有時下降的海平面有時被認為是造成海洋滅絕的罪魁禍首,但由於地質 歷史 上許多海平面下降與滅絕的增加沒有關聯,因此證據尚無定論。但是,仍然有一些證據表明,海洋生物受到與海平面下降有關的次級過程的影響,例如氧合作用減少(由於循環不暢所致)或酸化增加。這些過程似乎沒有遍及全球,但它們可以解釋歐洲海洋動物群的局部滅絕。而這並不足以解釋全球范圍內的物種滅絕現象。
後來的研究指出,到三疊紀末期,乾旱化趨勢明顯增加。盡管像格陵蘭和澳大利亞這樣的高緯度地區實際上變得濕潤,但地質學證據表明,世界上大多數地區的氣候變化更為劇烈。該證據包括碳酸鹽和蒸發岩沉積物的增加(在乾燥氣候中最為豐富)和煤沉積物的減少(其主要形成於潮濕的環境)。此外,氣候可能已經變得更加季節性,長期乾旱被嚴重的季風中斷。
但是這都不能完美解釋物種滅絕。
5、白堊紀﹣古近紀滅絕事件(K-Pg)
發生在6600萬年前,也被稱為白堊紀﹣第三紀滅絕事件(簡稱K-T滅絕),俗稱恐龍大滅絕。這次大滅絕中大型陸生脊椎動物幾乎全數滅絕,只有鳥類和部分可以躲到水裡或者穴居的生物倖存。陸地生態位因此幾乎被情空,為哺乳類占據地球提供了條件。
盡管我一直在吐槽行星滅絕論,但是導致這次滅絕的原因普遍被認為是小行星撞擊地球,科學家在地層交接處發現了大量的銥。
位於美國科羅拉多州的25號州際公路附近。紅箭頭處即為白堊紀-古近紀界線(因富含銥而著名)
科學家人為一顆直徑10公里的行星碎片,在6,500萬年前撞擊了墨西哥尤卡坦半島,形成希克蘇魯伯隕石坑。隕石撞擊形成了遮天蔽日的塵埃和硫酸形成的氣溶膠。這導致了陸地生物的光合作用受到阻礙,並且氣溶膠以酸雨的形式降落到海洋導致海洋嚴重酸化。
藝術家描繪的行星撞擊場景
但是依然還是有很多理論在挑戰這個猜想,如海平面下降使得大陸架露出,海洋生物部分滅絕。而陸地上因為被子植物的進化使得恐龍缺少食物而導致了滅絕。
這就需要科學家進一步的研究了。
現在的研究並沒有特別硬的數據使所有人信服。在現代科學里,我們對生態學這種宏觀學科的了解並不透徹,即便是全球變暖這種簡單問題也有極大的爭議。如果生態學更進一步發展,我想我們能從更加系統的層面來探討物種大滅絕。地球前期的進化我只是稍微提及了目前學界比較有共識的滅絕事件,更深入的探討都沒有涉及。不過我想顯生宙之前的物種進化也是非常有意思的。經歷的滅絕事件也不會少。
⑦ 如果把所有的 細 菌 和 病 毒 都 消 滅 了 ,人類就不會得 病 了嗎
你對細菌的印象如何? 骯臟,有害,無用?假如說它們從地球上消失了,會發生什麼樣的事情呢?
沒有細菌的世界,會是什麼樣子?我們會感到幸福嗎?
好吧,那麼我們現在就開始這個假設的討論吧。
好了,各位!今天的討論就到這里吧。我是自娛自樂的小明,希望大家能夠喜歡我的文章,歡迎你的關注和收藏。
參考材料:Jack A. Gilbert et al, "Life in a World without Microbes." in PLOS biology (2014)
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