豫西寒武紀(jì)微生物碳酸鹽巖中藍(lán)細(xì)菌的鈣化作用.pdf

1、豫西寒武系微生物巖中發(fā)現(xiàn)兩種藍(lán)細(xì)菌化石，葛萬菌（Girvanella）、附枝菌（Epiphyton）。本文對(duì)葛萬菌和附枝菌的形態(tài)特征、礦物組成及其鈣化機(jī)理等方面進(jìn)行了深入研究，對(duì)兩種藍(lán)細(xì)菌進(jìn)行了細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重建，闡明了其鈣化過程，區(qū)分出生物礦物，為顯生宙初期第一次“藍(lán)細(xì)菌鈣化作用幕”的研究提供佐證。
　　葛萬菌化石由管壁和管芯兩部分組成。單管彎曲不分叉，菌體之間相互纏繞。管芯為圓柱狀方解石，直徑10–20μm，長度50200μm不等

2、。管壁由直徑1–2μm沿徑向放射排列的粒狀或短柱狀方解石組成。管壁方解石為葛萬菌光合作用誘導(dǎo)產(chǎn)生的生物礦物；管芯礦物為成巖產(chǎn)物。據(jù)此，建立葛萬菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)：細(xì)胞列和外面包被的膠鞘（EPS），在兩者之間有一層堅(jiān)韌的細(xì)胞壁。
　　附枝菌的定義描述的是球狀藍(lán)細(xì)菌集合體組成的囊狀結(jié)構(gòu)以及由囊狀結(jié)構(gòu)組成的樹枝狀結(jié)構(gòu)。囊由數(shù)個(gè)藍(lán)細(xì)菌細(xì)胞及其胞外聚合物EPS組成，直徑1560μm。在體視顯微鏡下球形囊狀結(jié)構(gòu)和枝狀體呈棕色散布在黑色斑塊中。偏光顯微

3、鏡下囊狀結(jié)構(gòu)邊緣色深，內(nèi)部色淺，枝狀體二分支。電子顯微鏡下可見長方體和球形囊狀結(jié)構(gòu)垂相堆疊形成枝狀體。每個(gè)囊由沸石化的外壁和內(nèi)部圈閉的方解石組成。外壁通常厚15μm，層狀或放射狀。內(nèi)部圈閉的方解石中有直徑14μm的坑，這些坑是降解的球狀藍(lán)細(xì)菌?？又苓叺姆浇馐晌⑸镎T導(dǎo)產(chǎn)生。誘導(dǎo)過程可分為光合作用過程和異養(yǎng)細(xì)菌誘導(dǎo)過程。
　　藍(lán)細(xì)菌通過二氧化碳濃縮機(jī)制，利用溶解在水中的碳酸氫根離子進(jìn)行光合作用，并產(chǎn)生OH-。OH-與水中的碳酸氫根

4、反應(yīng)產(chǎn)生大量碳酸根離子。藍(lán)細(xì)菌死亡后，細(xì)胞溶解素降解EPS，使得其上吸附的Ca2+被釋放，與Ca2+結(jié)合形成碳酸鈣沉淀。這個(gè)過程發(fā)生在EPS上，因而受到了EPS上生物大分子排列方式的影響。葛萬菌的EPS中吸附鈣離子的生物大分子排列規(guī)則有序，形成的方解石沉淀呈規(guī)則的粒狀。附枝菌的EPS中生物大分子排列緊密且無序，EPS鈣化成致密方解石。
　　附枝菌EPS的鈣化還可由異養(yǎng)細(xì)菌在附枝菌死亡之后通過硫酸鹽還原作用產(chǎn)生。異養(yǎng)細(xì)菌將SO42-