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地球上的泥土,是如何出现的?其实都是“吃土”微生物做的贡献
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科学宇宙探索者
多年来,科学家们一直都想搞清楚地球上泥土的起源问题,如今,终于有了答案。据报道,通过多年的研究,科学家们在实验室环境中,终于发现泥土的形成,竟然和生物活动有关,而这些生物肉眼是看不见的,它们主要是微生物阵营中的各类细菌。
1立方厘米的土壤,需要1000年才能形成
其实泥土,就是地球上的土壤。简单来说,就是地球陆地表面的一层肥力,可以让植物在上面繁育生长的疏松表层,一般土壤之下,就是坚硬的岩石了。现代研究认为,泥土的形成一般和地球上的岩石风化有关,当然,还有气候环境、地形地貌、生物活动等多种因素在里面,这让才可以让土壤变得肥沃,也从可以让植物生长得更好。
因为土壤在地球上分布非常广泛,所以,对于很多人来说,都认为土壤的形成是很简单的,可事实上,科学家们发现土壤形成的时间是非常漫长的,特别是一些土壤非常厚,而且土壤特别肥沃的地方,可能需要以万年为单位来计算土壤形成的时间。
科学家表示,平均1立方厘米的土壤,需要1000年的时间才可以形成,而且最早,这些相对松软的土壤,其实也都是坚硬的岩石,即使是如今它们是成熟土壤的状态,如果你通过专业的显微镜将土壤放大,也会惊讶的发现,土壤竟然都是细小的碎石块,而这些细小的碎石块,则经过了“多道工序”的打磨,才会出现在我们的面前。
土壤是如何形成的?
科学家将土壤形成的过程,一共分为3个阶段:岩石母质状态——处于岩石和土壤中间状态的幼土——变得柔软没有大块岩石的成熟土壤。
按理说,想要在短时间内见证一块岩石变成土壤,是不可能的事情,不过,人类的科学技术发展,已经可以让科学家们在实验室环境中,通过模拟气候环境,来让岩石变成土壤的这个过程加快,并且为我们还原出土壤形成过程中都有哪些是主要的参与者。
在古巴的伊卡科斯生态保护区,科学家们找到了 一种风化速度很快的岩石,这种岩石是石英闪长岩,它的特点就是风化速度都要比其它的岩石种类快很多,如果在实验室环境中,或许可以让科学家们在短时间内,揭开土壤的奥秘。
于是,科学家们采集了很多石英闪长岩的基岩样本,而在带回实验室之后,通过化验,竟然发现这些基岩样本的最底层中,存在着一些生物活动。它们会是什么?想要解答这个问题,就需要从生物活动的基本需求来说起了。
科学家表示,在地球上,无论是哪种生物,哪怕是肉眼看不见的微生物,它们的而活动同样需要通过获取电子能量来进行,而这些存在于岩石底层的生物,便是以吃岩石为生的“化能自养菌”。
什么是化能自养菌呢?
作为微生物的一种,它们其实算作是一个“怪咖”,它们不需要依赖任何的有机营养物,就可以完成自身的繁殖和生长,而且即使是没有阳光的环境之中,它们也可以丝毫不受到任何的影响。
科学家发现,这些化能自养菌在将岩石吃掉后,会将岩石中的电子给剥夺,这个时候,岩石就会因为失去了电子,而产生一系列的化学分解过程,这个过程还有一个我们非常熟悉的名字——风化。这便是岩石化身为土壤的第一步。
在岩石因为化能自养菌而改变外形之后,它们对于化能自养菌的滋养,也让岩石中的化能自养菌数量开始快速的上升,于是,风化的速度也就会变得更快,岩石也开始逐渐变得越来越碎、越来越小,这个时候,岩石化身土壤的第二步——幼土阶段便开始了。
30个月后,科学家们成功收获了属于他们培育出来的土壤,通过检测,科学家们发现石英闪长岩基岩样本变成的成熟土壤中,化能自养菌的数量几乎找不到了,因为整个基岩样本中的电子都已经被消耗差不多了,剩下的电子也已经不足以支撑它们继续生存。
这项实验也表明,在地球土壤形成的过程中,早期的微生物担任了重要的角色,它们的出现让风化的速度加快,从而让土壤变得肥沃。当然,土壤的出现对于地球生命来说,是至关重要的,因为它为植物提供了栖息的根本,也维系了地球生态平衡的正常运转。
资料来源
《科技日报》7月文章《泥土的“身世” 可能和细菌“食谱”有关》