Language
Водород и темный кислород стимулируют микробную продуктивность в различных экосистемах подземных вод.

Новости

ДомДом / Новости / Водород и темный кислород стимулируют микробную продуктивность в различных экосистемах подземных вод.
search
СВЕЖИЕ НОВОСТИ

Nov 20, 2023

8 лучших отбеливающих зубных паст 2023 года по мнению стоматологов

May 24, 2023

Светлое будущее бронзовой формы

Jun 29, 2023

Интервью Элис Кэпси: Вся Англия

Jul 19, 2023

Иммобилизованный биосорбент из мертвых клеток Paenibacillus dendritiformis и полиэфирсульфона для устойчивой биоремедиации свинца из сточных вод.

Jan 22, 2024

Аудит выявил ошибки при проверке качества воды в городе Берхампур

ОТПРАВИТЬ ЗАПРОС
ПРЕДСТАВЛЯТЬ НА РАССМОТРЕНИЕ

Jul 03, 2023

Водород и темный кислород стимулируют микробную продуктивность в различных экосистемах подземных вод.

Nature Communications, том 14, номер статьи: 3194 (2023) Ссылаться на эту статью 6805 Доступов 135 Подробности Altmetric Metrics Около 50% человечества полагаются на подземные воды как на источник питьевой воды.

Nature Communications, том 14, Номер статьи: 3194 (2023) Цитировать эту статью

6805 Доступов

135 Альтметрика

Подробности о метриках

Около 50% человечества используют подземные воды как источник питьевой воды. Здесь мы исследуем возраст, геохимию и микробиологию 138 проб подземных вод из 95 мониторинговых скважин (глубина <250 м), расположенных в 14 водоносных горизонтах в Канаде. Геохимия и микробиология демонстрируют устойчивые тенденции, предполагающие крупномасштабный аэробный и анаэробный круговорот водорода, метана, азота и серы, осуществляемый различными микробными сообществами. Более старые подземные воды, особенно в водоносных горизонтах с пластами, богатыми органическим углеродом, содержат в среднем больше клеток (до 1,4 × 107 мл-1), чем более молодые подземные воды, что ставит под сомнение текущие оценки численности подземных клеток. Мы наблюдаем значительные концентрации растворенного кислорода (0,52 ± 0,12 мг/л [среднее значение ± стандартная ошибка]; n = 57) в старых грунтовых водах, которые, по-видимому, поддерживают аэробный метаболизм в подземных экосистемах в беспрецедентных масштабах. Метагеномика, анализ изотопов кислорода и модели смешивания показывают, что темный кислород образуется in situ в результате микробной дисмутации. Мы показываем, что древние грунтовые воды поддерживают продуктивные сообщества, и подчеркиваем забытый источник кислорода в нынешних и прошлых подземных экосистемах Земли.

Около 2% водных ресурсов Земли находятся в виде подземных вод, половина из которых является соленой, а другая половина – пресной1. Эта подземная пресная вода составляет около 30% мировых ресурсов пресной воды, что в шестьдесят раз больше, чем во всех озерах, реках и атмосфере вместе взятых, и уступает только недоступным и в настоящее время все еще замороженным полярным ледяным шапкам1. Водоносные горизонты и разломы горных пород также могут содержать до 30% общей микробной биомассы на Земле2,3, вносить существенный вклад в фиксацию углерода4 и содержать большое количество некультивируемых архей, бактерий и вирусов2,5 с широким спектром образа жизни6. Несмотря на глобальное распространение подземных вод, а также величину и разнообразие их резидентной биомассы, наше понимание состава и активности микробных сообществ, населяющих эти скрытые водные экосистемы, по-прежнему неоднородно и часто основывается на образцах нескольких избранных скважин или одного водоносного горизонта. В частности, геохимические и экологические процессы, которые формируют микробные сообщества подземных вод в пространстве и времени, недостаточно ограничены7.

Установление надежных связей между микробными сообществами и геохимическими характеристиками подземных вод требует больших наборов данных с полной инвентаризацией окружающей среды, связанной с каждым образцом микробного сообщества. С этой целью Сеть скважин для наблюдения за подземными водами (GOWN), поддерживаемая Управлением окружающей среды и охраняемых территорий Альберты (AEPA) в Канаде, собрала геохимические данные для более чем 250 подземных вод, полученных из мониторинговых скважин в различных водоносных горизонтах и ​​географических регионах, представляющих различные геохимические режимы. и возраст грунтовых вод. В каждой скважине GOWN неоднократно отбирались пробы на протяжении многих лет, в том числе в течение нескольких десятилетий8. С 2006 года в рамках этой комплексной программы мониторинга систематически осуществляется регулярный сбор информации об уровне воды, химическом качестве воды, а также изотопном составе водных и газообразных проб9. Провинция Альберта расположена в Западно-Канадском осадочном бассейне, где расположены крупные месторождения нефти, газа, угля, а также серы, соли, известняка и доломита10. Мелкие и глубокие недра широко изучались в контексте разведки и разработки нефти и угля11 (рис. 1).

a Расположение изученных скважин подземных вод в контексте энергетических ресурсов провинции Альберта. Цвета обозначают возраст подземных вод в каждой скважине (желтый: более молодые воды; красный: средний возраст; синий: более старые воды, богатые сульфатами; фиолетовый: более старые воды с небольшим содержанием сульфатов). Размер круга представляет собой среднее количество микробных клеток в образцах грунтовых вод в диапазоне от 104 (наименьший полный круг) до 107 клеток на мл (самый большой круг). Карта была создана с использованием Arc-GIS v10.8 b. Относительная пропорция типов воды в поверхностных, русловых и коренных отложениях, а также в основных геологических образованиях Альберты, показывая, что геохимия подземных вод развивалась с увеличением возраста формаций. NA не оценено, HSC Каньон Подкова, Gp. Группа.

900 mg L−1) and a low Ca/Na ratio (median: 0.01). Old groundwaters were characterized by reducing conditions and contained high dissolved methane concentrations (12.8 ± 2.4 mg L−1 [mean ± SE]; median: 0.72 mg L−1, range: 0.001–74.2 mg L−1; Fig. 3a, Supplementary Data 1). These waters had elevated sodium, bicarbonate, and chloride concentrations resulting from water-rock interactions, including ion exchange, and weathering of minerals. The older groundwater samples were obtained from wells completed in buried river valleys (channels) and Paleogene and Cretaceous sedimentary bedrock formations that are often characterized by the presence of coal and/or shale13./p>1700 mg L−1) and had intermediate Ca/Na ratios (median of 0.12). Sulfate was often the most abundant anion and electron acceptor in this group of groundwaters, resulting in sulfate-rich hydrochemical facies with low methane concentrations. These groundwater samples were collected from wells completed in surficial deposits, but also from bedrock aquifers completed in clastic, often marine sedimentary rocks of the Bearpaw formation (Fig. 1b)./p>210,000 km2)./p>50% of the clades known to comprise sulfur-cycling microbes. Ca. Desulforudis are hydrogen-oxidizing, sulfate-reducing Clostridia reported to thrive in deep terrestrial aquifer ecosystems29. In samples GW3026 and GW217 we found high sequence abundances of microbes affiliating with obligately syntrophic Smithella sp. and Syntrophus sp. that live together with organisms scavenging hydrogen30,31./p>10,000 years old based on tritium and 14C data, supporting that even deep subsurface ecosystems provide niches for aerobic microorganisms67. The production of dark oxygen that we postulate in this work could provide a mechanism for previously reported isotopically light groundwater oxygen anomalies that have lacked a clear explanation thus far52,54,68,69,70,71. Microbial dark oxygen production in subsurface ecosystems may thus be relevant for the functioning and evolution of the geobiosphere, as it provides a source of oxygen independent of light, on Earth as well as potentially on other celestial bodies./p>