第五条固碳路径

以二氧化碳为唯一碳源的生物称为自养生物,其中包括植物、藻类、蓝藻、紫色和绿色细菌。某些不从光照中获取能量的细菌和古细菌也属自养生物。自养生物为地球上所有其他生物提供赖以生存的能量,同时还在地球的氮和硫的循环中扮演重要角色。目前已知的碳途径有四条。2007年12月14日的Science上,Berg等人介绍了世上最古老的生命形式——古细菌所利用的第五条固碳途径。     

令人刮目相看的病毒

病毒当之无愧是地球上数量最大的生命形式。它寄生于细胞，攻击的主要目标是细菌。病毒控制着微生物的群体数量，并在地球化学过程如碳的循环中起主导作用。研究结果显示，当病毒以海藻为食大肆繁衍时，释放出大量的二甲硫，足可影响到云的形成。     

钻石"诉说"早期地球历史

梅里兰德大学科学家发现,钻石是极好的时间机器,它们能“诉说”大约30亿年前地壳、大气和地幔之间的硫循环是怎样发生的。这一发现再次证实,地球上最古老的岩石样品保存有“同位素痕迹”——像硫和氧这类元素的同位素。这些同位素痕迹能“诉说”许多有关地球早期历史原先不清楚的信息,如在硫物质代谢作用中利用的大气进化和原始生命形式诞生等。     

粮食丰产的“催化剂”

正氮是构成蛋白质、核酸必不可少的元素,是生命有机体的基本元素之一。农作物生长过程最需要的元素就是氮,氮也成为动物生存所必需的元素。在生物圈中,氮素和其他元素一样处于不断循环中。氮循环是地球上维持生命最重要的循环之一。自然界的这种循环本可永无休止地一直进行下去,但当地球上的人     

二叠纪大灭绝原因成谜

在大约2．51亿年前的二叠纪末期。地球上曾经发生过一次物种大灭绝，当时海洋中大约90％、陆地上大约70％的物种消失殆尽。这究竟是为什么呢？科学家们曾经推测的原因是：当时，全球气候严重变暖，大气中二氧化碳的含量比现在高得多，因此海洋循环非常缓慢，海水极度缺氧；在这种情况下，海洋微生物只好代谢硫，而产生的硫化氢气体在海水中累积并最终进入大气层，     

利用氮稳定同位素记录重构古海洋氮素生物地球化学循环

初始地球的氮素循环是由大气反应和缓慢的地质过程来控制的。在大约27亿年前,微生物代谢逐渐进化成为控制地球氮素转化的最核心驱动力,使得地球上的氮循环逐渐进化成为现在的模式。不同的微生物过程会产生不同的氮稳定同位素分馏,这种分馏的信号会储存于古生物介质中,因此通过分析古生物介质中氮的稳定同位素值,可以重构古海洋的氮素生物地球化学循环过程。     

高负载硫正极功能性黏结剂研究进展

锂硫电池是高能量密度二次电池的重要体系.但硫材料固有的绝缘属性以及硫正极在电化学循环中特殊的"固-液-固"反应历程,易导致材料利用率低、极化严重、溶解性多硫化锂"穿梭"以及剧烈体积变化等负面影响,造成高负载硫正极性能发挥和稳定循环的极大困难.近年来,作为非活性组分的黏结剂在锂硫电池中被赋予了丰富的功能,如有效捕捉溶解性多硫化锂以及维持电极/导电结构长期循环稳定性等,极大地推动了高负载硫正极的发展.本文从高负载硫正极用黏结剂的关键作用、研究现状、作用机制原位解析、现存挑战以及未来发展方向等方面,重点归纳和阐述近年来高负载硫正极用功能性黏结剂的重要研究进展.     

说氧

氧不仅是地球上分布最广、含量最多的元素,同时又是地球上所有生命赖以生存的物质。数10亿年来,正是氧与二氧化碳互为补充的神奇循环,造就了万物繁荣的地球。氧气(O_2)主要分布在地球表面附近大气中,并随着海拔高度增高而递减。据科学家研究得知,早期地球大气中并没有氧气,直到25亿年前,一种原始的海洋生物绿藻大量繁殖起来后才有了变化。绿藻能利用水进行光合作用,把水分解成为电子、质子和氧气。现在地球大气中的氧气含量,很稳定地维持在     

东海潮间带埋藏古木影响下的Fe-S矿物特征

中国东海舟山群岛的潮间带存在一处距今5600年左右的古木堆积层. 对采自该潮间带的新鲜基岩样品、海岸风化壳剖面、海岸带渗滤水系统、埋藏古木渗滤水、潮间带沉积物、潮间带海水、岛上淡水和埋藏古木以及埋藏古木形成的泥炭质等潮间带环境介质进行元素地球化学分析, 对海岸带渗滤水系统中的细菌成因铁氧化物和潮间带沉积物进行了详细的透射电子显微镜-选区电子衍射分析, 并对埋藏古木形成的泥炭质和潮间带海滩泥的无机硫组成及其硫同位素组成进行了测定. 结果显示, 该潮间带环境介质出现了不同程度的Fe, Mn, S (SO^2-₄)富集, 是埋藏古木腐烂发酵对潮间带的Fe-S生物地球化学循环产生影响的结果. 透射电子显微镜-选区电子衍射分析结果不仅证实铁细菌和硫酸盐还原菌在该潮间带环境中的大量存在、参与了Fe-S循环过程, 而且诱导了胞外成矿作用. 潮间带海滩泥中高的铬还原性硫(FeS₂)含量和低的特征δ ³⁴S值(?2.9‰)不仅可能指示了潮间带沉积物中大量硫酸盐还原菌的存在, 而且可能显示其中的铁硫矿物是在高的硫酸盐还原速率条件下形成的. 本研究对于深刻认识潮间带、河口和近海岸带等高有机质累积速率和高硫酸盐还原速率条件下Fe-S生物地球化学循环和生物成矿特征具有重要的意义.     

地球气候与太阳辐射

气候的形成主要取决于太阳辐射。气候的变迁与到达地表的太阳辐射能的变化关系至为密切。引起太阳辐射能变化的条件是多方面的。气候变迁,冰期、间冰期循环的根本原因,被认为是地球轨道和地球自转轴的倾斜度变动使地球上受到的太阳辐射发生改变所致。     

利用地照寻找外星人

喜欢观天的人都知道,每当在暗夜观察弯月时,不仅能看见被太阳光照亮的月面部分,同时还能看到其余的月盘附近有“鬼影”闪烁。这个“鬼影”就是地照,即地球所反射的太阳光的光影。一些科学家最近提出,地照或许有助于检测地球全球变暖的程度,也有助于在其他行星上寻找生命迹象。科学家解释说,地照能反映地球的反射性,哪怕地球反射进太空的阳光数量只发生微小的改变,也能反映地球气候的大改变。如果地面上空的云层越来越厚,云层覆盖的地区越来越多,就意味着将有更多的阳光被反射进太空,即到达地面的阳光数量越来越少。科学家在对地照进行了长期跟踪研究后发现,从20世纪80年代中期至2000年,地球反射进太空的阳光数量持续下降。从那以后,这种趋势却转向了:到达地面的阳光数量开始下降,反射进太空的阳光数量则开始上升。科学家认为,这很可能是地球的自然循环的一部分,而不是人类活动所产生的“副作用”。不过,这一自然循环产生的原因尚不明朗。一些天文学家则对运用地照来探察遥远行星上的生命痕迹很感兴趣,这是因为地照不仅是一种光线,而且其中包含着地球生命的迹象。比如,从地照的光线波长中能够明显看出叶绿素(让植物将阳光转化成能量的绿色素)、氧、臭氧及水蒸气的存在,...     

臭氧有益还是有害？

臭氧层保护地球上所有的生命,但是它也令那些企图控制全球变暖趋势的科学家们一筹莫展.利用"地球工程(geoengineering)",研究人员提出建议:往同温层注入硫颗粒,或许会抵消温室气体积累所造成的影响.     

如果没有病毒……？

只要一日地球上尚有生物，病毒就会存在；有些对人类有益，有些对人类有害，有些虽然和人类没有利害关系，但它们在生物圈的物质循环与能量交流中具有关键作用—……     

绚丽多姿的真菌

它被视为世界之奇,它是地球上有机物质循环往复、不断被利用的忠实执行者,但人们对它的绝大多数种类知之甚少,对它在物质世界循环中所扮演的角色更是缺乏充分的认识。     

地质微生物功能群: 生命与环境相互作用的重要突破口

微生物类型丰富、数量巨大, 是联系其他生物和环境的重要纽带. 但由于在地质体中保存下来的细菌和古菌缺乏形态和结构的多样性, 不能像动植物那样可以从形态上开展属种水平的研究, 这个难点问题一直影响着地质微生物的研究. 地质微生物功能群因在生理学、生态学和生物地球化学等方面的功能明确, 并能在地质体中留下各种记录而将成为瓶颈突破的关键点, 它是当前古生物学向地球生物学发展的一个重点研究内容. 本文评述了与碳、硫、氮和铁等重要元素代谢和循环有关的地质微生物功能群的特点、起源及其在地质体中的识别标志,分析了这些微生物功能群在参与形成地质历史时期的异常气候、硫化海洋、低浓度硫酸盐海洋、地质营养条件以及前寒武纪条带状铁建造等方面的重要作用.     

遨游水世界

浩瀚之水天际来吗? 水是一种宝贵的自然资源,是人类赖以生存的物质条件。那么,地球上浩瀚的水又是从何而来的呢? 也许有人会说,水是从天上降下来的。事实上,来自天上的降水只不过是地球上参与循环的很小一部分水,这部分水量只占地球总水量的大约二千六百分之一。     

热液矿床共生矿物的硫同位素平衡分馏模式

本文提出一个热液矿床共生矿物的硫同位素平衡分馏模式,为前人的高温外推法提供了理论依据,同时也纠正了他们的错误。 现在,人们已经了解热液中硫的地球化学行为。Ohmoto和Ryc指出,高温热液(T(?)     

漂浮的沙坐土及其影响

全球循环的云系给海洋和雨林带来更多的生机，而尘土不仅影响地球上水土奇特的地区，而且影响着云的形成、降水和气候，加2人类活动，使得尘土循环遭受破坏；然而科学家研究尘土循环及其全球性后果的实践才刚刚开始——     

红枫湖沉积物—水界面Fe、Mn的分布和迁移特征

沉积物—水界面是天然水体中物质输送和交换的重要边界之一,对这一界面及其附近发生的各种物理、化学及生物等地球化学过程的研究已列入地球科学的前沿课题之一。在水环境中,Fe、Mn是典型的氧化还原敏感性元素,对其它微量元素及核素的地球化学循环起着一定的控制作用。一般认为,湖水中的Fe、Mn受氧化还原边界层的控制。但是,迄今为止,对于Fe、Mn在沉积物—水界面及其附近的地球化学行为所知甚少。为此,本文根据贵     

环境中硒的迁移、微生物转化及纳米硒应用研究进展

硒,人类及动物不可或缺的微量元素之一,在地球化学循环中扮演着重要角色.自然界中的硒通过风化作用从磷化岩、煤矿等富硒源中释放,经沉降、挥发、大气循环、生物作用等方式在生态系统中迁移转化.在众多迁移转化途径中,微生物对硒的转化尤为重要,主要包括异化还原、同化还原、氧化、甲基化和去甲基化5种方式.其中,异化还原是去除环境介质中SeO₄^2-及SeO₃^2-的主要方式,产物纳米硒(SeNPs)凭借独特的物理化学性质广泛应用于电子、医学、环境修复等领域.然而,关于生物源SeNPs合成的过程调控、机制解析,乃至生物信息学相关研究尚处于初步探索阶段.因此,本文综述了硒在环境中的迁移转化过程,着重阐述了微生物对硒的转化机理,以及生物合成SeNPs在化学传感器、抗癌领域及催化领域的应用,旨在为揭示硒元素的地球化学循环、微生物转化机制,及拓宽生物SeNPs的应用领域提供必要的信息及理论参考.