Кисень – це найпоширеніший елемент землі: в атмосфері його близько 23%, у складі води 89%, в людському організмі 65%. На його частку (у складі різних сполук, головним чином силікатів) припадає близько 47,4% маси твердої земної кори. Морські та прісні води містять величезну кількість зв'язаного кисню - 88,8% (за масою), в атмосфері вміст вільного кисню становить 20,95% за обсягом та 23,12% за масою. Більше 1500 з'єднань земної кори у своєму складі містять кисень.
Археї
Кисень входить до складу багатьох органічних речовин і присутній у всіх живих клітинах. За кількістю атомів у живих клітинах він становить близько 25%, за масовою часткою – близько 65%.
Загальновідомо, що на Землі не було б кисню, якби не сонячне світло - ключовий елемент фотосинтезу.
Зараз в промисловості кисень отримують з повітря. Основним промисловим способом отримання кисню є кріогенна ректифікація. Також добре відомі і успішно застосовуються в промисловості кисневі установки, що працюють на основі мембранної технології.
Тепер дослідники зробили дивовижне відкриття, що кисень також може вироблятися без сонячного світла, можливо, глибоко під поверхнею океану. У глибоких темних водах океану відбувається більше, ніж ви вважаєте: незліченна кількість невидимих мікроорганізмів живуть своїм повсякденним життям у товщах води, і тепер дослідники виявили, що деякі з них виробляють кисень несподіваним чином.
Це важливе дослідження проводиться під керівництвом Беат Крафт і Дональда Е. Кенфілда з Університету Південної Данії, а його результати були опубліковані в журналі Science. Співавторами виступили Ніко Джемліх, Мортен Ларсен, Лаура Брістоу, Мартін Коннеке та Бо Тамдруп. Беате Крафт – доцент кафедри біології. Її увага зосереджена на мікробній фізіології та біохімії, а її дослідження підтримуються грантом Villum Young Investigator Grant. Дональд Е. Кенфілд - професор екології на кафедрі біології та Данського інституту досліджень Андвансу, завідувач кафедри біології.
Життєво важливий для Землі кисень в основному виробляється рослинами, водоростями та ціанобактеріями за допомогою фотосинтезу. Відомо, що деякі мікроби виробляють кисень без сонячного світла, але досі вони були виявлені тільки в дуже обмежених кількостях і в дуже специфічних довкіллях.
Виявлені в океані живі мікроби Nitrosopumilus maritimus та їх родичі - археї, що окислюють аміак, - називали організмами привидами, які блукають у темряві.
«Ці мікроби насправді рясніють в океанах, де вони відіграють важливу роль у кругообігу азоту. Для цього їм потрібен кисень, тому довгий час залишалося загадкою, чому їх так багато у водах, де немає кисню», - каже біолог Беата Крафт.
Вона додає:
"Ми подумали: вони просто бовтаються там без діла, це, мабуть, якісь клітини-примари. Але було в цьому щось загадкове".
"Ці мікроби настільки поширені, що кожна п'ята клітина у відрі морської води є одним із них", - додає Кенфілд, співавтор статті.
Тому дослідникам стало цікаво – чи можуть мікроби виконувати якусь функцію.
Вони виробляють кисень
Дослідник Беата Крафт вирішила протестувати виявлені бактерії у лабораторії. «Ми хотіли подивитися, що станеться, якщо у них закінчиться кисень — як це відбувається, коли вони переходять із багатих на кисень вод у збіднені киснем води. Чи виживуть вони?», – каже дослідник.
«Ми бачили, як вони витратили весь кисень у воді, а потім, на наш подив, через кілька хвилин рівень кисню знову почав зростати. Це було дуже захоплююче!», – згадує Дон Кенфілд.
В результаті досліджень вдалося виявити, що Nitrosopumilus maritimus здатний виробляти кисень у темряві. Трохи не таку кількість, щоб це вплинуло на рівень кисню на Землі, але достатньо, щоб підтримувати себе в робочому стані.
"Якщо вони виробляють трохи більше кисню, ніж їм потрібно самим, його швидко захоплюють інші організми по сусідству, тому цей кисень ніколи не залишить океан", - пояснює Беат Крафт.
Проте який вплив вони мають на навколишнє середовище, в якому самі живуть, залишилося питанням.
Нова океанська експедиція
Дослідники вже знали, що археї, що окислюють аміак - це мікроорганізми, що підтримують глобальний кругообіг азоту, але вони не усвідомлювали всієї міри їх можливостей. У нещодавно відкритому Nitrosopumilus maritimus поєднується виробництво кисню із виробництвом газоподібного азоту. Таким чином вони видаляють біодоступний азот із навколишнього середовища.
«Якщо такий спосіб життя поширений в океанах, це, безумовно, змушує нас переосмислити сучасне розуміння морського азотного циклу», — стверджує Беата Крафт.
"Мій наступний крок - дослідити явище, яке ми спостерігали в наших лабораторних умовах, в збіднених киснем водах у різних точках океану по всьому світу", - додає вона. Її дослідницька група вже взяла зразки у фіорді Маріагер у Данії, а наступна зупинка – у водах Мексики та Коста-Ріки.
Це відкриття особливо актуально в умовах клімату, що змінюється, і зростання викиду СО 2 в атмосферу. Крім цього, дослідження реалізує деякі завдання цілей ООН зі сталого розвитку – збереження та раціональне використання океанів, морів та морських ресурсів на користь сталого розвитку. Вивчаючи океан, ми можемо запропонувати суспільству нові стійкі шляхи його використання для вирішення існуючих проблем і потреб людства.
Раніше ми повідомили, що незвичайний музей із пластику відкрили в Індонезії.
Также издание Postfactum рассказывало о том, что рішення РНБО про контроль видобутку корисних копалин підписав Президент України.
Нагадаємо також про те, що у 2021 році на Марсі почнуть виробляти кисень.
Топ новини
