极端环境下的微生物及其生物地球化学作用

极端微生物是地球生物圈的重要组成部分。极端微生物的地球化学定位在微生物学与地球化学以及一些相关学科的交叉点上,最近10年已经发展成为地质生物学研究的热门领域。对极端微生物的研究不仅有助于回答生命起源、生命极限、生命本质甚至其他生命形式等生命科学问题,而且其生物地球化学作用在地球系统科学研究中具有重大科学研究价值,对揭示生物圈与地圈协同演化的奥秘、认识生命与环境相互作用规律及地球的化学演化提供重要证据。总结了嗜热菌、嗜冷菌、嗜酸菌、嗜碱菌、嗜压菌、嗜盐菌以及抗辐射菌的主要类群,论述了极端微生物适应环境的机制,探讨了极端微生物的生物地球化学意义。作者预测未来将会在生物标志化合物研究、同位素地球化学分析和分子生物学综合研究的基础上协同推进极端微生物地球化学学科的发展。     

十红滩铀矿床中微生物种类多样性及生态分布规律的研究

利用生物学方法对新疆十红滩砂岩型铀矿各亚带矿石中参与C、N、S、Fe、O等元素循环的主要微生物菌群进行了研究.结果表明:在铀矿床中赋存着硫酸盐还原菌(SRB)、铁细菌(IB)、硫杆菌、硝化细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌、芽孢菌等各类细菌.其中sRB种类较多,主要为脱硫弧菌属、脱硫肠状菌属、脱磺单胞菌属、脱硫杆菌性等.IB主要为鞘铁菌属、球衣菌属、瑙曼氏菌属和赭菌属.硫杆菌包括氧化硫硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌、排硫硫杆菌、脱氮硫杆菌.硝化细菌主要为硝化杆菌属.亚硝化细菌主要为亚硝化单孢菌属.异养反硝化细菌为施氏假单胞菌和类鼻疽假单胞菌,自养反硝化细菌为脱氮硫杆菌.芽孢杆菌包括巨大芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、蜂房芽孢杆菌、球形芽孢杆菌.实验证明:各类细菌的种类和数量在铀矿床的空间分布上存在着一定的规律性对铀矿床的地球化学分带性具有一定的指示作用.     

海洋极端环境微生物活动与油气资源关系

为了弄清海洋极端环境下微生物参与油气资源形成和演化的潜在机制, 进行了现代海洋热泉和冷泉等环境中微生物类型分析和生物量估算, 探讨了极端微生物活动和油气资源的潜在关系.认为海洋极端环境下微生物类型主要为细菌和古细菌, 热泉微生物群落主要为异养发酵菌、硫酸盐还原菌、产甲烷菌等; 冷泉微生物群落主要为ANME-2族的厌氧甲烷氧化古细菌、硫酸盐还原细菌和ANME-1族厌氧甲烷氧化古菌.这些极端微生物利用CH₄和H₂S等气体进行能量固定, 有较高的生物丰度和较低的分异度, 具有垂向和水平分带性, 并能营生一套独特的宏体生物.极端微生物活动直接和间接地参与了油气资源的形成和改造, 示踪海底油气资源的变迁.对于探索地球早期海洋微生物活动与油气资源形成, 寻找地史时期或华南地史早期烃源岩具有重要理论和实践指导意义.      

深海微生物多样性形成机制浅析

随着全球人口、资源与环境问题的加剧,人类把目光投向海洋。深海包含在极酸、极碱、极热、极冷、高盐、高压等极端环境下能够生存繁衍的微生物。与陆地微生物比较,它们可能具备某些不同的代谢途径和遗传背景。对极端环境微生物生存与适应机制的研究将加深我们对深海微生物乃至深海生物圈对全球气候影响的理解,也将促进我们对深海微生物资源和深海矿产资源的开发。在综合以往对各种极端环境下微生物研究的基础上对深海微生物的生存及适应机制进行了分析与阐释,为深海微生物的研究提供参考。     

天山冰芯细菌多样性研究

以在天山乌鲁木齐河源1号冰川钻取的5.18 m长的浅冰芯为研究对象,对冰芯不同层面的微生物总数、可培养细菌数量和种类进行分析.发现天山1号冰芯微生物总数为103～105细胞·mL-1,可培养细菌数为0～300 cfu·mL-1,冰层中的微生物数量明显多于粒雪层,可能是淋溶作用使细菌移动并保存在冰层中;分离到的细菌分属于14个属,大部分与来自海洋和其它陆地冰川的细菌具有很高的同源性,不同的气泡冰层的细菌在数量和种类组成上都有较大的差异.其中Frigoribacterium、 Flavobacterium、 Arthrobacter为天山1号冰芯中的主要优势菌,Brevundimona、 Pseudomonas和Pedobacter为次要优势菌,并且Frigoribacterium和Flavobacterium在冰芯不同深度均有分布,其数量与冰层中可培养细菌数量变化相一致;Cohnella和unclassified_Paenibacillaceae所代表的属的细菌未在其它低温环境下发现,可能为天山冰川的地方种类.     

太湖沉积物中微生物多样性垂向分布特征

运用化学分析方法和PCR-DGGE技术,从沉积物化学及分子生物学角度对太湖沉积物理化性质(pH、Eh)、营养盐及微生物多样性的垂向分布及相关性进行研究。结果表明:沉积物-上覆水接触界面处于轻度还原状态,在表层8.0cm左右以下,Eh随沉积深度的增加迅速下降,还原性逐渐增强,到15.0～22.5cm深度区间内,Eh值基本稳定,还原性最强,之后随深度的进一步增加,Eh呈"之"型缓慢升高。沉积物pH随深度的增加先降低后缓慢升高,pH在整个剖面上变化幅度不大,在7.2～7.6变动。沉积物中含有丰富的营养盐,总氮(TN)、总磷(TP)最高含量分数和有机质(OM)的最高百分比分别为2.436mg/g、0.731mg/g和3.817%,其剖面特征表明,沉积物表层TN和OM远高于底层,其含量随深度增加而降低。TP随着沉积深度的增加呈"之"型缓慢减少。不同深度沉积物的微生物群落呈现出明显的空间分布多样性差异,不同深度沉积物的微生物群落结构之间的相似性和动态性存在差异。多元相关分析结果显示,TN与OM显著相关,理化指标、营养盐中任一指标含量与微生物群落多样性指标之间存在相关性,但不显著,微生物多样性是营养盐及环境物理、化学和生物等多方面共同作用的结果。     

减量化修复地块土壤微生物群落多样性及影响因子初探

为探究崇明某钢厂减量化地块土壤微生物群落多样性和组成结构,采用Illumina Miseq高通量测序技术,选取土壤有机质（SOM）、水溶性盐总量、全氮（TN）、有效磷（AP）、速效钾（AK）、酶活性等指标分析,探讨土壤环境因子对土壤微生物群落结构的影响。结果显示,对照点（CK）的土壤SOM含量显著高于典型污染区监测点（CM1）和普通污染区监测点（CM2、CM3）(P <0.05),分别高出2.08倍、2.99倍、1.51倍;CM1土壤中的水溶性盐总量显著高于其他点位（P <0.05）,高达8.33 g/kg,分别是CK、CM2、CM3的22.51、20.83、19.37倍。CK组脲酶（UE）、蔗糖酶（SC）、中性磷酸酶（NP）活性均高于其他三组,过氧化氢酶（CAT）四组无显著性差异（P> 0.05）。CM1组的Shannon指数和Ace指数均显著低于其他三组（P <0.05）,土壤质量较差。丰度最高的菌门为绿弯菌门（Chloroflexi）,占比为16.62%～28.21%,主要影响微生物群落结构的环境因子为水溶性盐总量、铁（Fe）、AK、AP、SC等。研究表明...     

离心操作对BIOLOG法测定微生物群落功能多样性的影响

陆地生态系统的有机质分解是地球系统碳循环的重要环节,但目前人们对这一过程的认知程度尚待提高,原因之一是对植物凋落物分解时微生物群落功能多样性的变化缺乏系统认识.如能将BIOLOG微平板法引入植物凋落物降解初期的研究中,将弥补这一重要环节的缺失.但当前对如何在降解初期研究中应用这一方法、尤其是对于在预处理过程中是否应进行离心操作并无定论.为此,笔者选用北京桦树林区凋落物的淋洗液为接种液,考察离心操作对BIOLOG微平板法测定结果的影响.研究发现:离心操作能减小培养液的浊度(吸光度减小0.13)、降低溶液颜色对微孔显色程度的干扰,但也会导致测得的微生物群落数量减少(平均颜色变化率可降低约0.4);样品中微生物群落数量越小,群落功能多样性受影响的程度则越大.因此,在选择是否进行离心操作时,需针对具体的研究对象综合选择.     

色林错表层水体真核微生物多样性和群落分布格局

真核微生物作为高原湖泊生态系统食物网的关键组成部分,对维持高原湖泊生态平衡和促进生态系统营养流动过程至关重要。为研究色林错表层水体真核微生物多样性及其群落结构,2022年6月对色林错南岸（NA）、北岸（BA）和入水口（RSK）表层水体进行采样。基于18S rRNA基因高通量测序技术对样品进行分析,通过α多样性指数认识真核微生物群落的差异性,利用Pearson相关系数衡量理化因子与α多样性指数的相关性,并采用冗余分析（RDA）探究环境因子对真核微生物群落结构的影响。结果表明,调查共得到1 343条OTU,分属9门15属,真核微生物群落主要由纤毛门（Ciliophora）和节足动物门（Arthropoda）组成。α多样性指数表明,色林错表层水体真核微生物群落多样性较低。NMDS分析及ANOSIM检验显示,真核微生物群落的区域间（NA、BA、RSK）差异大于区域内差异。Pearson相关性分析表明,电导率（EC）、总溶解固体量（TDS）和盐度（Salt）与α多样性指数显著相关。RDA分析结果表明,EC、TDS和Salt是影响色林错表层水体真核微生物群落结构的主要环境因子。本文阐明了色林错真核...     

南海表层沉积物中放射虫多样性与丰度的分布与环境

采用定量分析方法, 较系统地探讨了整个南海不同环境表层沉积物中放射虫的分布特征及其环境指示意义.结果显示: 南海表层沉积物中放射虫的种类多样性和个体丰度随着水深而增加, 表明南海较深水处的放射虫壳体溶解现象不明显; 上升流活动和海底火山喷发有利于放射虫的大量繁殖, 产生区域性的沉积富集; 反之, 较深水的陆坡区沉积物中出现放射虫种类与丰度异常减少, 可能属浊流搬运再沉积的结果, 物源来自陆架或上陆坡; 种类组成以热带-亚热带特征为主, 还包含了一定数量的冷水种或极区种, 表明在特定海区的古环境分析中采用单一指标判断可能会造成误解.沉积物中放射虫的综合指标较好地反映了南海的生态与沉积环境特征.      

轻量土及其在工程中的应用

轻量土可以分为发泡聚苯乙烯(EPS)块、发泡颗粒混合轻量土、气泡混合轻量土(FCB)和次生材料混合轻量土4种类型.根据其湿密度的不同,又可以将轻量土分为超轻量土、轻量土和准轻量土3个大类.由于轻量土具有轻量性、自立性、流动性、隔热性、耐水性、耐久性等特性,可以大幅度减小上部荷载和土压力.因此,在软土地基、山区陡峻斜坡的路基、桥涵等工程中得到了广泛的应用.在目前的实际设计和施工中,轻量土的设计可以参照国外的有关规程或手册.     

无机抗菌材料及应用

无机抗菌材料是一种新近研制并开始获得应用的功能材料。简要介绍银系抗菌剂和氧化钛光触媒系抗菌剂的性质和抗菌机理、方法，并介绍应用这些无机抗菌剂制得的抗菌布料、抗菌塑料、抗菌卫生陶瓷和抗菌活性炭等各种抗菌产品。     

砾间接触氧化反应器中填料表面细菌多样性及其主要功能

采用分子生物学手段,通过构建16S rDNA基因文库,对新型剩余污泥减量化处理系统—生物砾间接触氧化反应器 (GCOR) 中载体表面附着细菌多样性进行了系统发育分析,并讨论了多种细菌共存对剩余污泥减量化的贡献。结果表明,附着细菌可分为好氧呼吸菌群、兼性厌氧菌群、厌氧水解发酵菌群和生长缓慢菌群等4大类。其中,优势菌群分别是以兼具呼吸/发酵代谢方式的β变形菌、嗜水气单胞菌及以发酵为主要代谢方式的拟杆菌属。此外,好氧菌群中还发育有假单胞菌属、硝化螺菌属细菌和黄杆菌属细菌等。慢速生长菌群包括Caldimonas taiwanensis strain On 1和Ideonella sp.。填料表面生物膜微生态环境复杂,微生物多样性较高,好氧、厌氧菌群以及慢速生长菌群等多种细菌共同作用,为在降解污水有机物的同时,达到剩余污泥减量化做出巨大贡献。结果分析表明,细菌的主要功能可归纳为：能量解偶联、共代谢作用、生物溶胞作用和慢性生长种群的影响。     

嗜热和非嗜热Crenarchaeota的生物多样性及演化意义

Crenarchaeota, Euryarchaeata和Korarchaeota组成古菌中3个领域. Euryarchaeota是原核生物中重要的种群,得到了很好的研究,而Crenarchaeota和Korarchaeota直到最近才逐渐受到关注.古菌的生态和演化研究都属于Crenarchaeota领域.一个很重要的观点就是Crenarchaeota的所有独立种群都是极端嗜热的,非嗜热Crenarchaeota目前为止还没有分离出来.嗜热Crenarchaeota主要是在深海热烟囱和陆地热泉中发现的,特征是高温(>80 ℃)和低pH值(<6).多种嗜热Crenarchaeota化能自养可以利用还原性无机化合物,例如H2和还原性硫.这个特性连同生命树群的深入分支说明生命最后共同的祖先可能是在热液体系中的嗜热自养生物.非嗜热Crenarchaeota和嗜热Crenarchaeota有很近似的系统关系.尽管一般情况下非嗜热Crenarchaeota是不可以培养的,但是其对敞开体系海相、陆相土壤、湖泊和地下的中低温环境的适应性日益增强.这主要取决于独立培养分子学技术的发展,例如16S rRNA基因序列.此外,海洋和土壤中非嗜热Crenarchaeota的研究还表明,非嗜热Crenarchaeota确定组成在碳循环的生物地球化学循环中起着非常重要的作用.     

国际地学信息委员会地学数据标准分析与案例实践

文章系统介绍了国际地学信息管理与应用委员会(CGI)的主要数据标准:地球科学标记语言GeoSciML、地球资源标记语言EarthResourceML及地学专业术语Geoscience Terminology等.采用UML的包和类图方式简要介绍了GeoSciML、EarthResourceML的构成模式、建模方法和谱系图...     

中国经济系统多样性和可持续发展

通常的状态下，经济系统随时间而进化，经济多样性也增加（经济多样性用来测量利用能源的经济部门的数量和各部门之间利用能源的均等性），单位能源的产出效率也提高，发展能力，作为系统能量消费和流量多样性的乘积，是测量系统潜在产出的一种工具，以中国的时序数据和各省的截面数据为依据做了实证分析，结果表明，发展能力的变化与经济产出的变化密切相关，1980-1998年间，中国经济多样性指数逐年呈降低趋势，而能源消费量却提高显著，高能源消费具有较大的社会环境外部性，说明1980-1998年间我国的经济发展不可持续，在此基础上简要论述了中国各省的发展情况，并提出了针对问题的解决方法，征收能源消费税。     

浅谈定向钻进及其应用

定向钻进是一项特种钻进技术,涉及领域广,技术含量高,本文就有关基本知识作简要介绍。     

地球化学岩相学类型及其在沉积盆地分析中应用

按照流体地球化学动力学-岩石组合系列,地球化学岩相学相系统类型分为氧化-还原相(ORF)、酸碱相(Eh-pH F)、盐度相（SF）、温度相（TF）、压力相（PF）、化学位相（CF）、不等化学位相和不等时不等化学位地球化学岩相等8种。在沉积盆地分析中,地球化学岩相学主要用于沉积盆地物质组成及演化历史研究,恢复重建沉积盆地中流体场类型和成分特征、流体场分布范围及运移规律、流体场大规模运移机制及动力学、盆地改造过程中流体叠加关系等,进行深部找矿预测。