mary_spiri (mary_spiri) wrote,
mary_spiri
mary_spiri

Categories:

Йеллоустоун - гидротермальные явления и микробиология

Гидротермальные явления в Йеллоустоуне, несмотря на дикое разнообразие, все построены по одному и тому же принципу.











Как известно, в кальдере древнего вулкана земная кора тонкая, и раскаленная магма залегает вблизи к поверхности. А гидротермальные явления начинаются с образования резервуаров неподалеку от магмы, в которых скапливается вода. Вода сочится с поверхности, поэтому кстати хорошая гроза часто усиливает гидротермальную активность. А дальше все зависит от формы резервуара и окружающих пород. Если резервуар с широким горлом, то образуется горячий источник - перманентная емкость с водой, температура которой зависит от скорости циркуляции. Ибо во всех источниках идет один и тот же процесс: горячая вода поднимается кверху, остужается на поверхности, и опускается обратно вниз, и если такой круговорот происходит беспрепятственно, на поверхность может попадать вода с температурой больше 100 градусов (перегретая за счет давления в глубине). А если круговорот затруднен, то источник имеет более низкую температуру. Именно из-за этого не положено бросать предметы в горячие источники, чтобы их не затыкать.

Если резервуар имеет бутылочное горлышко, то получается гейзер, который образует фонтан на поверхности, только когда избыточное давление перегретой воды внутри резервуара достигает критического значения.

Riverside geyser



Вода обычно сочится из гейзера постоянно, а вот взрывообразные извержения случаются по расписанию. Некоторые гейзеры хорошо предсказуемы, вроде Старого Верного (90 минут между извержениями), другие предсказуемы с зазором в +/- 30 мин, час, два и т.д. Ну и бывают взрывы типа раз в столетие, или в три месяца, или в зависимости от общего баланса кальдеры и землетясений.

Огромную роль играют породы, окружающие резервуар с кипятком. Химия там сложная, определяет ее кислотность, источники бывают в полном диапазоне, от очень кислых до очень щелочных. Кислотные источники растворяют породы, образуя опалесцирующие взвеси и всяческие грязевые котлы, которые плюются разноцветной глиной на метр в воздух. Плевалки эти ужасно забавны, но их довольно трудно фотографировать. Лучшая плевалка расположена на гидротермальном поле "Котлы с краской для художника" (Artist Paint Pots). Там надо пройти около километра в один конец, но плевалка того стоит, веселенькое образование, наша Лана была в восторге.











А рядом с плевалкой расположен котел с чудесными пузырями, которые лопаются с легкими щелчками.











"Фонтанные котлы" (Fountain Paint Pots) похуже, в основном пузырятся, а не плюются, зато рядом там постоянно бьет гейзерочек Клепсидра.









Температура, химия и кислотность определяют то, кто из микробов живет в источнике. Все они "экстремофилы", способные выдерживать экстремальные условия, все зависит от того, какие. Обычно у них высокий уровень специализации, и если кто-то может жить при температуре 80 Цельсия и кислотности 2, то никакие другие условия для этого организма не годятся. Поэтому по краям горячих источников образуются слоистые микробиальные маты, где каждый живет в оптимальных для себя условиях (и питается строго теми соединениями, для которых у него есть ферментативные системы). Маты эти бывают безумной красоты, вот например, варианты матов, окружающие гигантский горячий источник диаметром в 70 м под названием Гранд Призматик (Grand Prismatic).



Снизу с дорожки источник тольком не виден, слишком большой, только синий туман поднимается наз огромным зеркалом. А маты тянутся на десятки метров, и они самые разные, между снимками расстояние не превышает десятков метров.



























Микробы Йеллоустоуна - это биотехнологический ресурс, использование которого строго контролируется. Доступ регулируется и наиболее прост для "некоммерческого использования в целях фундаментальной науки". Беда в том, что культивировать этих микробов обычно несложно, надо просто создать для них те же условия, что и в родном источнике. А дальше просто - прочесть геном, выявить интересные ферментативные системы, клонировать соответствующие гены, и все, дальше можно это все коммерчески продать. Ибо к каждому академическому ученому, имеющему доступ к горячим источникам парка, стоит очередь из гигантов биотехнологии. Возможности применения бескрайни: например, все современные стиральные порошки содержат ферменты протеазы (разрушающие белки) из экстремофилов, которые работают при высокой температуре для эффективной стирки. Ну а классика - это конечно ПЦР, технология, целиком основанная на ферменте из экстремофилов, который легко выдерживает 98 Цельсия, и без которого циклическая цепная реакция практически неосуществима. Есть и масса новых применений, и будущих "открытий чудных". Но скупой рыцарь сидит на своих сундуках прочно: "И мне они принадлежат!". А доступ имеют седовласые академические авторитеты, и торгуют им направо и налево. В университете, где я работала до 2017 года, даже наш декан, вхожий в научную элиту, смог получить доступ всего к одному и малоинтересному источнику, в котором росла всего парочка видов микробов, но был счастлив до посинения, ибо тут же отхватил под это дело грант от биотех компании. И ему тут же помогли сдлеать довольно сложного плавающего робота для отбора и хранения воды (температура источника была 80 градусов). А закончилось все статьей в Нейчур и хрен знает какими деньгами. Такое вот "некоммерческое" использование для своих.

А всем остальным приходится ходить по мосткам и запрещается трогать воду и микробиальные маты. И в отличие от прочих парков, в Йеллоустоуне рейнджеров много, они на каждом шагу. Что наверно правильно, ибо дураков тоже немало. А в тех краях очень легко обвариться. Даже целая книжка была издана про "Смерти в Йеллоустоуне", сестра моя назвала ее книжкой про вареников. А мы долго дрючили старшую внучку на предмет не бегать и слушаться, угрожая посадить ее на поводок в противном случае. А мелкую носили в переноске, всю увязанную ремнями, и выпускали побегать только вдали от гидротермальных примочек.

А под завязку: таблица для биологов, на тему, какие микробы где доминируют, и какого цвета маты образуют. Как видите, немного их, этих экстремофилов.



А вот еще картинки красивых микробиальных матов.






















Tags: yellowstone
Subscribe

Recent Posts from This Journal

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 48 comments

Recent Posts from This Journal