Таким образом, первая точка концентрации фосфатов — это гранулы волютина внутри клеток. Исследователи измерили количество полифосфатов в воде и внутри диатомовых водорослей и выяснили, что полифосфаты в морской воде — это в большой степени производные клеточной деятельности. Отмирая и опускаясь на дно, клетки переносят полифосфатные гранулы в осадок. Там клетки распадаются, а гранулы (или зерна) волютина субмикронного размера остаются в осадке. Их и зарегистрировали исследователи с помощью рентгеновской спектроскопии: размер полифосфатных зерен в осадке — 0,5–3 микрона, такого же размера и волютиновые гранулы в живых клетках. Так как полифосфаты очень плохо растворяются в морской воде, обратно в круговорот они уже не возвращаются. Время жизни полифосфатов в осадке, как выяснилось при изучении осадочной толщи, не менее 60 лет. Тем не менее балансовые расчеты количества полифосфатов в воде, водорослях и на поверхности осадка показали, что некоторое количество полифосфатов всё же куда-то исчезает. Вряд ли эта недостача связана с реутилизацией их живыми клетками. Ведь живые клетки диатомовых могут утилизировать только внутриклеточный полифосфат, но не внеклеточный. Гораздо более вероятно, что полифосфаты в осадке постепенно преобразуются в апатиты. Ученым удалось зарегистрировать в осадке переходные, слабо кристаллизованные частицы апатита. Предположительно, именно гранулы полифосфатов становятся подложкой, или матрицей, на которой начинается кристаллизация апатита, постепенно в геологическом масштабе времени приводящая к образованию скоплений апатитов. Таким образом, американским ученым удалось в природных условиях показать возможность и масштабность биогенного формирования фосфоритов, а также указать на путь, которым выводится фосфор из планетарного круговорота. По мнению американских специалистов, диатомовые водоросли концентрируют фосфор, переводят его в нерастворимую форму и переносят в осадок. Далее геохимические процессы, идущие в морской воде, постепенно приводят к формированию апатитов. Глобальность процесса подчеркивается всесветным распространением диатомовых водорослей. Нужно, однако, заметить, что диатомовые водоросли появились в ископаемой летописи только в раннем мелу. При этом известны гораздо более древние фосфоритовые месторождения и отложения, например раннекембрийские (540 млн лет) месторождения фосфоритов в озере Хубсугул в Монголии. А ведь диатомей тогда еще не было! Как следует из списка литературы в конце публикации в Science, специалисты из США незнакомы с исследованиями российских микробиологов, изучавших механизмы биогенного осаждения фосфатов еще 10–15 лет назад. Ученые из институтов микробиологии РАН и палеонтологии РАН в ряде публикаций изложили описанный выше механизм осаждения фосфора при помощи концентрации полифосфата в волютиновых гранулах, но только при участии не диатомей, а цианобактерий. Отличие нового американского исследования от российских состоит в том, что первые изучали свой объект в природе, а вторые — в лабораторных экспериментах. Однако помимо лабораторных экспериментов российские специалисты представили доказательства участия цианобактерий в древнем фосфатоосаждении — это обнаружение фоссилизированных цианобактерий в толщах фосфоритовых отложений Хубсугула. «Диатомовое» и «цианобактериальное» фосфатонакопление различается своей последней фазой: в первом случае — это медленная геохимическая трансформация полифосфатов в апатит, во втором — изменение кислотности среды и активный транспорт кальция на поверхности клеток. Но в любом случае, участие биоты в круговороте фосфора до сих пор явно недооценивали, особенно если принять во внимание исключительную древность полифосфатных реакций в живых клетках. Ведь даже у древнейших пропионовых бактерий в клетках накапливаются полифосфаты. www.phosagro.biz |
