Силикатные бактерии

[Alexy]

http://students.web.ru/db/msg.html?mid=1161842&uri=part_6_4_2.htm
Там приведены данные о скоростях разрушения кварца с помощью бактерий в почти нейтральной среде (а  без их помощи это делается при температуре и в щелочной среде), а также пишется:

"...Силикатные бактерии пока изучены слабо. Будучи гетеротрофами, они активно развиваются на органических (углеводных) соединениях - сахарозе, глюкозе и др., разрушая их до CO2 и H2O...
При отсутствии органического "питания" силикатные бактерии существуют и размножаются на кристаллических силикатах (кварце, нефелине, полевых шпатах и т.д.). Пока трудно описать достаточно точно процесс их жизнеобеспечения за счет разрушения структур силикатов, но кажется, что фундаментальную основу развития живой клетки и в этом случае составляет процесс биохимического окисления неорганического субстрата, который, определяя энергетический и конструктивный метаболизм клетки, протекает с участием транспорта электронов с более низкопотенциальной системы (силикаты или углеводы) на более высокопотенциальную (органические структуры самого микроорганизма)..."

Не пойму как в процессе разрушения кварца в принципе может выделяться энергия? Причём при этом ведь получаются более мелкие частички того же SiO2, а не другие химические соединения.

Неужели бактерии научились разрушать связь между кремнием и кислородом, а ферментативно окислять аморфный углерод - нет?
В чём причина такой неподатливости углерод-углеродных связей по сравнению с кремний-кислородными?

[Set O. Lopata]

Не пойму как в процессе разрушения кварца в принципе может выделяться энергия? Причём при этом ведь получаются более мелкие частички того же SiO2, а не другие химические соединения.

Вы где прочиталь про более мелкие частички? Что за ерунда? Вот что там написано:

Полученные результаты позволили сделать следующие выводы: 1) с помощью силикатных бактерий кварц разрушается даже в нейтральном растворе; 2) наиболее интенсивно выщелачивается кварц с примесными дефектами - тетраэдрическим алюминием; 3) для интенсивности изученного процесса более благоприятна низкая степень кристалличности образцов; 4) аморфные разновидности SiO2 с высокой энтропийной сорбцией бактерии не разрушали.

Известно (Диков и др., 1979; Матвеева, 1974; Мицюк, Горогоцкая, 1980), что наиболее прочными связями в силикатах и кварце являются ковалентные связи Si-O-Si кремнекислородного тетраэдра. Мостиковый кислород вследствие максимального использования обоих неподеленных пар электронов в 3sp3- и 3d орбиталях кремния и частичной двоесвязанности делает кремнекислородный тетраэдр в структуре кварца и силикатов весьма устойчивым и химически инертным. При замене Si4+ на Al3+ мостиковый кислород поставляет для связи с алюминием лишь одну неподеленную пару электронов. В результате на кислороде возникают делокализованные электроны, создающие на тетраэдре AlO4 избыток отрицательного заряда. Связь Al-O по сравнению с Si-O становится более удлиненной и ослабленной. По самым простым расчетам ее прочность уменьшается в 1,5-1,7 раза, а степень ковалентности снижается с 60 до 40% (Волькенштейн, 1981).

Наиболее активный деструктор алюмосиликатов - ион Н+, обладающий электроноакцепторным свойством и огромной способностью проникать в электронную сферу мостикового кислорода с образованием связей Al-OH-Si, которые дополнительно удлиняются и ослабляются. Вслед за водородным ионом в "атаку" на структуру кварца вовлекаются также ионы Н3O+ и OH-, увеличивающие координацию кремния и алюминия и совершающие полный разрыв мостиковых связей. Конечными продуктами разрыва являются гидраты Si(OH)4 и Al(OH)3.

Таким образом, прочность кварца связана прежде всего со степенью его структурного совершенства - чем меньше ослабленных Si-О-Al связей, т.е. дефектных тетраэдров, тем труднее разрушается минерал. Степень кристалличности кварца в процессе деструкции отодвигается на второй план. При этом, хотя в абиогенном и биогенном вариантах разрушения минерала действуют общие принципы и закономерности, бактериальный фактор, способствуя более интенсивному развитию процесса, осуществляет его даже в малоблагоприятных для абиогенной системы близнейтральных условиях. Силикатные бактерии развиваются лишь на кристаллическом минеральном субстрате.

То есть энергия выделяется за счёт гидратации оксидов кремния и алюминия до соответствующих гидроксидов. Это не окислительно-восстановительная реакция.

[Alexy]

вот ещё о силикатных бактериях

Оказывается с ними связано образование плывунов.

Кстати то, что "в образовании истинного плывуна большую роль играют микроорганизмы" писали ещё в БСЭ.

[crdigger]

 Гады, как они это находят? К любой реакции присосутся, даже к маловыгодной и неочевидной.Как выглядит энергетический цикл на такой реакции (SiO2 + H2O ->Si(OH)2) ?

[grumbler]

В принципе, у бактерий могут быть анаболические процессы, не основанные на О-В процессах (См., например, Современная микробиология, Мир, 2005 - т.1, стр. 402, "Энергия запасается не только посредством окислительно-восстановительных реакций"), но тогда они обычно основаны на трансмембранном переносе и градиентах ионов на мембране. Как связать гидратацию алюминатов/силикатов с трансмембранным транспортом - неясно, поэтому про основанный на этом метаболизм - ох, сумлеваюсь я.

[Alexy]

http://bio-energiya.ru/tehnicheskaya-bioenergetika/dobyvat-plyvuny вот ещё о силикатных бактериях
Оказывается с ними связано образование плывунов.
Кстати то, что "в образовании истинного плывуна большую роль играют микроорганизмы" писали ещё в БСЭ

А кто-то мог бы найти в интернете, куда перекочевал сайт по первой ссылке? (А то и гуглил и яндексил и ничего не нашёл)

Там был целый сайт из нескольких станиц, посвященный связи бактерий с плывунами

Например там писалося, что, чтобы земляная или сыро-глиняная запрудная дамба была крепкой сельские жители добавляли туда навоз (он вроде этим бактериям вредитель)

[василий андреевич]

Подтверждаю, сыпят навоз прямо с соломенной подстилкой в дамбы. Я думал по нехватке глины, а вон гляди-ка по науке!

[Alexy]

При растворении кварца наверное образуются очень маленькие частички кварца, полностью лишённого аллюминия (по размерам соответствующие "физической глине"), но та часть SiO2, которая прилегала в кристалле к атомам Al, так с ними и остаётся, образуя немножко химической глины?

Да нет же.
При химическом разложении, алюминий содержащих минералов (полевые шпаты, нефелин и др.), образуется кремнекислота в виде водного раствора, которая далее удаляется из зоны латеритного выветривания.
В случае разрушения гранита, кварц (кристаллики кварца), уже существовавший в граните, остаётся в коре выветривания вместе с образовавшимися минералами алюминия (бёмит, гидраргилит и др) http://www.cnshb.ru/AKDiL/0042/base/RK/002876.shtm

А может ли в каких-то условиях (например умеренного климата) из смеси кварцевых песчинок и гидроокислов аллюминия (бёмит, гидраргилит и др) образоваться глинистые миинералы?

В экзогенных условиях нет
А вот в результате метаморфизма бокситы превращаются в метаморфическую горную породу - наждак. Характеризующуюся большим содержанием окиси алюминия в виде минерала корунда. Корунд второй по твёрдости в природе после алмаза

Так что после растворения кварца силикатными бактериями (а также просто абиогенного растворения кварца) и последующих взаимодействий полученных веществ с любыми минералами на поверхности земли, никак не может образоваться химическая глина, а лишь всё более и более мелкий алеврит (мельчайший песок) и, если я правильно понял, кремнекислота в виде водного раствора?

[Влад]

На этом сайте есть интересная статья:
"Древнейшие коры выветривания (на примере Карелии) и микрофоссилии"
М.М. Астафьева, А.Ю. Розанов
http://www.paleo.ru/institute/files/02_Astafieva_Rozanov.pdf

И ещё есть интересная информация: http://geo.web.ru/db/msg.html?mid=1161842&uri=part_6_4_2.htm

[gleb]

Да, прикольно.
Думаю, ни о каком извлечении энергии речь не идет. Просто разрушается решетка.
П.С. У меня диссер был связан с этими бактериями (или похожими).
Другого было много интересного. Была и деградация силикатов.

[Alexy]

Деградация силикатов наверное значительно легче в природе происходит, чем растворение кварца?

[gleb]

В природе не знаю - все на чашках смотрели. Но силикат был природный(кажется ортоклаз). Там вокруг колонии прозрачное кольцо образуется, если идет гидролиз. И еще наличие кремния в растворе мы усматривали по анализу спектра. Вообще не так уж и много кремния переходит в водорастворимую форму.

[Alexy]

А в какую же форму переходит МНОГО кремния?
Просто распадается на очень мелкие песчинки кварца (обеднённые аллюминием)?

[Влад]

Так вроде в, приведенной мною, ссылке: http://geo.web.ru/db/msg.html?mid=1161842&uri=part_6_4_2.htm
всё подробно изложено:
"Вид пластинок после деятельности бактерий сильно изменился - вся их поверхность покрыта ажурным агрегатом, состоящим из шаров диаметром около 0,002-0,005 мм, сочлененных друг с другом. При этом видна многоярусность (объемность) образованной "конструкции". Качественное исследование шаров с помощью рентгеноспектрального анализа обнаружило в их составе кремний, алюминий, калий, натрий и кальций, т.е. все элементы полевых шпатов.
Опыты с пластинками полевых шпатов примечательны тем, что удалось увидеть продукты бактериального разрушения алюмосиликатов - совместно скоагулированные гидрогели кремния и алюминия, видимо, аллофаноидной природы, сорбировавшие щелочи и щелочные земли. Эти опыты показали неполноту сведений об интенсивности бактериальной деструкции алюмосиликатов, получаемых с помощью учета результатов химического изучения формирующихся растворов. Большое количество деструктированного SiO2 (и Al2O3) оседает на поверхности частиц минерала. Очевидно, полную картину разрушения можно выявить только количественным фазовым анализом твердого остатка."

Даже с фотками.

[Alexy]

А есть ли аналогичное описание, но о разрушении кварца?