Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Под ред. Дж. Киршвинка. Том 2 (1989) (1095848), страница 109
Текст из файла (страница 109)
Тоу и Менх (Тоже, Моепс(э, 1981) установили, что все наблюдаемые имн частицы бактериального магнетита являлись однодоменными н характеризовались размером порядка 0,1 мкм. В случае попадания их в осадок они должны были бы придать ему детритовую остаточную намагниченность, стабильную в течение геологического времени. Наблюдения Киршвинка (К(гзс!зч1п!с, 1982) показали, что ориентации в магнитном поле организмов, содержащих суперпарамагнитные или многодоменные гранулы, была бы невозможна, и если бактерии в самом деле для ориентировки используют магнитосомы, то последние в результате естественного отбора должны были приобрести однодоменный размер.
Вопрос заключается в том, содержатся ли эти бактерии в осадках и сохраняются ли в процессе литнфикации. Простейшая модель, описывающая попадание бактериального магнетита в осадки, выглядит следующим образом: 1) клетки бактерий оседают на дно, 2) разрушаются, высвобождая магнитные частицы, 3) частицы выстраиваются по направлению внешнего магнитного поля, 4) такая полная намагниченность должна сохраняться в процессе захоронения, уплотнения и литификации осадков. Если эта модель в общих чертах справедлива, она скорее всего применима для всех морских и неморских обстановок, в которых были обнаружены магнитные бактерии (Моева(з, Копезхйа, 1978). Это означает, что бактериальный магнетит может частично вносить вклад в намагниченность мелководных морских, речных и озерных осадков. Кроме того, Киршвинк отметил, что, поскольку бактерии являются одной из наиболее древних форм жизни, бактериальный магнетнт может присутствовать даже в докембрийских осадках.
Расчеты показывают, что даже один бактериальный магнетит может давать измеримые величины естественной остаточной намагниченности (К(гзс(зч!п(г, Ьоиепз1аш, 1979; Тотче, Моева!з, 198!). Магниточувствительная клетка характеризуется магнитным моментом порядка 1,3 х х 10 "ед. СГСМ (Ргапке! ег а1., 1979). При известных естественной плотности популяции (В!а1сешоге, 1975; Моева(з, Копе1х)га, 1978) и времени жизни одного поколения (ВЫ~ешоге е! а1., 1979) популяция постоянно~о размера может дать естественную остаточную намагни- 35.
Бактериальный магнетит е осадках прибрежного марша 455 ченность (ХКМ) от 4,75 10 'до 1,2 1О х ед. СГСМ/ем~ в год. Реальные величины )пКМ будут варьировать в зависимости от размера популяций н изменения скорости осадконакопления, но приведенные цифры еше раз подтверждают потенциальное значение бногенного магнитного компонента. Однако присутствие в осадках бактериального магнетита как возможного носителя остаточной намагниченности остается недоказанным. 3. Методы исследования 3.1. Описание места отбора образцов и методика получения кернов Образцы, отобранные в двух прибрежных морских маршах, расположенных близ Вудс-Хола, шт. Массачусетс, по определению Блейкмора (личное сообщение), содержали популяции магнетитовых бактерий, В обоих болотах во время отбора образцов присутствовали живые бактерии. Ил-Марш — солоноватое болото, глубина воды в нем достигает примерно 30 см, имеет сильный запах сероводорода.
Осадок в основном состоит из богатого органикой перегноя, серой глины и красновато- коричневого торфа. Седар-Марш представляет собой залив лимана Ойстер-Понд, описание которого приведено в монографии Эмери (Ешегу, «А соазга1 Ропбв, 1969). Поскольку образцы из Седар-Марша характеризовались более низкой остаточной намагниченностью, чем образцы из Ил-марша, им в настоящем исследовании уделено мало внимания. Ориентированные керны диаметром 6,7 см и длиной около 1 м отбирались вручную с помощью трубок Лукита.
Керны высушивали непосредственно в трубках под нагревательной лампой (36'С) до уменьшения их веса до 85 — 74'Уь от первоначального веса в мокром виде, затем разрезали пополам и упаковывали в ориентированные пластиковые ящики для образцов. 3.2. Методика проведения магнитных и термомагнитных измерений Измерения естественной остаточной намагниченности проводились в Калифорнийском технологическом институте на образцах из обоих маршей с помощью криогенного магнитометра БСТ в комнате, зкранированной мю-металлом.
Измерение остаточной намагниченности насыщения (БКМ) и размагничивание в переменном поле проводились в Принстонском университете на спин-магнитометре фирмы «Шоистедт» (БпопзГес11), модель ьзбм-1. Ч. И. Биогенный магнетат в осадочных породах Для измерений ЯхМ образцы помещали между полюсами электромагнита в поле 8000 Гс, в течение 10 с доводили до насыщения и сразу измеряли, Для размагничивания в переменном поле образцы помешали в соленоид, максимальное поле в котором составляло 1000 Гс.
Соленоид находился в скомпенсированном магнитном поле; компенсация обеспечивалась катушками Гельмгольца с точностью + 100 нтл. Измерения намагниченности насыщения проводились в Принстонском университете на магнитных весах, с помощью которых можно определять интенсивность намагниченности образца 1 как функцию приложенного поля О. Измерения температуры Кюри проводились на таких же магнитных весах в палеомагнитной лаборатории Геологической службы США в Менло-Парк, шт.
Калифорния. 1о л л о $1б л О Рис. 35.1. Сравнение Бам несепврированных исходных и сепарированных образцов с использованием различной техники сепарации: а — несепарированный исхолный; б — сепврированный необработанный;в-сепарированный, обработанный ультразвуком; г †сепарированный, обработанный калганом.
и О и Ю Л О 3.3. Магнитная сепарация Подготовка к сепарации ила из Ил-Марша осуществлялась с помощью мокрого просеивания через стандартное лабораторное сито № 14 (1,4 мм) с последующим разбавлением дистиллированной водой для получения жццкой суспензии. Никакие другие способы обработки образцов не применялись. Первоначально предпринимались попытки повышения эффективности сепарации путем обработки суспензии 0,5%-ным раствором гексаметафосфата натрия (калган), ультразвуком и хлорной известью, однако лучшие результаты были получены на необработанных илах (рис.
35.1). 35. Бактериальный магнетит в осадках прибрежного марша 457 Рис. 35.2. Магнитный сепаратор. а - электромагнит; б — полосные наконечники; в-трубка вз нержавеющей стали. Суспензия подается снизу и циркулирует в трубке. Магнитная сепарация проводилась с помощью прокачки суспензии тонко измельченного ила вверх через пустой сепаратор В.О. Ггап1г, модель Е 1 (рис. 35.2), который намагничивается при подключении электромагнита (а). После отключения электромагнита намагниченность сразу исчезает.
Суспензия циркулировала через систему при постепенно уменьшающихся скоростях в течении 3-6 ч; в конце этого процесса трубку ополаскивали при включенном магните, а затем при отключенном магните промывали для извлечения продуктов сепарации. Во время сепарации поле электромагнита было максимальным и составляло 13500 Гс, Отсепарированный ил помешали в пластиковые коробки, и для контроля эффективности сепарации проводили магнитные измерения.
Полученную суспензию с помощью пипетки помещали в коробочки и высушивали на воздухе; описанная процедура продолжалась до тех пор, пока коробочка для образца, содержащего влажный, но твердый ил, не достигала веса порядка 3 — 4 г. Этого количества было вполне достаточно для насьпцения и проведения измерений в магнитометре. Ранее был применен другой способ сепарации: суспензия не прокачивалась через систему, а просто заливалась в канистру, где она отстаивалась в течение 30 с, после чего сливалась и заменялась новой порцией.
Сравнение результатов сеперации разными методами (А и В) приведено на рис. 35.5. 3.4. Просвечивающая (трансмиссионная) электронная микроскопия (ПЭМ) Исследования с помощью ПЭМ были проведены в Смитсоновском институте на просвечивающем электронном микроскопе фирмы «Фил- Ч. И. Биогенный магнетик в осадочных породах 458 липс ЕМ-200я, специально оборудованном наклонно вращающимся столиком с ускоряющим напряжением 80 кв.
Микрофотографии были сделаны на 35-мм тонкозернистой позитивной пленке «Кодак». Препарат для нанесения на сеточку бьш приготовлен концентрированием выделенной магнитной фракции в пробирке с помощью сильного магнита. Капля концентрированной суспензин помещалась на напыленную углеродом, покрытую формваром медную сеточку и высушивалась в печи при слабом на~реве в течение нескольких минут. 3.5. Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) и энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия (ЕРАХ) СЭМ и И)АХ-анализы были выполнены на сканирующем электронном микроскопе модели АМК с приставкой Кечех 5000 А. Для СЭМ попользовались те же образцы, что и для ПЭМ; они устанавливались непосредственно в сканирующий электронный микроскоп на алюминиевых подложках с графитовым напылением.
Подложки не напылялись. 3.6. Рентгеновская дифракция Исследования дифракции рентгеновских лучей были проведены в Принстонском университете на дифрактометре, оснащенном Ш-фокусирующим монохроматором, с использованием медного анода с нормальным фильтром. Подготовка образца для дифрактометрни производилась кокцентрированием осадка на дне пробирки с помощью центрифугирования с последующей обработкой ультразвуком и фильтрованием под вакуумом через микропористый фильтр 0,2 мкм.
Оставшиеся на фильтре часпщы переносили простым переворачиваннем покрытой частицами стороны на предметное стекло, которое помещалось непосредственно в дифрактометр. 4. Результаты Цель настоящего исследования-изучение магнитных свойств илов солоноватого прибрежного болота Ил-Марш для определения природы остаточной намагниченности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
