Kominy hydrotermalne
Z Wikipedii
Kominy hydrotermalne, zwane też ujściami hydrotermalnymi lub kominami geotermalnymi – położone na dnie oceanów miejsca erupcji gorącej wysoko zmineralizowanej wody, zawierającej również gazy wulkaniczne.
Towarzyszą one strefom ryftów oceanicznych – położonych w obrębie dna oceanicznego, na znacznych głębokościach (1500 do 4000 m), miejsc rozchodzenia się płyt tektonicznych (dryf kontynentów). Wylewom gorącej lawy towarzyszą tu wycieki przegrzanej do ponad 350°C wody hydrotermalnej, przesyconej siarczkami metali, metanem i amoniakiem. Z kominami hydrotermalnymi związane są osady siarkowe i metali ciężkich oraz unikalne zespoły fauny i flory, wykryte dopiero w końcu lat 70. XX w.
Unikatowymi cechami tych zespołów są: endemiczność (90% wykrytych tam organizmów to gatunki nowe dla nauki, nie występujące w innych środowiskach), przystosowanie do życia w warunkach środowiska przesyconego siarczkami (sulfofile) i metalami ciężkimi, a często i w wysokich temperaturach (termofile), niezwykła organizacja łańcuchów troficznych, oparta na produkcji pierwotnej chemoautotroficznych bakterii, co czyni te środowiska całkowicie niezależnymi od dostępu światła.
Przypuszcza się, że analogiczne podmorskie ujścia hydrotermalne istnieją na jednym z księżyców Jowisza, Europie, a w dalekiej przeszłości mogły istnieć na Marsie. Systemy ekologiczne rozwijające się wokół oceanicznych ujść hydrotermalnych na Ziemi są rozważane jako modele ewentualnych ekosystemów, które mogłyby istnieć na innych planetach. Dyskutowanym obecnie zagadnieniem jest możliwość eksploatacji minerałów wokół ujść hydrotermalnych bez uszkodzenia tych unikalnych ekosystemów. Pierwszy komin hydrotermalny wraz z otaczającym go ekosystemem został odkryty w 1977 roku przez amerykańską ekspedycję geologiczną badającą za pomocą batyskafu „Alvin” Ryft Galapagos położony na dnie wschodniego Pacyfiku, kilkaset kilometrów od wybrzeży Ameryki Południowej.
Spis treści |
[edytuj] Tektonika płyt a kominy hydrotermalne
Zgodnie z teorią tektoniki płyt powierzchnia Ziemi dzieli się na kilka płyt tektonicznych obejmujących warstwę litosfery. Miejsca zetknięcia się płyt mogą być miejscami ich nachodzenia na siebie lub rozchodzenia się. Rejon grzbietów oceanicznych to otaczający Ziemię, biegnący po dnie oceanów system podmorskich gór, tworzący najdłuższy łańcuch górski Ziemi. W rejonie tym płyty tektoniczne rozchodzą się. Są to obszary silnej aktywności wulkanicznej, wydobywająca się tam magma tworzy nowe partie dna oceanicznego. Zimna woda oceaniczna ( w pobliżu dna oceanów ma ona temperaturę około 2°C) przesiąka do tworzących się tam pęknięć i w kontakcie z gorącą magmą (o temperaturze 1400°C) ulega ogrzaniu aż do 350°C (tak wysoka temperatura ciekłej wody jest możliwa w wyniku wysokiego ciśnienia panującego na dnie oceanu). Gorąca woda, przesycona rozpuszczonymi minerałami (głównie siarczki metali: miedzi, cynku, żelaza i wielu innych) oraz siarkowodorem, metanem i amoniakiem, wydobywa się przez otwory o średnicy od paru centymetrów do ponad 1,5 m. W kontakcie z zimną wodą oceanu wytryskująca przegrzana woda hydrotermalna ochładza się, a rozpuszczone w niej minerały wytrącają się, tworząc nieprzejrzystą, ciemną (ang. "black smokers") lub białą (ang. "white smokers") zawiesinę w kształcie pióropusza. Barwa pióropusza zależy od składu chemicznego rozpuszczonych minerałów. Wytrącone cząstki mineralne osadzają się w pobliżu ujścia, tworząc „kominy” narastające z prędkością do 2 m/rok. Obserwowano kominy o wysokości do 60 m. Aktywność kominów może trwać od kilku do kilkudziesięciu lat. Z czasem mogą one zostać zatkane przez wytrącające się osady lub zamknięte w wyniku aktywności wulkanicznej.
[edytuj] Warunki fizykochemiczne w rejonie kominów
W rejonie kominów hydrotermalnych panują dość skrajne warunki fizykochemiczne:
- wysokie ciśnienie (rzędu 300 atmosfer i więcej - zależnie od głębokości)
- całkowity brak światła ( światło słoneczne przenika w głąb oceanu na głębokość co najwyżej rzędu 100 m)
- ekstremalne temperatury: najwyższa dotychczas zmierzona temperatura wody wypływającej z komina wynosiła 403°C, najwyższa temperatura, w której obserwowano żywe i rosnące rurkoczułkowce wynosiła 100°C, natomiast temperatura otaczającej wody oceanicznej jest rzędu 2°C.
- obecność w dużych stężeniach siarczków i siarczanów metali ciężkich i siarkowodoru, trującego dla większości ziemskich organizmów.
- silnie kwaśny odczyn (woda w rejonie kominów może mieć pH rzędu 2,8).
Procesy wzrostu wielu organizmów przystosowanych do tych nietypowych warunków mogą być bardzo szybkie (obserwowano przyrost długości pewnych gatunków rurkoczułkowców do 2 m rocznie, również zasiedlenie nowo utworzonego ujścia przez w pełni rozwinięty ekosystem może trwać jedynie parę lat). Z drugiej strony procesy rozkładu w tych warunkach zachodzą bardzo powoli.
[edytuj] Życie w rejonie kominów hydrotermalnych
Tworzące się wokół kominów hydrotermalnych ekosystemy są całkowicie uniezależnione od dopływu światła, a ich byt zależy od istnienia źródła gorącej i bogatej w siarczki wody. Podstawą łańcucha pokarmowego ekosystemów kominów hydrotermalnych są autotroficzne bakterie chemosyntetyzujące, które wykorzystują jako źródło energii procesy utleniania siarczków (sulfofile), niektóre gatunki mogą żyć wprost w gorącej wodzie wydobywającej się z kominów (termofile). Bakterie te są autotrofami — kosztem tej energii chemicznej wytwarzają substancje organiczne na drodze chemosyntezy. Są one producentami i od ich istnienia zależy cały łańcuch pokarmowy. W 1991 r. obserwowano proces tworzenia się ekosystemu wokół nowo powstałego komina. Początkowo woda w wypływie i teren wokół niego zostaje zasiedlony przez bakterie, tworzące grubą warstwę wokół wylotu. Następnie pojawiają się pierwotniaki, po czym ślimaki, krewetki, kraby, rurkoczułkowce, ośmiornice i ryby. Pierwotnymi konsumentami, odżywiającymi się bezpośrednio bakteriami, są mięczaki, niektóre kraby oraz rurkoczułkowce. Te ostatnie tworzą gęste „zarośla” złożone z długich białych rurek, blisko stłoczonych i otaczających miejsce wytrysku cieczy. Biomasa tych robaków osiąga wartości nie spotykane na tych głębokościach. Oceny dokonane na ryfcie Galapagos i dotyczące jednego tylko gatunku rurkoczułkowca (Riftia) dają wartości biomasy rzędu 10–15 kg/m2 – a więc do 100 tysięcy razy więcej, niż na rozciągającym się w najbliższym sąsiedztwie „jałowym” dnie oceanu. Zarośla rurkoczułkowców są „spasane” przez inne zwierzęta, w tym kraby i ryby. Obgryzają one wystające z rurek „czułki” (gałązki skrzelowe), nie zabijając przy tym samych robaków, gdyż ich skrzela odrastają. Z braku prawdziwych roślin w oazach wokół ujść hydrotermalnych rurkoczułkowce przejęły niemal wszystkie ich funkcje. Piętro drapieżników tworzą ośmiornice, ryby oraz pewne gatunki ukwiałów. Niektóre mięczaki oraz rurkoczułkowce przystosowały się skrajnie do symbiotycznego współżycia z bakteriami, co doprowadziło do całkowitego zaniku ich przewodu pokarmowego. Bakterie chemosyntetyzujące żyją wewnątrz ich ciał, a zwierzęta te pobierają substancje odżywcze wprost do tkanek. Ekosystemy hydrotermalne zamieszkuje kilka gatunków rurkoczułkowców, np. Tevnia jerychoniana należy do pierwszych zwierząt dominujących w młodych ekosystemach, w bardziej rozwiniętych częściej występuje Riftia pachyptilia, mogący dorastać do ponad 2 m długości. W gorących regionach kominów hydrotermalnych spotykany jest skrajnie termofilny gatunek Alvinella pompejana. W sumie w rejonach kominów hydrotermalnych odkryto ponad 300 nowych gatunków, z których większość jest endemiczna – nie występuje nigdzie indziej i nie mogłaby egzystować poza kominami hydrotermalnymi.
[edytuj] Znaczenie gospodarcze
W przyszłości może być opłacalna eksploatacja osadów rud metali występujących wokół kominów; enzymy wytwarzane przez organizmy funkcjonujące w tak ekstremalnych warunkach mogą znaleźć zastosowanie w medycynie i w różnych gałęziach przemysłu.
[edytuj] Zobacz też
[edytuj] Linki zewnętrzne
Polskojęzyczne:
Angielskojęzyczne:
- plan lekcji biologii na temat ekosystemów wokół kominów hydrotermalnych
- A. Koschinsky, C. Devey (2006-05-22).Deep-Sea Heat Record: Scientists Observe Highest Temperature Ever Registered at the Sea Floor (English) komunikat o najwyższej zarejestrowanej temperaturze wody w kominie hydrotermalnym.
- strona firmy Neptune Minerals o planach eksploatacji rud metali w rejonach kominów hydrotermalnych
- O możliwości istnienia na Marsie kominów hydrotermalnych
- Strona na temat kominów, związanych z nimi ekosystemów i metod ich badania (tamże nieco fotografii)
Warning: curl_setopt() [function.curl-setopt]: CURLOPT_FOLLOWLOCATION cannot be activated when in safe_mode or an open_basedir is set in /home/raid/beds/domains/dobrysen.com.pl/public_html/wiki/richFeeds.php on line 59
| Koniec wojny gazowej? Czesi: Jest porozumienie! |
|
Czeskie przewodnictwo w UE poinformowało w czwartek wieczorem, że jest porozumienie z Rosją ws. rozmieszczenia misji unijnych obserwatorów, którzy mają monitorować przepływ rosyjskiego gazu przez Ukrainę do Unii Europejskiej.
|
| Radom: Pożar kamienicy, mieszkańcy na mrozie |
|
W czwartek wieczorem zapaliła się dwukondygnacyjna kamienica w centrum Radomia. Prawdopodobnie przyczyną pożaru był wybuch butli gazowej. Ewakuowano kilkanaście osób.
|
| Prezydent Kaczyński twardy, a nie miękki |
|
Prezydent Lech Kaczyński przybył w czwartek wieczorem do czeskiej Pragi. W planie kilkugodzinnej wizyty są rozmowy z prezydentem Vaclavem Klausem i premierem Mirkiem Topolankiem. Jednym z głównych tematów rozmów będzie sprawa kryzysu gazowego.
|
| Przerażająca relacja Czerwonego Krzyża z Gazy |
|
W niezwykle ostrych słowach Międzynarodowy Czerwony Krzyż upomniał Izrael za uniemożliwianie lub utrudnianie karetkom pogotowia wywożenia rannych z terenów walk w Strefie Gazy.
|
| Chiny już nie chcą pożyczać pieniędzy Ameryce |
|
Chiny zaczynają ograniczać pożyczanie pieniędzy USA w postaci wykupywania amerykańskich obligacji skarbowych - pisze czwartkowy "New York Times". Na krótką metę może to być bolesne dla zadłużonych i pogrążonych w recesji Stanów Zjednoczonych.
|