Фотосинтез під землею і в глибинах океану

Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.

Фотосинтез можливий тільки на земній поверхні і у верхній частині моря, куди проникають сонячні промені. Чи можлива геологічна діяльність організмів там, де немає світла, в «вічному мороці»? Виявляється, можлива.

Вугілля і нафта залягають місцями на глибинах в сотні і тисячі метрів. Вони є їжею для мікроорганізмів, що живуть в підземних водах. Тому скрізь, де в земній корі є вода і органічні речовини , енергійно «працюють» мікроорганізми. Добре відомо, що харчування неможливе без дихання: організму необхідний кисень, за допомогою якого органічні речовини окислюються, перетворюються на вуглекислий газ, воду та інші прості хімічні сполуки. Енергію, що виділяється при цьому організми використовують для життєвих процесів.

Для того, щоб харчуватись, мікроорганізмам також необхідний вільний кисень, який вони частково поглинають з підземних вод, де цей газ знаходиться в розчиненому стані. Але кисню у воді, як правило, не вистачає, і тоді мікроорганізми починають «віднімати» його у різних кисневих сполук. Нагадаємо, що цей процес в хімії називається відновленням. У природі він майже завжди зобов’язаний діяльності мікроорганізмів, серед яких є живі істоти різних «спеціальностей»: одні відновлюють сірку, інші – азот, треті – залізо і т. д.

Найлегше піддаються цьому процесу сульфати. У результаті цієї реакції в морях і океанах з’являється сірководень. Відновлюються також сполуки марганцю, міді та інших елементів. Окислений вуглець при цьому збагачує воду вуглекислим газом. Так в результаті діяльності мікроорганізмів змінюється хімічний склад підземних вод. Вони втрачають вільний кисень, споживаний на окислення органічних речовин, у них з’являється багато вуглекислого газу та інших продуктів обміну речовин мікроорганізмів – сірководню, аміаку, метану.

Поступово підземні води набувають високу хімічну активність і, у свою чергу, глибоко змінюють гірські породи. Останні часто знебарвлюються, їх мінерали руйнуються, виникають нові мінерали. Таким шляхом можуть утворитися нові гірські породи, а місцями і родовища корисних копалин.

Нерідко сліди колишньої діяльності підземних вод і мікроорганізмів відзначені появою серед порід, пофарбованих у червоний колір, сизих і зелених плям і смуг. Це результат відновлення заліза.

Загальний ефект діяльності мікроорганізмів колосальний. Відомі випадки коли ними «з’їдені» цілі нафтові родовища. Багато підземних вод, склад яких змінений діяльністю мікроорганізмів, мають важливе лікувальне значення. Там, де залягають подібні води, будуються цілющі водолікарні, як, наприклад, всесвітньо відома Мацеста на Чорноморському узбережжі Кавказу.

Автор: А. І. Перельман.