Одной из самых серьезных экологических проблем сегодня является обработка земель, загрязненных токсичными элементами в результате промышленной деятельности, такими элементами, как мышьяк, сурьма и вольфрам.
![]()
Фото из открытых источников
Но эти же элементы могут быть вынесены на поверхность Земли естественными процессами, такими как бурление горячих источников. Поэтому важно понять, как с ними обращалась окружающая среда до появления человека. Место в Абердиншире в Шотландии, которое славится ранней ископаемой жизнью, сохранившейся благодаря горячим источникам, показывает нам, как это могло произойти.
Некоторые из наиболее хорошо сохранившихся окаменелых растений в мире находятся в Райни, к западу от Абердина, в отложениях, которые, как считается, произошли из древнейшей наземной экосистемы в мире.
Изысканно детализированные растения, а также пауки, насекомые, грибы и другие живые существа сохранились там благодаря горячим источникам около 410 миллионов лет назад. Это одни из самых ранних известных окаменелых растений, поэтому они важны тем, что могут рассказать нам об эволюции растений.
Но эти горячие источники также содержали элементы, которые были бы токсичны для большинства форм жизни. Наше последнее исследование показывает, как минералы, отложенные среди растений, извлекают токсичные металлы из родниковой воды и ограничивают их воздействие на окружающую среду.
Растения в Райни были заключены в минеральный кремнезем, который откладывается вокруг горячих источников. В туристических местах, таких как Исландия, Новая Зеландия и Йеллоустонский национальный парк в США, бактерии в воде участвуют в образовании этих отложений кремнезема, и то же самое было бы в Райни.
Помимо кремнезема, окаменелости содержат определенные минералы, включая пирит (сульфид железа, так называемое золото дураков), оксиды марганца и оксиды титана. Именно эти минералы, вырабатываемые бактериями и другими формами жизни, впитывали токсичные металлы.
Пирит, образованный бактериями, впитал мышьяк из родниковой воды. Оксиды марганца, обычно откладываемые грибами, также поглощали мышьяк. Оксиды титана, образующиеся, в частности, вокруг разлагающихся растительных остатков, поглощали вольфрам и сурьму.
Таким образом, между ними минералы, образующиеся в результате биологической активности, являются основными источниками токсичности. Свидетельства Райни показывают, как естественные процессы помогли очистить окружающую среду с тех пор, как жизнь впервые колонизировала землю.
Наши решения антропогенных экологических проблем, таких как загрязнение от промышленности и добычи полезных ископаемых, обычно включают ряд химических обработок. Но захватывающим «естественным» подходом является техника микоремедиации, при которой грибы концентрируют и сохраняют загрязняющие элементы в своем веществе.
Грибы могут быть очень устойчивыми и быстро адаптироваться к веществам, которые мы считаем токсичными. Одна из стратегий заключается в сборе грибов, обитающих на горнодобывающих или промышленных отходах и предрасположенных к борьбе с ними, а затем использовании грибов для очистки отходов на других проблемных участках. Таким образом, грибы можно использовать для восстановления земли, загрязненной вредными металлами.
Эволюция здесь ключевое слово. Экосистема (растения, животные и среда их обитания, включая полезные ископаемые) не «намерена» очищать от токсичных химических веществ, как это делают люди. Однако жизнь с большей вероятностью будет процветать и воспроизводиться в экосистемах, которые удаляют вредные вещества. Точно так же, как определенные грибы могут быть выбраны для помощи в борьбе с загрязненной землей, эволюция отдавала предпочтение видам, которые адаптировались к изменениям окружающей среды в геологическом прошлом, как это подразумевает Райни.
Отложения на этом особом геологическом участке были образованы горячими источниками, воды которых сохранили растительные клетки. Но поскольку горячие источники, сформировавшие месторождение Райни, были богаты мышьяком, сурьмой и другими микроэлементами, существует неопределенность в отношении того, насколько репрезентативными могут быть эти окаменелости для ранних растительных сообществ.
Ученые могут возразить, что растения, найденные в Райни, могли быть адаптацией к окружающей среде, которая была химически необычной. Нет четкого ответа, было ли это так, но наши наблюдения действительно предполагают, что экосистема была способна реагировать на химический состав воды, поэтому существование этих растений не обязательно было ненормальным.
Посетители горячих источников в Новой Зеландии и Йеллоустоуне сегодня могут увидеть оранжевые и желтые корки, содержащие вредный мышьяк, сурьму и так далее, а также драгоценные металлы, такие как золото и серебро, поэтому источники вызывают коммерческий интерес.
Горячие источники во всем мире также содержат элемент, который до недавнего времени практически игнорировался - литий. Родниковая вода обеспечивает возобновляемый источник этого элемента, который в настоящее время имеет основополагающее значение для аккумуляторных батарей, особенно в электромобилях, которые необходимы для достижения целей по выбросу углерода. Таким образом, горячие источники могут играть более чем одну роль в очистке окружающей среды.
