ISSN:
1437-3262
Source:
Springer Online Journal Archives 1860-2000
Topics:
Geosciences
Description / Table of Contents:
Abstract The influence of bacteria on recent sediments was first discussed in 1885, whenFischer andGazert were discussing the cycle of substances in the sea as well as in sediments. The influence of bacteria on the cycling of C, N, S, P in recent sediments and the open sea was soon accepted by marine geologists. Nevertheless, only very few experiments have, so far, shown more than qualitative and quantitative data collection in various restricted areas. This is due to the extensive and complicated chain of reactions on the surface of sediments and in the sediment itself. Biologists are asking for the amount of organic and inorganic matter which is reworked and released to the sea. Geologists usually emphasize the amount of substances which are sedimentated. For biologists the sediment is only part of their dominant ecosystem (the sea). While, for geologists the “sea” is only furnishing and influencing their first range system sediment. How much then, are bacteria involved in the slow process of conversion from a recent sediment to sedimentary rocks? Bacteria influence more or less strongly and to a more or less advanced degree of diagenesis: 1. The organic matter in sediments and the final form in which it is found. 2. The anions CO3 2−, NO3 −, OH-, SO4 2−, PO4 3− as well as their intermediate stages and the resulting minerals. 3. The cations H+, NH4 +, Ca2+, Fe2+, Fe3+, and a series of metals which are dissolved or precipitated by microbial activities as for example Fe, Mn, Cu, Ag, V, Co, Mo, Ni, U, Se, Zn. 4. The equilibrium of silicium. At least diatoms and radiolarians are precipitating silica, while other reactions which have been proved are not yet shown to influence marine sediments. 5. pH-values and oxidation-reduction potentials of the sediment. 6. The composition of interstitial waters. 7. The surface activity of minerals, since bacteria are growing especially on particle surfaces. 8. The energy content and temperature of sediments. 9. The texture of fine grained sediments. 10. The fossilization of microfauna, macrofauna and trace fossils. Sedimentology and mineralogy may also influence the bacterial activities and the composition of the microflora within sediments. Methods and problems of sediment microbiology are demonstrated by some investigations in the German Bay (North Sea) in connection with the first German Underwater Station (UWL). Ecological work proves to be difficult in various directions. The main cause of difficulties in microbiological work on sediments are the great variety of different factors influencing the environment (microbial, chemical, physical, mineralogical), the difficulty of taking representative samples, and the small amount of data which has been collected so far.
Abstract:
Résumé L'influence des microorganismes sur les sédiments récents fut discutée pour la prémière fois parFischer (1885) quand il étudia avecGazert le cycle des éléments dans la mer et dans les sédiments. Aujourd'hui l'influence de la microflore sur le cycle de C, N, P, S dans les sédiments marins n'est plus disputé par les géologues. Néanmoins les recherches microbiologiques dans le milieu marin n'ont pas encore surmonté le stade de la collection de données. Une analyse complète de l'influence microbiologique sur les sédiments est compliquée à cause de la chaine de réactions et interréactions a la surface des sédiments. Le biologue se demande combien de matière organique du sédiment sera décomposée et retournera à la mer. Le géologue se demande plutÔt combien de substances sédimentées restent dans le sédiment. Pour le biologue le sédiment n'est qu'une partie de son écosystème supérieur, la mer. Pour le géologue la mer apporte seulement le matériel pour son objet d'étude, le sédiment. Comment les microorganismes peuvent influencer la transformation d'un sédiment récent en une roche sédimentaire. Les microorganismes influencent au fur et a mesure et à un degré plus ou moins avancé de la diagénèse: 1. les substances organiques dans les sédiments et la forme finale de ces substances dans les roches sédimentaires; 2. les anions CO3 2−, NO3 −, OH−, SO4 2−, PO4 3−, leurs stades intermé diaires et les minéraux résultants; 3. les cations H+, NH4 +, Ca2+, Fe2+, Fe3+ et une série de métaux lourds qui peuvent Être précipités et dissolus par des agents microbiologiques; 4. l'équilibre du silicium. La silice est précipitée au moins par les diatomées et les radiolaires. D'autres réactions biologiques sont possibles mais pas encore démontrées dans le milieu marin; 5. le pH et le potentiel d'oxydo-réduction des sédiments; 6. la composition des solutions interstitielles; 7. la tension de surface des minéraux, parceque les bactéries poussent avant tout sur les surfaces des particules; 8. l'énergie cinétique et la température des sédiments; 9. la texture des sédiments argileux; 10. la fossilisation de la microfaune, de la macrofaune et des traces fossiles. Des facteurs sédimentologique et minéralogique peuvent influencer à leur tour l'activité de la microflore et sa composition. Les méthodes de la microbiologie des sédiments sont discutées à l'aide de la première expérience allemande avec une station sou-marine dans la Baie Allemande près de Helgoland. (Comparaison des échantillons pris par plongeur aux échantillons pris par appareillage du bord d'un navire.) Les recherches écologiques sont très difficiles pour plusieurs raisons: Le grand nombre des facteurs influenÇant le milieu (facteurs microbiologiques, chimiques, physiques, minéralogiques etc.), la difficulté de l'échantillonage, le petit nombre de données obtenues jusqu'ici et le mode de travail des microbiologues qui ne permet pas l'investigation de grandes séries d'échantillons.
Notes:
Zusammenfassung Es wird die Frage nach dem Einfluß der Bakterien auf geochemische und allgemein geologische Prozesse gestellt. Die ersten Erwähnungen von Bakterien in Sedimenten stammen aus den Jahren 1885 und 1892. Der Einfluß der Bakterien auf die Kreisläufe von Kohlenstoff, Stickstoff, Schwefel, Phosphor und Eisen wurde früh erkannt. Das Wissen um den mikrobiologischen Anteil an den Umsetzungen dieser Elemente im Sediment wurde auch von der geologischen Forschung verarbeitet. Dennoch sind wegen der vielschichtigen und komplizierten Reaktionskette im Sediment bisher nur wenige Untersuchungen über Datensammlung und generellen Nachweis von Bakterien in Sedimenten hinausgekommen. Der Biologe fragt mehr nach den Stoffmengen, die das Sediment durchlaufen, um wieder der Nahrungskette im Meer zugeführt zu werden. Der Geologe legt die Betonung eher auf die Bestandteile der Nahrungskette im Meer, die sein Objekt, das Sediment, prägen und endgültig in ihm erhalten bleiben. Für den Biologen ist das Sediment nur ein Ausschnitt aus dem übergeordneten ökosystem „Meer“, während das Meer dem Geologen nur der Zubringer und Präger seines eigentlichen Objekts, des Sediments und entstehenden Gesteines, ist. Wie weit nehmen nun Bakterien an der langsamen Entstehung, Formung und Umwandlung eines rezenten Sedimentes in Richtung auf ein Sedimentgestein teil? Sie beeinflussen mehr oder weniger stark: 1 Den organischen Gehalt der Sedimente und die Endform, in der die organische Substanz erhalten bleibt. 2. Die Anionen CO3 2−, HCO3 −, NO3 −, SO4 2−, OH-, PO4 3− sowie deren Zwischenstufen und Minerale. 3. Die dazugehörigen Kationen, insbesondere H+, NH4 +, Ca2+, Mg2+ und eine Reihe von Metallen, wie Fe, Mn, Cu, Ag, V, Co, Mo, Ni, U, Se, Zn. 4. Möglicherweise auch das Gleichgewicht von Silizium, wenn es auch im Bereich der Sedimentologie außer bei Diatomeen und Radiolarien noch keine eindeutigen Beweise für die Einflußnahme gibt. 5. Den pH-Wert und das Redoxpotential von Sedimenten. 6. Die Zusammensetzung von Porenwässern. 7. Die Oberflächeneigenschaften von Mineralen, da Bakterien bevorzugt auf Oberflächen siedeln. 8. Den Energiefluß in und die Temperatur von Sedimenten. 9. Die Textur von feinkörnigen Sedimenten. 10. Die Fössilisierung von Mikrofauna, Makrofauna und Lebensspuren. Sedimentologische Größen und mineralogische Zusammensetzung haben wiederum einen entscheidenden Einfluß auf die Zusammensetzung der Mikroflora eines Sediments und können verschiedene mikrobiologische Prozesse besser verständlich machen. Korngrößenverteilung, mineralische Zusammensetzung und Geochemie eines Sedimentes wirken sich auf die Zusammensetzung und Aktivität der Mikroflora aus. Methodik und Schwierigkeiten der Sedimentmikrobiologie werden an einem Beispiel aus der Deutschen Bucht erörtert. Die genaue Kenntnis des Milieus, in dem sich mikrobiologische Prozesse abspielen, ist für die Sedimentmikrobiologie besonders wichtig, da auf kleinstem Raum größte Unterschiede auftreten könnten (Mikroenvironments). Der Einsatz moderner Hilfsmittel, wie Taucherei, Unterwasserlabor, Fernsehen und moderne Probennahmegeräte, wird diskutiert. ökologische Arbeitsrichtungen sind in mehrfacher Hinsicht mit Schwierigkeiten belastet, und es wird häufig nur möglich sein, allgemeine Zusammenhänge aufzuzeigen, anstatt exakte Rechenmodelle und quantitative Umsetzungen zu ermitteln. Die Erarbeitung von Daten erweist sich als noch schwieriger, wenn zwei so unterschiedliche Arbeitsbereiche wie Geologie und Mikrobiologie eine Nahtstelle von so großer Wichtigkeit für beide aufweisen, wie sie die Grenzfläche Sediment/Wasser darstellt.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1007/BF02000465
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