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Microbes and Other Elemental Cycles
10.18
微生物通过在铁和锰的氧化态与还原态之间转换,驱动其循环过程。
在中性且富氧的环境中,三价铁主要以不溶性沉淀形式存在。
一些细菌会分泌称为铁载体的小分子,这些小分子能够结合并溶解三价铁。
细胞随后吸收这种可溶性铁,并将其还原为亚铁形式以供代谢使用。
在氧气浓度较低的氧化-缺氧界面,趋磁细菌(如Magnetospirillum)利用铁形成磁铁矿晶体,使其能够沿地球磁场排列,从而迁移至缺氧层。
在同一区域,丝状细菌(如Leptothrix)氧化亚铁,产生被铁氧化物包裹的鞘。
它们还能将锰(II)氧化为不溶性的二氧化锰,后者可能沉入更深的缺氧层,在这些区域,像 地杆菌 将其重新转化为锰(II)。
在缺氧区域,如希瓦氏菌(Shewanella)等细菌会进行异化铁还原,其中三价铁作为末端电子受体。
微生物活动在铁和锰的生物地球化学循环中发挥着关键作用,尤其是在分层水体环境特有的氧化还原梯度中。这些循环由微生物对这些金属的氧化态与还原态之间的转化所驱动,使生物能够利用它们获取代谢能量并用于结构用途。
跨氧化还原梯度的铁循环
在中性、富氧的表层水体中,铁主要以氧化的、不溶性的三价铁 [Fe(III…