Press "Enter" to skip to content

Methane – An illustration of relationships between bacteria | Lee Krumholz | TEDxOU


[Аплодисменты]
спасибо, я микробиолог, и я
изучать экологические взаимодействия между
микроорганизмов в их сообществах
Сегодня я живу
собираюсь поговорить с вами о метане
важность на земле и некоторые удивительные
отношения, которые преобразуют бактерии
метана , возможно, вы знаете метан как
самый важный компонент естественного
газа, потому что метан не имеет запаха, когда
он используется в жилых приложениях
у нас было химическое вещество, позволяющее вам обнаруживать
его запах, чтобы он не накапливался
потенциально вызывающий взрыв метана
имеет простую химическую формулу ch4 в
факт это самый маленький, но это самый
обильный углеводород, во-первых, мы используем
метана в качестве топлива, но 28 триллионов кубических
футы метана потребляются каждый год
в США около 1/3
промышленное использование 1/3 на электричество
производство в меньшей доле
используется для жилых и коммерческих
отопление природного газа только в качестве топлива
превзошли в нас нефть, но
в качестве топлива природный газ составляет около 26%
наше энергетическое использование метана , к сожалению ,
также представляет собой парниковый газ, содержащий около 10
раз мощь углекислого газа, что
это означает, что каждая молекула
метана в атмосфере отражает назад
примерно в 10 раз больше тепла, чем
молекула диоксида углерода в том же самом
в этом отношении метаном является
второй наиболее важный парниковый газ
рядом с метаном двуокиси углерода может быть
образованных посредством высокотемпературного
биогеохимические процессы или геохимические
процессов и глубоких пород, или это может быть
образованных бактериями, которые живут в
осадков и почв
атмосферы различными способами
около трети из них выпущено из
природного газа и нефтяных месторождений, но
оставшихся источников метана
около 50% из них связаны с людьми и
безусловно, подавляющее большинство этого метана
производится бактериями в стороне от
связанные с нефтью источники
источника метана или основного источника
метаном является энтеральная ферментация этого
это метан, который вырабатывается в пищеварении
при переваривании коровами овец и коз
яков, акты важны для этой ткани
эти животные имеют большой пищеварительный тракт
орган, где они разрушают травы и
другие растительные материалы к различным
продукты, включая метан, метан
высвобождается из- за раздражения, которое
отрыжка общего метана, выделяемого из
этот источник , непосредственно связанный с
количество травоядных животных там
возможно, есть одно из них решение
это для вас , чтобы есть меньше мяса другое это
довольно просто мы могли уловить метан
прежде чем мы сможем захватить метан до
он выпущен в атмосферу, и это
фактически реализовано, поэтому некоторые из
вы очень надеетесь на себя
независимо от того, производят ли люди метан
есть ли у нас производство метана
бактерий и нашего тракта GI, и это
где я указываю здесь, и
Ответ заключается в том, что некоторые из нас делают, но даже в
эти люди , безусловно, самые важные
источник наиболее важного газа, который
произведенные и выпущенные этими процессами
не является метаном, но это водород
и углекислый газ в порядке
там есть еще несколько человек
связанные с человеком источники метана, которые
очень важны один из них
управление ликвидацией отходов животных
отходы от коров свиней и цыплят, когда
эти тезисы содержатся естественно
возникающие бактерии частично разрушаются
деградированные корма, производящие метан и
двуокись углерода и полигоны также
другим источником метана все
мусор, который вы производите, попадает в большой
отверстие в земле , что мы покрываем с
почву и назвали лампу зоной полигона
подумайте о том, что в вашем мусорном ведре
бумажные строительные материалы, они также могут
все они могут быть преобразованы в метан
и двуокись углерода почвенными бактериями
наконец, эта другая категория чрезвычайно
Важное значение имеет расположение мест
где рост растений и последующее захоронение
или хранилище, я говорю о
болотные угодья торфяные болота и тундровые почвы
это не самый важный источник
метан в настоящий момент, но он получает
огромное внимание ученых
и это потому, что есть много
углерод много углерода, полученного из растений
хранятся в этих местах как глобальные
потепление почвы
резко возрастающие темпы метана
образование и оттаивание вечномерзлых почв
превращение углерода в конверсию
метан хорошо , я думаю , что пора
говорить о том, кто делает метан и тем
Я имею в виду , что бактерии участвуют я на самом деле
есть несколько любимых бактерий, но
эти бактерии, продуцирующие метаны, на
В верхней части моего списка бактерий вы можете
выстроить примерно 10 000 из этих
микроорганизмы на грани цента
эти бактерии, продуцирующие метаны,
специальные, и их история восходит к длинному
время Земли составляет около 4,5 млрд.
лет и в течение первых 2,5
миллиард лет истории Земли
Земля была трудным местом для жизни
не было кислорода в атмосфере, и поэтому
дыхание, как мы знаем, используя кислород
не возникало, когда я обсуждал
дыхание Я имею в виду клеточный
процесс разложения на продовольствие в
наличие окислителя и получение
энергии, которая используется для роста клеток или
другие процессы, такие как стоять здесь
и, например,
атмосфера на ранней земле
прежде всего диоксид углерода и азот
и поэтому, когда бактерии искали
химическая реакция на двуокись углерода была
самое обильное соединение, так как жизнь
и дыхание развилось на ранней стадии
земное дыхание углекислого газа до
метан стал доминирующим процессом этого
бактерии, продуцирующие метаны, разработали
очень сложный механизм очень сложный
биохимический
механизм производства метана, но даже
теперь эти бактерии используют очень ограниченные
ассортимент продуктов, которые они иллюстрируют здесь
эти соединения эти химические вещества, которые
они используют, поскольку продукты были в изобилии на
ранняя земля, но гораздо менее обильная
теперь как бактерии, растения и животные
эволюционировали в течение миллиардов лет
истории Земли, чтобы произвести больше и
более сложные химикаты этих бактерий
не увеличили свой репертуар
питательные вещества , они приняли стратегию
объединяясь с неродственным организмом
процесс называется греческим трофеем, который
буквально означает совместное
стратегия включает в себя одно разрушение бактерий
вниз по сложному химическому веществу и
продуктов для производства метана
бактерии, которые используют их для роста так, как
Это работает
эти бактерии должны искать партнера
и они делают это , признавая
химические вещества, которые расположены на
вне ячеек другого
организм другой бактерии и
плавание к ней, эта бактерия должна
быть близким к росту в центре
в одном случае есть две стратегии:
для этих
бактерии для наиболее эффективного обмена
питательные вещества в качестве альтернативы этим бактериям
могут просто обменивать электроны, они делают это
используя то, что мы называем электрически
проводящие нанопроволки
это нити, состоящие из белков
и металлы, и эти клетки связаны
электропроводящей сетью
что позволяет этим клеткам осуществлять
полная конверсия сложных органических
химикаты к диоксиду углерода и метану
теперь эти бактерии развились в
окружающей среды, которая была лишена кислорода
и в результате эти бактерии не могут
переносить кислород, поэтому производство метана
происходит только в средах, в которых
кислород истощил эту вещь
включает в себя большинство мест , где я
говорили о уже комнате и водно-болотных угодьях
полигоны тундровых почв и т.д.
другая часть этой истории, по крайней мере, из
экологическая перспектива может быть
интересно, все ли метаны, которые
производства фактически делает его к
атмосфера после всего этого метана
обычно должны проходить через почвы, должны
проходят вверх, как правило, через почвы и
отложения , которые потенциально могут принести пользу
от большого количества энергии, которая
доступных, и существует большое количество
при условии, что имеется подходящая
доступный окислитель, как кислород в океане
отложения и донные воды, которые окислитель
является сульфатом или нитратом, но в почвах и
заболоченный кислород используется вот
пример удивительной системы, где
метана частично или полностью окисляется
прежде чем он превратится в атмосферу
много лет назад я работал на торфе
болотный вот пример торфянике в
Латвия, на которой я работал, называлась
Болото Торо и парень с
усы являются одним из моих коллег это
в северном Массачусетсе эти торфы
болота в изобилии, они расположены в
северные районы северной части США
Канада, Северная Европа, они были сформированы
поскольку ледники перемещали южные разрезы
в древнем камне , который присутствует в
эти места по мере заполнения этих отверстий
с водой это Spagna Мосс начала
растут, а Spagna изменяет свою среду
снижение рН-высвобождающих кислот
обеспечение его выживания в системе
из- за низкого рН воды и
относительное отсутствие кислорода
летний рост сфагнума Мосс распадается
довольно медленно, и в результате вы оказываетесь
с буквально тысячи лет
moss тысячи лет мертвого растения
материал растет под живым
растение как материал этого дела
метана образуется метан образуется
а затем выпущен и фактически получает
захвачен в застойном растении
материал, позволяющий все это
растительных и мертвых растений, и это
фактически плавает, как плот, чтобы вы могли
выйдите на него, и эти люди
на самом деле ходить на этом слое
этот слой сфагнума и других
материалы, которые, возможно, метр или два
толстый, и под водой есть вода,
под ним образуется метан
фактически движется вверх, а некоторые из них
заканчивается окислением до диоксида углерода
некоторые из них делают это до атмосферы
этот же процесс происходит на водно-
по всему миру, например, в ёю
утиный пруд — верхняя часть утки
пруд — удивительная водно-болотная угодья .
метана, а затем этот метан
проходит через растения, которые имеют
потенциал для его окисления, возможно,
Интересная часть этой истории состоит в том, что
бактерии, которые превращают метан в
диоксид углерода не расположены на
за пределами завода , как мы бы
ожидается, что они действительно находятся внутри
растительные клетки эти бактерии
присутствующих в симбиотических отношениях с
этот завод, на котором
убежище для этих бактерий и
бактерии либо обеспечивают питательные вещества, либо
энергия для завода
хорошо, я говорил о нескольких
сложные отношения
бактерии, превращающие метан, являются
участие в теперь, когда мы начинали
чтобы понять механизмы их
отношения, которые мы можем начать развивать
технологий, которые используют это
информация, возможно, самая очевидная
потенциальное применение находится в энергии
метан может быть окислен и в
природа этот процесс включает удаление
электронов ряд ученых есть
разработали то, что мы называем микробным
батареи или микробные топливные элементы, которые
использовать микроорганизмы и
их механизмов и их реакции на
производить энергию из сточных вод в
производить электричество из сточных вод, мы
может думать о подобном процессе
разработка микробной батареи для использования
метана для выработки электроэнергии
эта сила может быть использована на месте или
может накачиваться в электрическую сеть
наоборот, электричество имеет потенциал
для использования в микробной системе для
производить метан непосредственно, это может быть
используется, когда имеется избыточная мощность и
мы будем иметь избыточную силу при расширении
производство солнечной энергии в последнее время
получил некоторое финансирование от Национального
Научный фонд изучает роман
метаноокисляющие бактерии и некоторые
коллеги по этому проекту
заинтересованы в продуктах с добавленной стоимостью от
метан, возможно, самый очевидный пример
наиболее очевидным химическая метанол
метанол представляет собой жидкое топливо, которое может быть
гораздо легче транспортировать и хранить
чем метан, он также имеет ряд
промышленное использование моих коллег
заинтересованы в биоразлагаемых полимерах
это химические вещества, которые
бактерии, которые могут быть использованы для замены
для пластмасс и не длится вечно
когда они выбрасываются в
окружающей среды, эти бактерии также имеют
потенциал для производства белков либо для
медицинский или биотехнологический
в конечном итоге, мы улучшаем наши
понимание трансформации метана
мы можем получить более четкую картину четкой картины
из факторов, ограничивающих метан
выброс в атмосферу
ученые всегда ищут лучшего
способы прогнозирования потока теплицы
газов в атмосферу, чтобы они могли
определить, какие изменения в человеческом
необходимы действия для замедления
изменение климата спасибо за ваше
внимание
[Аплодисменты]
Please follow and like us:

Be First to Comment

Добавить комментарий