Stromatolity lub Stromatolity (również czasami określane jako „thrombolite”) jest struktura warstwowa często składa się z kamienia wapiennego , która rozwija się w środowisku wodnym, w płytkiej morskich i kontynentalnych środowisku słodkich . Stromatolity mają zarówno pochodzenie biogenne ( biolitogeneza przez zbiorowiska sinic ) jak i osadowe (struktury węglanowe w ułożonych warstwach utworzonych z cząstek osadowych uwięzionych w galaretowatych zasłonach alg wytwarzanych przez te bakterie).
Mówi się, że stromatolity to:
Struomatolit jako struktura nie jest żywy, są tylko bakterie, które go budują. W zależności od przypadku wnętrze stromatolitu może być prawie pełne lub pozostawiać znaczną ilość przestrzeni, w której mogą znaleźć schronienie inne bakterie lub organizmy.
Niektóre struktury zbliżone kształtem do stromatolitów, takie jak onkolity , być może nie są biogenne (czyli wynikające z procesów realizowanych przez żywe organizmy biokonstruktywne), ale po prostu wynikają ze zjawisk krystalizacji. Ich mikrostruktura i skład izotopowy różnią się od stromatolitów.
Istniały już 3,42 miliarda lat temu na wszystkich kontynentach . W tym czasie Księżyc był bliżej Ziemi (333 150 km zamiast 384 400 km obecnie) i rotacja Ziemi była szybsza niż dzisiaj (dni trwały 18 godzin), strefa pływów była znacznie wyższa (szacowany średni zasięg pływów : 25 metrów). ), a zatem przedbrzeże było znacznie większe, dzięki czemu skamieniałe stromatolity mogą rozciągać się na duże obszary, takie jak na południe od Marble Bar w kratonie Pilbara , jednym z najstarszych kratonów na świecie, w grupie Warrawoona w Australii Zachodniej . Uważa się, że stromatolity sprzed 3,7 miliarda lat odkryto w pasie zieleni Isua na wyspie w południowo - zachodniej Grenlandii w 2016 roku, ale wniosek ten został zakwestionowany w 2018 roku w opublikowanym badaniu opublikowanym przez czasopismo Nature . Opisane wówczas „struktury stromatolityczne” w postaci stożków lub kopuł są rozpatrywane w niniejszym artykule jako wynik deformacji podepozycyjnych osadu, które miały miejsce długo po jego zakopaniu.
Pierwsze publikacje naukowe sugerowały, że doświadczyli oni w proterozoiku (1,5 miliarda lat temu) optimum globalnego rozciągnięcia i maksimum różnorodności form i struktury, które utrzymałyby się na tym poziomie aż do około 700 milionów lat temu. Nowsze dane pokazują, że ich liczebność i różnorodność załamała się wcześniej, z korzyścią dla innych gatunków. Obecnie uważa się, że chociaż możliwe jest, że były one jedyną formą życia lub bardzo dominującą formą do około 550 milionów lat temu, spadek ich różnorodności rozpoczął się znacznie wcześniej niż początkowo sądzono. Odwrotnie, ich trwałość wynosi ponad 1 miliard lat. Szczyt zróżnicowania datuje się od 1 do 1,3 miliarda lat, zanim spadnie do 75% tego poziomu (od -1 miliarda do -700 milionów lat), by ostatecznie spaść do mniej niż 20% tego poziomu. kambru .
MacNamara uważa, że spadek ich różnorodności jest prawdopodobnie wynikiem rywalizacji z pojawieniem się innych gatunków pod koniec proterozoiku . Pojawienie się tego trendu, opartego na czasach rozbieżności sekwencji molekularnych pochodzenia zwierzęcego, sięgałoby co najmniej 1 miliard lat.
Niewątpliwie stromatolity przyczyniły się do stworzenia naszej atmosfery bogatej w tlen i warstwę ozonową, co pozwoliło na rozwój bardziej złożonego życia lądowego i oceanicznego. Ich wzrost jest powolny, ale przez miliardy lat były źródłem potężnych raf lub imponujących masywów wapiennych lub dolomitów (do 3 kilometrów grubości w Antyatlasie w Maroku ) lub w Kongo (powstały ponad 700 milionów lat temu ). Te zbiorowiska drobnoustrojów są zatem w przeszłości źródłem pierwszej ważnej sekwestracji węgla (i wapnia , który w dużych dawkach jest metalem toksycznym dla złożonych organizmów).
Martwe stromatolity są uważane za skały kopalne . Zgodnie z zasadą aktualizmu , najstarsze mają być również opracowane przez społeczność mikroskopijnych organizmów , takich jak bakterie i prymitywne glony .
Starożytne stromatolity należą do najstarszych skał kopalnych o znanym pochodzeniu biologicznym ( najstarsze znane: 3.465 miliardów lat). Najczęściej występują w osadach wieku prekambryjskiego .
Społeczności te zdominowały życie morskie od 3500 do 500 milionów lat temu . Pojawienie się bardziej złożonych form życia, takich jak mięczaki , skorupiaki i kręgowce, pod koniec prekambru i na początku kambru, zwiastuje ich upadek.
Zbiorowiska tworzące te skały były wówczas ograniczone do izolowanych nisz ekologicznych , w tym do płytkich i dość mocno zasolonych środowisk morskich, niezbyt sprzyjających innym organizmom. Skały te znajdują się w osadach w każdym wieku.
Obecnie bardzo rzadkie, obecne struktury rafy wydają się być dość podobne do stromatolitów powstałych ponad 3 miliardy lat temu. Występują w różnych rozmiarach, strukturach i kolorach (szaro-niebieski, kremowo-żółty, czerwonawy do prawie czarnego), ale tylko w kilku miejscach na kuli ziemskiej, na wybrzeżu morskim lub jeziornym:
Liczne gorące źródła siarkowe , takie jak w Parku Narodowym Yellowstone , są również domem dla sinic, często tworzących struktury stromatolityczne, chociaż jest ich mniej i różnią się od gatunków żyjących w chłodniejszych wodach.
Stromatolites są również obecne w petrifying źródeł i strumieni , jak w Francji w strumieniu Dard najbliższej Lons-le-Saunier ( Department of Jura ) i w strumieniu petryfikującym wodospadu Saint Pierre-Livron niedaleko Caylus ( dział w Tarn-et-Garonne ).
Mają kształty, rozmiary, gęstość, które różnią się w zależności od miejsca geograficznego, a lokalnie zgodnie z gradientem głębokości, kierunkiem wiatru i fal (wydłużają się w tym kierunku). Tam, gdzie są najbardziej zróżnicowane, w jeziorze Thetis możemy wyróżnić:
Ich wzrost jest bardzo powolny: w Shark Bay zmierzyliśmy roczny przyrost o mniej niż pół milimetra (0,4 mm ) rocznie.
Geneza tych formacji stromatolitowych przez żywe organizmy była bardzo kontrowersyjna, ale odkrycie i badanie wciąż aktywnych stromatolitów w Australii w Shark Bay (WA), a następnie w kilku innych miejscach na świecie przekonało geologów, że warstwy mineralne tworzące strukturę stare stromatolity mogły powstawać powoli wraz z rozwojem kolonii drobnoustrojów w kolejnych warstwach.
Zidentyfikowano dwa główne mechanizmy: sinice podczas wzrostu w koloniach lub skupiskach tworzą splot włókien bakteryjnych, znany jako prokariotyczna macierz śluzowata lub nawet mata bakteryjna. Wytwarzany przez nie śluz jest w stanie wychwycić część zawieszonych cząstek dostępnych w wodzie, które ostatecznie tworzą skorupę bogatą w rozpuszczalne wodorowęglany i nierozpuszczalne węglany wapnia, które ją utwardzają.
Niektóre inne bakterie odporne na działanie zasad i ciepła, takie jak obecne Bacillus sphaericus , Sporosarcina pasteurii lub Proteus aeruginosa, mogą również wytrącać wapń w nierozpuszczalnym wapieniu, który utrzymuje się po zniknięciu bakterii.
Zarówno śluz jak i wielowarstwowa struktura wytwarzane przez te bardzo stare (i z tego powodu nazywane "prymitywnymi" bakteriami) mogą pochodzić z doboru naturalnego .
Gdy organizmy te pojawiły się i zaczęły kolonizować strefę pływów i ówczesne laguny przybrzeżne, brak tlenu w atmosferze , a następnie jego niedobór, nie pozwalały na długotrwałą egzystencję warstwy ozonowej. taki jak ten, który chroni nas dzisiaj przed promieniowaniem słonecznym, a w szczególności promieniami UV , które są zabójcze dla bakterii.
Ta galaretowata substancja mogła działać jako filtr przeciwsłoneczny chroniący przed promieniowaniem UV. Ta rola może nadal istnieć w faunie Ediacaran , która jest bardziej złożona, ale której skamieniałości sugerują, że składała się z galaretowatych organizmów zwierzęcych, takich jak meduza.
Obecnie nadal możemy obserwować kolonie bakterii (przykład: rodzaj Nostoc ) lub wyższe glony, które dzięki śluzowi lub substancji śluzowej wytrzymują kilkugodzinną ekspozycję na pełne słońce podczas odpływu .
Ze swojej strony, zewnętrzna warstwa wapienia biogenicznego (utworzona przez kolonie komórek z „zewnętrznego biofilmu” i substancji śluzowatej , która ułatwia wytrącanie wapnia do wapienia) wydaje się odgrywać kilka uzupełniających się ról:
Wspomniane są dwie inne hipotezy, w szczególności James Lovelock w jego hipotezie Gaia i jej późniejszych opracowaniach:
Struktury stromatolitowe jako biogeniczna skała noszą ślady najstarszych żywych organizmów i organizacji; nie są to pozostałości z konkretnego organizmu, ale fosylizacja z nie- koralowych raf . Sinice dominujące obecnie na tych strukturach, jeśli dominowały również w czasach prekambryjskich, są wskaźnikiem aktywności fotosyntetycznej , a zatem pochłaniaczy węgla i znacznej produkcji tlenu na bardzo wczesnym etapie historii prymitywnej atmosfery. Z braku biologicznego kontr-modelu, to właśnie ta hipoteza dominuje w naukach o Ziemi. Te mikrobiologiczne rafy, raz skamieniałe, nadają skałom różne struktury, których badanie pozwala nam lepiej zrozumieć przeszłość z perspektywy czasu, także klimatyczną. Często określane jako „stromatolityczne” są wszystkie skamieniałe rafy, które przypuszczalnie powstały w wyniku działalności mikroorganizmów biokonstruktywnych.
Przez fotosyntetycznej aktywności , węgiel 12 ( 12 ° C) dostępnego w rozpuszczony dwutlenek węgla jest korzystnie frakcjonuje się z węgla 13 ( 13 ° C), ten drugi izotop znajdowane w nadmiarze w wodzie morskiej: dlatego też stanowi dobry geochemicznego proxy z wahaniami autotroficznego aktywności w Prekambr . Oprócz wychwytywania osadów kolonie bakteryjne są zatem odpowiedzialne za część wytrącania węglanów i soli żelaza . Gdy matryca mikrobiologiczna jest nasycona, włókna obumierają i służą jako stałe wapienne wsparcie dla rozwoju innej matrycy dzięki odnowionej aktywności mikrobiologicznej.