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序1

前言1

致谢1

缅怀1

绪论1

一、生物矿化研究的回顾1

二、生物矿化与生物矿物4

三、生物矿化的地史演化7

四、微生物矿化与资源和环境9

第一章 微生物学概论16

第一节 微生物学的研究范畴与发展16

一、微生物学的地位与发展16

二、微生物学的主要研究内容19

第二节 微生物的主要类群及其在自然界中的分布19

一、原核微生物21

二、真核微生物29

三、微生物在自然界中的分布33

第三节 微生物的营养与生长37

一、微生物对营养的一般要求38

二、微生物的营养类型42

三、细胞对营养物质的吸收43

四、微生物的生长47

五、环境因子对微生物生长的影响50

第四节 微生物代谢56

一、微生物的产能代谢56

二、微生物细胞物质合成与能量利用69

三、微生物代谢的调节73

第五节 微生物矿化作用78

一、微生物在元素生物地球化学循环中的作用79

二、微生物的生物矿化作用84

第二章 微生物矿化机制88

第一节 晶体成核与生长的物理化学规则88

一、结晶成核作用的热力学驱动力89

二、界面自由能与临界半径89

三、过饱和度与成核速率91

四、成核途径与Ostwald-Lussac相变说91

五、成核形状92

六、生物矿物与非生物矿物93

第二节 生物大分子在微生物矿化中的作用95

一、微生物大分子的主要元素组成与特殊的功能团组合95

二、生物大分子与水的作用101

三、生物大分子对矿化产物的控制104

四、生物矿化的保真性及其产物的归宿110

第三节 微生物矿化方式与微生物在铁循环中的作用112

一、微生物矿化的两种方式112

二、厌氧环境下微生物对铁的氧化还原途径119

三、微生物矿化的强度表征124

第三章 趋磁细菌的矿化与应用130

第一节 趋磁细菌的发现及几株典型的纯培养菌株130

一、趋磁细菌的发现130

二、水域中的趋磁细菌131

三、陆地沉积物中趋磁细菌135

第二节 趋磁细菌的生态分布及其分离与培养136

一、趋磁细菌在自然界的生态分布136

二、趋磁细菌的分离与培养139

第三节 趋磁细菌的主要生物学和生理生化特征及其遗传进化与分类148

一、趋磁细菌的主要形态学、生物学特征和生理生化特性148

二、趋磁细菌的遗传进化与分类155

第四节 趋磁细菌的生物矿化作用157

一、趋磁细菌的生物地球化学重要性157

二、趋磁细菌的生物矿化作用157

第五节 趋磁细菌中磁小体形成的分子机理166

一、磁小体的主要特征和组成成分166

二、与磁小体合成有关的蛋白质家族及其编码基因169

三、磁小体形成的分子机理172

四、趋磁细菌及其磁小体的应用174

第四章 中国黄土微生物矿化作用与矿化环境178

第一节 中国黄土的沉降特征与研究意义178

一、世界黄土分布的主要特点178

二、中国黄土分布的特点180

三、中国黄土的分层与地层对比182

四、中国黄土在全球变化研究中的作用188

第二节 中国黄土微生物生物量估计与生物标志物190

一、干旱、半干旱地区微生物生物量估计190

二、中国黄土有机碳的分布及一种与微生物活动有关的热解烃194

三、中国黄土中的生物标志物197

第三节 异化金属还原菌利用Fe3＋的途径与速率204

一、异化金属还原菌的功能与意义204

二、异化金属还原菌分泌的铁载体及其类型206

三、铁载体促进Fe（Ⅲ）从矿物释放的有效性与速率213

第四节 中国黄土中的铁细菌和趋磁细菌219

一、中国黄土中铁细菌的类型与分布219

二、中国黄土趋磁细菌的特征与分布221

三、中国黄土中铁细菌与趋磁细菌矿化类型223

第五节 趋磁细菌提高古土壤磁化率的实验研究227

一、富集培养实验228

二、生长培养实验228

三、实验结果228

四、趋磁细菌提高古土壤磁化率的条件230

第六节 中国黄土微生物矿化的地球化学证据与环境232

一、MB生长实验前后铁的价态变化232

二、中国黄土磁性矿物及其组合特征233

三、磁性矿物及微生物矿化现象的原位观察238

四、中国黄土的微生物矿化类型与地球化学背景239

第五章 微生物矿化作用在环境污染与治理中的应用243

一、石油类污染物的微生物矿化243

二、环境中原油类污染的稳定同位素指纹246

三、微生物对其他有机污染物的矿化作用250

四、微生物矿化在环境污染处理中的应用及前景251

第六章 海底冷泉渗漏活动区的微生物矿化252

第一节 冷泉系统与微生物作用252

一、冷泉的概念252

二、冷泉渗漏活动区的甲烷缺氧氧化作用与微生物254

第二节 冷泉渗漏活动区微生物活动的生物标志化合物259

一、生物标志化合物分析与鉴定方法259

二、生物标志化合物259

第三节 冷泉碳酸盐岩264

一、冷泉碳酸盐岩的沉积岩石学特征264

二、冷泉碳酸盐岩的地球化学特征267

三、冷泉碳酸盐岩的沉积作用与控制因素269

四、南海北部的冷泉碳酸盐岩271

五、墨西哥湾的冷泉碳酸盐岩277

第四节 冷泉系统微生物作用及冷泉碳酸盐岩284

第七章 海底热液环境中微生物的特征和成矿作用287

第一节 海底热液系统的特征和演化287

一、海底热液系统的基本特征及其物理化学制约287

二、热液多金属硫化物矿床及其空间变化291

三、热液系统中微生物的主要种类及其进化简述296

第二节 产甲烷古生菌及其生物地球化学作用297

一、产甲烷古生菌的多样性297

二、产甲烷古生菌的代谢途径和产甲烷机制297

三、产甲烷古生菌的矿物/化学制约300

第三节 微生物对热液和硫循环的作用301

一、热液微生物矿化301

二、硫酸盐还原菌和硫还原菌及其矿化作用302

三、硫氧化细菌及其氧化作用305

四、微生物对热液硫循环作用的研究306

参考文献308

跋332