File:Leptothrix discophora Film with Iron-Oxide-Encrusted Sheaths in the Vermilion River.jpg
Original file (2,592 × 3,872 pixels, file size: 9.78 MB, MIME type: image/jpeg)
 | This is a file from the Wikimedia Commons. Information from its description page there is shown below. Commons is a freely licensed media file repository. You can help. |
Summary
| Description |
English: What is important to notice about this photo is the fragmentation of the film, which indicates that this is not an oil spill. But beyond that, what is important to notice is the sheer beauty of the bacterial film. (I consider visible, tangible existence not only real but also sacred, and I try to convey my reverence in photographs.)
The following—adapted from my self-published book They Breathe Iron: Artistic and Scientific Encounters with an Ancient Life Form—is what is interesting or important to know about the iron bacteria, in particular L. discophora: The reflectivity and rainbow colors that signal L. discophora have complex origins. One contributing factor is the shape of the organism, specifically its “holdfast,” a doughnut-like spherical extension by which each cell (bacteria are one-celled creatures) attaches itself to the air–water interface. Sunlight glancing off a layer of densely packed holdfasts and microbial waste products helps account for the shiny effect. The shiny surface reflects the colors around it—especially green light cast by nearby vegetation and the bright blue of October’s brilliant skies. Shine and color result perhaps most of all from the optical properties of the thin polymer films that L. discophora colonies produce on water as they oxidize iron. Many substances, including soap bubbles and some organic solvents like gasoline, form thin films that demonstrate the same qualities and the laws of physics responsible for them. Interference is the term that physicists use to describe the way light interacts with thin films layered over other materials to produce color. When bacteria or physical weathering liberate iron from rocks, the metal enters a process of reduction and oxidation called a redox cycle (“red” from “reduction” and “ox” from “oxidation”). A simplified example of such a cycle goes like this: As river water recedes, films formed by the iron oxidizer L. discophora gradually settle onto the muddy surface along with particles of oxidized iron deposited by the bacterium. In time more mud, deposited by water or wind, covers the films. Then reducing bacteria such as Desulfovibrio living in the mud convert the iron back to its reduced and more water-soluble form. The reduced metal dissolves when the river rises again. Reduced iron at the air–water interface becomes colonized by the oxidizing bacterium L. discophora, and the cycle is complete, only to repeat when the river water recedes once more. It’s an ancient loop, one that goes back at least three and a half billion years. Most people can easily ignore the iron bacteria, but ignored or not, these creatures set in motion an important process: a cycle from nonliving to living matter and back around again. Iron, like every chemical element that organisms require, participates in a biogeochemical cycle that plays through organisms and the physical media that support them. For iron in the Vermilion River, movement into the living phase of the cycle begins when bacteria release the iron from pyrite- and marcasite-bearing shale and the iron dissolves in water, where plants growing along the river use it as a nutrient. Herbivores eat the plants, and some of the herbivores become food for carnivores. When the plants and animals die, bacteria and fungi feed on their remains, releasing the iron that they accumulated in life back into the soil or water, where living plants or bacteria eventually reabsorb it, continuing the cycle. The bacteria that extract their energy from rock-bound iron in places like the Vermilion River are not only harmless to humans but are also essential to all other forms of life. If bacteria didn’t participate in these miraculous biogeochemical cycles, usable forms of several nutrient metals would be too scarce to sustain other organisms—indeed, to sustain the living world as we know it. The iron bacteria responsible for the array of splendid colors that we see in the Vermilion River—including those of iron oxide—present rich opportunities for scientific investigation and aesthetic contemplation.Русский: Что важно отметить на этой фотографии, так это фрагменты пленки, что указывает на то, что это не разлив нефти. Но помимо этого, важно отметить чистую красоту бактериальной пленки. (Я считаю видимое, осязаемое существование не только реальным, но и священным, и стараюсь передать в фотографиях свое благоговение.)
Нижеследующее — адаптированное из моей самостоятельно изданной книги «Они дышат железом: художественные и научные встречи с древней формой жизни» — содержит то, что интересно или важно знать о железобактериях, в частности о L. discophora: Отражательная способность и цвета радуги, которые сигнализируют о L. discophora, имеют сложное происхождение. Одним из факторов, влияющих на это, является форма организма, в частности, его «фиксация», сферическое расширение, похожее на пончик, с помощью которого каждая клетка (бактерии — одноклеточные существа) прикрепляется к границе раздела воздух-вода. Солнечный свет, скользящий по слою плотно упакованных остатков и микробных отходов, помогает объяснить эффект блеска. Блестящая поверхность отражает окружающие цвета — особенно зеленый свет, отбрасываемый близлежащей растительностью, и ярко-синее сверкающее октябрьское небо. Блеск и цвет, возможно, больше всего зависят от оптических свойств тонких полимерных пленок, которые колонии L. discophora образуют на воде, окисляя железо. Многие вещества, в том числе мыльные пузыри и некоторые органические растворители, такие как бензин, образуют тонкие пленки, демонстрирующие те же свойства и ответственные за них законы физики. Интерференция — это термин, который физики используют для описания того, как свет взаимодействует с тонкими пленками, наложенными на другие материалы, для получения цвета. Когда бактерии или физическое выветривание высвобождают железо из горных пород, металл вступает в процесс восстановления и окисления, называемый окислительно-восстановительным циклом («красный» от «восстановления» и «вол» от «окисления»). Упрощенный пример такого цикла выглядит следующим образом: по мере отступления речной воды пленки, образованные окислителем железа L. discophora, постепенно оседают на илистую поверхность вместе с частицами окисленного железа, отложенными бактерией. Со временем пленку покрывает большее количество грязи, наносимой водой или ветром. Затем восстанавливающие бактерии, такие как Desulfovibrio, живущие в грязи, превращают железо обратно в его восстановленную и более водорастворимую форму. Восстановленный металл растворяется, когда река снова поднимается. Восстановленное железо на границе раздела воздух-вода заселяется окисляющей бактерией L. discophora, и цикл завершается, но повторяется только после того, как речная вода снова отступает. Это древняя петля, насчитывающая не менее трех с половиной миллиардов лет. Большинство людей могут легко игнорировать железобактерии, но независимо от того, игнорируются они или нет, эти существа запускают важный процесс: цикл от неживой материи к живой и обратно. Железо, как и любой химический элемент, необходимый организмам, участвует в биогеохимическом цикле, протекающем через организмы и поддерживающие их физические среды. Для железа в реке Вермилион переход в жизненную фазу цикла начинается, когда бактерии выделяют железо из сланца, содержащего пирит и марказит, и железо растворяется в воде, где растения, растущие вдоль реки, используют его в качестве питательного вещества. Травоядные питаются растениями, а некоторые травоядные становятся пищей для плотоядных. Когда растения и животные умирают, бактерии и грибы питаются их останками, высвобождая железо, которое они накопили в течение жизни, обратно в почву или воду, где живые растения или бактерии в конечном итоге поглощают его, продолжая цикл. Бактерии, которые извлекают свою энергию из скального железа в таких местах, как река Вермилион, не только безвредны для человека, но и необходимы для всех других форм жизни. Если бы бактерии не участвовали в этих чудесных биогеохимических циклах, полезных форм некоторых питательных металлов было бы слишком мало для поддержания жизни других организмов — более того, для поддержания живого мира, каким мы его знаем. Железобактерии, ответственные за множество великолепных цветов, которые мы видим в реке Вермилион, включая цвета оксида железа, представляют богатые возможности для научных исследований и эстетического созерцания. |
| Date | |
| Source | Own work |
| Author | StarStuff3 |
I took the photograph with a Nikon D200 camera at 1/60 second, ƒ / 10, with focal length 180mm and ISO 400. The location is Ohio’s Vermilion River in Schoepfle Garden, near the town of Birmingham, Ohio.
Licensing
- You are free:
- to share – to copy, distribute and transmit the work
- to remix – to adapt the work
- Under the following conditions:
- attribution – You must give appropriate credit, provide a link to the license, and indicate if changes were made. You may do so in any reasonable manner, but not in any way that suggests the licensor endorses you or your use.
 |
This file was uploaded as part of Wiki Science Competition 2021. |
File history
Click on a date/time to view the file as it appeared at that time.
| Date/Time | Thumbnail | Dimensions | User | Comment | |
|---|---|---|---|---|---|
| current | 19:19, 29 December 2021 | | 2,592 × 3,872 (9.78 MB) | StarStuff3 | Uploaded own work with UploadWizard |
File usage
The following page uses this file:
