Biological Origin of Precambrian Banded Iron Formations
Final Report Abstract
Präkambrische gebänderte Eisenformationen (engl. „Banded Iron Formations“, BIFs) stellen die weltgrößten Eisenvorräte dar und wurden über mehrere Milliarden Jahre hinweg auf der frühen Erde abgelagert. Während die jüngsten BIFs nach der Evolution der Cyanobakterien durch molekularen Sauerstoff, O2, gebildet wurden, gibt es zahlreiche Hinweise darauf, dass die ältesten BIFs in Abwesenheit von O2 gebildet wurden. Das übergeordnete Ziel dieses Projekts war, die mögliche Beteiligung von anoxygenen phototrophen Eisen (II)-oxidierenden Bakterien an der Ablagerung dieser ältesten BIFs zu untersuchen. In diesem Projekt haben wir deshalb mehrere verschiedene phototrophe eisenoxidierende Bakterien im Labor kultiviert und die Raten der phototrophen Fe(II) Oxidation unter verschiedenen ökophysiologischen Bedingungen bestimmt. Es wurden die dabei gebildeten Zell-Mineral-Aggregate und die primär gebildeten Minerale charakterisiert. Unsere Untersuchungen haben gezeigt, dass diese Mikroorganismen in der Tat für die Bildung der BIFs verantwortlich gewesen sein könnten. Außerdem konnten wir aus unsern Daten schlussfolgern, dass möglicherweise Temperaturfluktuationen im photischen Bereich des Ozeans die alternierende Schichtung aus Si- und Fe-Mineralen in BIFs verursacht hatten. Untersuchungen zur Abhängigkeit der mikrobiellen Aktivität von verschiedenen Spurenmetallen (Co, Mo) haben gezeigt, dass in einem frühen Ozean die Konzentration und dadurch die Bioverfügbarkeit möglicherweise die Abundanz und Aktivität der eisenoxidierenden Bakterien (im Vergleich zu der Anwesenheit und Aktivität von Cyanobakterien) kontrolliert haben könnte. Zusammenfassend haben diese Untersuchungen die Hypothese, dass anoxygene phototrophe Mikroorganismen an der Ablagerung der ältesten gebänderten Eisenformationen beteiligt gewesen sein könnten, gestärkt. Über Arbeiten aus diesem Projekt wurde u.a. im Jahresbericht 2011 der DFG und im DFG Magazin berichtet: http://www.dfg.de/download/pdf/dfg_im_profil/geschaeftsstelle/publikationen/dfg_jb2011.pdf http://www.dfg.de/dfg_magazin/aus_der_wissenschaft/archiv/mehr_als_die_summe_der_teile_jb_ 11/rost_ohne_sauerstoff/index.html
Publications
- (2008) Ocean temperature fluctuations as trigger for Precambrian Si and Fe deposition. Nature Geoscience, 1, 703-708
Posth, N.R., Hegler, F., Konhauser, K.O., Kappler, A.
- (2008) Physiology of phototrophic iron(II)-oxidizing bacteria – implications for modern and ancient environments. FEMS Microbiology Ecology, 66, 250-260
Hegler, F.; Posth, N.R.; Jiang, J.; Kappler, A.
- (2009) Formation of cell-iron-mineral aggregates by phototrophic and nitrate-reducing anaerobic Fe(II)-oxidizing bacteria. Geomicrobiology Journal, 26, 93-103
Schaedler, S., Burkhardt, C., Hegler, F., Straub, K.L., Miot, J., Benzerara, K., Kappler, A.
- (2009) Petrography and geochemistry of Dales Gorge banded iron formation: Paragenetic sequence, source and implications for palaeo-ocean chemistry. Precambrian Research, 172 (1-2), 163-187
Pecoits, E., Gingras, M.K., Barley, M.A., Kappler, A., Posth, N.R., Konhauser, K.O.
- (2010) Size, density and mineralogy of cellmineral aggregates formed during anoxygenic phototrophic Fe(II) oxidation. Geochimica Cosmochimica Acta, 74, 3476-3493
Posth, N.R.; Huelin, S.; Konhauser, K.O.; Kappler, A.
