高温生境地热，你知道多少？

一、高温生境

1.地热生境

地热活动主要与地球板块的运动有关，即板块的漂离和碰撞，这些区域往往存在火山活动，并在一些地方形成地表地热区。地热区主要有两类:一类为硫磺热泉，其特点是含硫高，酸性土壤，酸性热泉和沸泥浆喷口;另一类为淡水热泉和间歇泉，其pH值为中性或碱性。

天然地热区分布于全球各地，但通常集中于很小的区域内。最为熟知并进行了较为详尽生物学研究的地热区是美国的黄石国家公园，该园中有多处热泉和地热喷口。

地热区又可根据其热源分为两类，一类称之为高温区，位于活动火山地带，由距地表2～5km的岩浆腔供热。其特点是在深度500～3000m处水温达到150～350℃，并以蒸汽或火山气体的形式喷到地表。气体主要是由N₂和CO₂组成的，但H₂S和H₂的含量分别可达到总量的10%。此外，还常伴有微量的CH₄、NH₃和CO。由于弱酸性CO₂(pK=6.3)和H₂S(pK=7.2)，地下蒸汽的pH值接近中性。H₂S在地表进行化学和生物氧化，生成的硫酸导致pH值降低，从而形成典型的硫磺热泉酸性泥浆。由于硫酸(pK₂=1.92)是一种高效缓冲剂，该泥浆的pH值通常稳定在2.0～2.5。

另一类地热区称为低温区，位于火山活动区外，由深层熔岩流或死岩浆腔供热，其深度300～5000m处的水温一般在150℃以下。地下水滤过该区域后被加热，然后返回到地表。地下水流含有溶解的矿物(如硅)和某些气体(以CO₂为主)，但几乎不含H₂S，其pH值接近中性。这是由于水中硫化物的浓度极低，因而其表面氧化对pH值无影响。但是，水流到达地表后，由于CO₂的逸出和硅的沉积，导致pH值上升。地表水pH值一般稳定在9.0～10.0，在此pH值范围内，硅酸(pK_n=9.7)和硫酸(pK₂=10.25)具有很强的缓冲作用。

上述两类地热区也存在于海底。与陆地地热区相比，海底地热区有两大特点，其一是水中的盐分较高，其二是具有很高的静水压。在海底地热区，硫化物也同样被氧化成硫和硫酸，但由于海水量大，对其pH值的影响不像陆地地热那样显著，但仍可形成低pH值的微生境。

2.人为热生境

堆肥、干草和垃圾的生物自热可导致温度上升，并可引起自燃。但是，这些都是非常短暂的生态系统，主要是一些形成孢子的微生物能适应这类生境。人为恒热环境包括家庭和工厂的热水管道和热交换器、燃煤垃圾堆和嗜热废弃物处理场。在食品和化学工业中，有许多工艺采用加热蒸发和提取，这也为嗜热微生物的生长提供了理想的条件。