Encyclopedia of Geobiology

Cover......Page 1
Front Matter......Page 2
Contents......Page 6
Contributors......Page 14
Preface......Page 28
The acetyl-CoA Wood-Ljungdahl pathway......Page 30
Functional diversity of acetogens......Page 31
Bibliography......Page 33
AMD/ARD generation......Page 34
Bibliography......Page 36
Use of oxygen as cosubstrate......Page 37
Bibliography......Page 38
Green algae (Plantae supergroup)......Page 39
Rhodophytes - red algae (Plantae supergroup)......Page 41
Photosynthetic stramenopiles (chromalveolates)......Page 42
Dinoflagellates (chromalveolates)......Page 44
Algal groups with plastids derived from green algal secondary endosymbiosis......Page 45
Bibliography......Page 46
Definition......Page 49
Sources, changes, and ranges......Page 50
Alkalinity and carbonate precipitation......Page 51
Synonyms......Page 53
Amber composition and formation......Page 54
Physicochemical characteristics of amber......Page 57
Chemical analyses and classification of amber......Page 58
Age, global occurrence, and botanical origin of amber......Page 59
Embedding and preservation of organisms in resin......Page 60
Bibliography......Page 63
The process of AOM......Page 65
Diversity and morphology of ANME organisms......Page 66
Bacterial partners of ANME......Page 68
Habitats of ANME......Page 70
Sulfate-methane transition zones (SMTZ)......Page 71
Methane oxidation coupled to denitrification......Page 72
Bibliography......Page 73
Organic matter as electron donor in geochemical processes......Page 77
The biogeochemical redox chain......Page 78
Energetics......Page 79
Spatial/seasonal oscillations......Page 80
Bibliography......Page 81
Biomineralization......Page 82
The evolution of biocalcification......Page 83
Bibliography......Page 85
Introduction......Page 87
Mineralogy of early animal skeletons......Page 88
Morphological variety of early animal skeletons......Page 89
Late Ediacaran skeletal metazoans......Page 90
Early Cambrian skeletal metazoans......Page 91
Bibliography......Page 92
Specific traits......Page 93
Metabolism......Page 94
Biomineralization......Page 95
Bibliography......Page 96
Definition......Page 98
Recovery from impacts......Page 99
Geomicrobiological influence of impacts......Page 100
Impact events and astrobiology......Page 101
Historical perspective......Page 102
Environmental limits for life......Page 103
Exploring for life in the Solar System......Page 104
Recent progress in astrobiology......Page 105
Summary......Page 107
Bibliography......Page 108
Microorganisms and signature sequences from salt deposits......Page 110
Magneto-aerotaxis......Page 566
Definition......Page 780
Z......Page 396
Ancient phyla......Page 111
Biologically controlled contribution......Page 112
Flavobacteria/Cytophaga......Page 113
Recognition of microbially induced CaCO3 precipitates in the rock record......Page 253
Neutrophilic Fe(III)-reducing prokaryotes......Page 114
FISH for in situ detection of ribosomal genes......Page 405
Tidal flats......Page 115
Summary......Page 116
Bibliography......Page 117
Deep Biosphere of Sediments......Page 118
Causes of salinity changes with time......Page 798
Organomineralization versus biomineralization......Page 727
History......Page 119
Dissimilatory Fe(III)-reducing prokaryotes......Page 120
Banded iron formations and the study of the early Earth......Page 121
Bibliography......Page 908
Theories of Precambrian BIF deposition......Page 123
Oxygenic photosynthesis model......Page 124
Anoxygenic Fe(II)-oxidizing phototroph model......Page 125
Isotopic evidence and the BIF depositional mechanism......Page 126
Theories of iron and silica mineral layering......Page 127
Summary......Page 128
Bibliography......Page 129
Evidence of microbial life in glassy basalt......Page 132
Phylogenetic and metabolic diversity......Page 133
Drill cores: textural, geochemical, isotope, and biomolecular biosignatures......Page 135
Earth history......Page 422
Hydrothermal fluids......Page 137
Production and fluxes......Page 138
H2 in prebiotic and origin of life chemistry......Page 140
Bibliography......Page 480
Microbial degradation processes......Page 141
Phototrophic microorganisms......Page 142
Measures and preventive treatments......Page 143
Bibliography......Page 144
Concept of bioerosion......Page 146
Agents of bioerosion......Page 147
Diversity of bioeroding organisms......Page 149
Depth distribution of microbial euendoliths......Page 150
Phototrophic euendoliths in corals......Page 151
Boring foraminifera......Page 152
Bioerosion over geological time......Page 153
Synergistic relations among agents of bioerosion......Page 155
Rates of bioerosion......Page 157
Summary: bioerosion and the carbonate budget of coral reefs......Page 158
Bibliography......Page 159
Bibliography......Page 792
Definition......Page 163
Bibliography......Page 164
Bibliography......Page 165
Introduction......Page 166
Dissolution of carbonates......Page 167
Carbonate dissolution and ocean acidification......Page 170
Biogeological aspects of silica deposition by sponges......Page 172
The biological role......Page 173
Microbial borings in volcanic glass......Page 174
Bibliography......Page 175
Definition......Page 176
History......Page 177
Formation and alteration of sedimentary organic matter (diagenesis)......Page 178
Destruction of biomarkers at high temperatures (metagenesis)......Page 179
Biological interpretation of biomarkers......Page 180
Biomarkers of eukaryotes......Page 181
Biomarkers of archaea......Page 187
Biomarkers of bacteria......Page 188
Conclusions......Page 190
Bibliography......Page 191
Definition......Page 196
Compound-specific isotopes......Page 197
Definition......Page 198
Isotopic interpretation of biomarkers......Page 199
Photosynthetic sulfur bacteria......Page 200
Epiphytic algae......Page 201
Terrestrial plants......Page 202
Sources of methane......Page 203
Cyanobacteria......Page 204
Bibliography......Page 205
Description of the terms bioleaching, biooxidation, and biomining......Page 211
Heap reactors......Page 212
Bibliography......Page 213
Microbial Ecology of Submarine Caves......Page 214
Bioprotection of stone by bacterial biomineralization of carbonates......Page 215
Bibliography......Page 217
Preservation of fossil molecules......Page 218
Traces of cell metabolism and metabolites......Page 219
Preservation of microbial structures......Page 223
Relevance of biosignatures and their astrobiological implications......Page 225
Bibliography......Page 227
Sedimentary characteristics of black shales......Page 230
History of organic matter preservation......Page 231
Black shales as ecosystems......Page 232
Conclusions......Page 233
Bibliography......Page 234
Timing of events......Page 235
Mechanism for the breakup......Page 237
Bibliography......Page 239
Definition......Page 342
Magnetotactic Bacteria......Page 240
Whale falls......Page 930
Cell biology and genomic analyses......Page 469
Sites of calcification......Page 241
Bibliography......Page 244
Carbonate physicochemical equilibria......Page 246
Calcimicrobial reefs and the Cambrian radiation......Page 247
Introduction......Page 783
Bibliography......Page 249
Increase in local pH and the concentration of carbonate ion......Page 252
Manganese sulfide formation in anoxic sediments......Page 570
Summary......Page 254
Bibliography......Page 255
Selenium......Page 256
Cross-references......Page 257
Bibliography......Page 258
ToF-SIMS......Page 259
Cross-references......Page 359
Conclusion......Page 262
Gold......Page 263
Degradation of OC in the oceans......Page 264
Bibliography......Page 265
Bibliography......Page 484
Bibliography......Page 266
Bibliography......Page 267
Springs......Page 269
H2 and biology......Page 481
Grazing organisms......Page 270
Marine environments......Page 272
Phototrophic communities......Page 482
Reefs......Page 278
Slope......Page 285
Conclusions......Page 287
Bibliography......Page 288
Crystal structure and chemical composition......Page 290
Precipitation and dissolution......Page 291
Isomorphic substitution......Page 292
Biomineralization......Page 293
Bibliography......Page 294
Definition......Page 295
CL in geobiology......Page 296
Bibliography......Page 299
Chemolithotrophy......Page 300
Cherts......Page 301
Definition......Page 302
Overview......Page 303
Coccolithophores......Page 306
Natural characteristics of cold seeps......Page 307
Pathway and migration of fluid flow......Page 308
Thermogenic methane......Page 311
Introduction......Page 312
Ecosystem established at cold seeps - chemosynthesis-based ecosystems......Page 313
Recognition of ancient cold seeps......Page 314
Oldest cold seep......Page 315
Summary......Page 316
Bibliography......Page 317
Definition......Page 319
Cross-references......Page 320
Definition......Page 321
Definition......Page 322
Evidences......Page 323
Possible causes for the GOE......Page 324
The way to the Cambrian Explosion......Page 325
Possible reasons for the Cambrian Explosion......Page 327
Changes in the abiotic evolutionary landscape (environmental changes)......Page 328
Generalities......Page 329
The ``Big Five´´......Page 330
Causes......Page 331
Bibliography......Page 332
Definition......Page 335
Ecology......Page 336
Bibliography......Page 339
Cross-references......Page 340
Conclusions......Page 466
Definition......Page 922
Long-term survival of cells......Page 344
Bibliography......Page 724
Consequences and summary......Page 345
Particulate organic matter (POM)......Page 346
Definition......Page 347
Radiometric age determination/radiochemistry......Page 348
Reduction of Fe(III) by fermenting bacteria......Page 349
Definition......Page 351
Recent investigations......Page 352
Conclusions......Page 353
Definition......Page 354
Iron cycling......Page 477
Cell structure......Page 355
Diversity and ecology......Page 356
Summary......Page 358
Divalent cations in modern ocean water......Page 360
Zn ore deposition......Page 934
Radiometric example B: Uranium decay series/(230Th/234U)/in-growth principle......Page 361
Introduction......Page 363
Bibliography......Page 364
Definition......Page 365
Conclusion......Page 919
Classification of metalloenzymes......Page 366
Bibliography......Page 368
Cross-references......Page 369
Thioester World......Page 370
Conclusion......Page 935
Introduction......Page 371
Preservation......Page 372
Genesis of the organomineralization concept......Page 374
Summary......Page 375
Implications......Page 800
Arid and semiarid climate......Page 377
Facies and geometry......Page 750
Ice sheets and glaciers......Page 379
Fossil deep biosphere, evolutionary aspects, and implications for extraterrestrial life......Page 902
Summary......Page 401
Humidity......Page 380
Weathering mechanisms and biosignatures......Page 381
The global phosphorus cycle......Page 731
Bibliography......Page 382
End-Cretaceous mass extinction (ca. 65.5 My)......Page 384
Piezophily, piezophysiology and metabolism of piezophilic bacteria......Page 540
Ediacaran trace fossils: true and false......Page 915
Exoenzymes - nature´s biotechnology tools......Page 385
Summary......Page 386
Bibliography......Page 387
Introduction......Page 388
Pyrite Oxidation......Page 779
Roles of EPS in geobiology......Page 389
Summary......Page 390
Conclusion......Page 391
Extremely cold environments......Page 393
Bibliography......Page 394
Cross-references......Page 395
Calcretes......Page 753
Component assemblages models......Page 443
Calcite/aragonite......Page 397
Potential engineering applications......Page 711
Bibliography......Page 398
Nanocrystals, Microbially Induced......Page 399
Geochemical aspects of Fe(III)......Page 400
Definition......Page 402
Preparations for standard applications......Page 403
FISH probes (probe design, probe evaluation, probe databases)......Page 407
General guidelines for evaluation and presentation of FISH results......Page 409
Drawbacks of oligonucleotide FISH and the benefits of novel FISH technologies......Page 410
Different FISH applications in geomicrobiology......Page 412
Biota......Page 415
Cross-references......Page 421
Modern oceans......Page 423
Bibliography......Page 424
Cross-references......Page 425
Significance of shales for geobiology......Page 814
Depositional environmental occurrences......Page 426
Cavities, sheet cracks, veins, and Neptunian dikes......Page 427
Eukarya......Page 428
Bibliography......Page 429
Amino acids......Page 430
Definition......Page 820
Lichens......Page 431
Lichens......Page 433
Light......Page 434
Fungi......Page 435
Conclusions......Page 436
Conclusion......Page 487
Cross-references......Page 438
Definition......Page 440
Introduction......Page 562
Definition......Page 441
Introduction......Page 442
Icy world......Page 755
Radiometric example A: cosmogenic 14C/radiocarbon method/deficiency principle......Page 444
Bibliography......Page 445
Organic matter degradation and biogeochemical cycling......Page 449
Bioweathering by fungi......Page 451
Concrete biodeterioration in radioactive waste disposal......Page 452
Formation of secondary mycogenic minerals......Page 454
Metal, metalloid, radionuclide, and organometal transformations......Page 456
Halide transformations......Page 457
Biological nitrogen fixation......Page 715
Bibliography......Page 458
Bibliography......Page 805
Cross-references......Page 461
Thrombolites......Page 462
Definition......Page 463
Guild......Page 465
Biology of saline lakes......Page 552
Classification and genomics......Page 468
The scanning tunneling microscope (STM)......Page 801
Photosynthesis......Page 470
Fixation and infiltration......Page 471
Sectioning......Page 472
Staining......Page 473
Cross-references......Page 475
Metalloenzymes......Page 476
Suboxic zone......Page 765
Bibliography......Page 479
Possible origins......Page 574
Bibliography......Page 544
Protozoa (Heterotroph, Eukaryotic)......Page 483
Hydrothermal fluids......Page 485
Basalt hosted hydrothermal fluids......Page 486
Photoreactive Fe(III)-siderophores......Page 595
Pre-glacial isotopic anomalies......Page 488
Evolutionary innovation......Page 849
Microbial habitats and diversity......Page 490
Neodymium isotopes......Page 546
Carbonate structures of Lost City......Page 491
Endosymbionts......Page 492
Bibliography......Page 493
Cross-references......Page 495
Thermal fluids......Page 496
Chloride waters (also termed ``alkali-chloride´´ or ``neutral chloride´´ waters)......Page 497
Sulfate waters (``acid sulfate waters´´)......Page 498
Dynamic (convective) geothermal systems......Page 499
Hot springs......Page 500
Steam (hydrothermal) explosions......Page 502
Life in terrestrial hydrothermal environments......Page 504
Temporal and anthropogenic changes in hot spring and geyser activity......Page 505
Bibliography......Page 507
Hypersaline Environments......Page 508
Definition......Page 510
Some selected cases......Page 511
Bibliography......Page 789
Bibliography......Page 514
Definition......Page 515
The building blocks......Page 516
Extracellular nanominerals......Page 517
Hypogenic caves......Page 555
Concretions and pyritic layers......Page 520
Replacement and encrustation of calcareous shells......Page 521
Degree of pyritization (DOP)......Page 522
Background on marcasite......Page 523
Marcasite in sedimentary rocks......Page 524
Bibliography......Page 528
Geologic age......Page 531
Biosignatures......Page 532
Biogeochemistry and paleoenvironmental proxies......Page 533
Bibliography......Page 535
C-isotope evidence for earliest signs of life on Earth......Page 541
Sulfur-dissimilatory sulfate reduction......Page 542
Fe isotopes as biosignatures?......Page 543
Groundwater and basement brines......Page 545
Lead isotopes......Page 547
Bibliography......Page 548
Cross-references......Page 549
Types of caves and karst......Page 550
Epigenic caves......Page 557
Possible origins for nan(n)obacteria......Page 558
Cross-references......Page 560
General description of saline lakes......Page 794
Bibliography......Page 563
Bibliography......Page 564
Cross-references......Page 565
Mineralogy and magnetism......Page 567
Summary......Page 568
Bibliography......Page 569
Synonyms......Page 726
Synonyms......Page 906
Cross-references......Page 571
Nitrification-denitrification......Page 572
Possible origins......Page 573
Organic concentration in inorganic compartments......Page 736
Bibliography......Page 575
Cross-references......Page 576
Geological and evolutionary aspects......Page 717
Structures related to microbial growth and mat growth......Page 577
Structures related to mat desiccation and shrinkage......Page 578
Structures related to mat deformation, destruction, and erosion......Page 579
Structures formed beneath microbial mats......Page 580
Bibliography......Page 581
Definition......Page 582
Assessment of phylogenetic and functional diversity......Page 584
Some restrictions and problems......Page 585
Summary......Page 586
Introduction......Page 587
Metal centers in metalloenzymes and other metal proteins......Page 589
Bibliography......Page 591
Definition......Page 592
Bibliography......Page 593
Amphiphilic marine siderophores......Page 594
Bibliography......Page 596
The record in chondrites......Page 597
Types of organic matter in meteorites......Page 598
Free compounds......Page 599
Microbes......Page 600
Terrestrial contamination......Page 601
Bibliography......Page 602
Cross-references......Page 603
Biochemical basis......Page 604
Methods to study aerobic methane oxidation and methanotrophs......Page 605
Bibliography......Page 606
General aspects......Page 607
Isotopic composition......Page 608
Wetlands......Page 609
Mining, gas drilling, natural geological sources......Page 611
Gas hydrates......Page 612
Freshwater emissions......Page 613
Bibliography......Page 614
Definition......Page 615
Bibliography......Page 850
Biologically controlled mineralization (BCM)......Page 617
Bibliography......Page 618
Cross-references......Page 620
Methods of community structure analysis......Page 621
Function of microbial communities......Page 622
Conclusions......Page 623
Cross-references......Page 624
Fermentation......Page 625
Degradation of plant litter and soil formation......Page 626
Summary......Page 627
Blue holes and black holes......Page 628
Soil biology......Page 863
The blue holes......Page 630
The black holes of the Bahamas......Page 631
The marine caves of Capo Palinuro......Page 632
Conclusions......Page 633
Bibliography......Page 634
Geobiological implications......Page 635
Conclusion......Page 636
Biogenic and abiogenic speleothems......Page 865
Definition......Page 637
Cross-references......Page 868
Summary......Page 641
Bibliography......Page 642
Overview......Page 643
Bibliography......Page 645
Open marine stromatolites......Page 646
Fresh water and continental stromatolites......Page 651
Thrombolite......Page 653
The alkalinity engine......Page 654
Intrinsic alkalinity engine (metabolism)......Page 655
Extrinsic alkalinity engine......Page 657
Summary......Page 660
Bibliography......Page 661
Introduction......Page 664
Microbialites in space and time......Page 665
Definition......Page 666
Stromatolite types......Page 667
Intertidal mats and wrinkle structures......Page 669
Introduction......Page 670
Thrombolite types......Page 671
Archaean and Proterozoic......Page 673
Stromatolite decline......Page 674
Secular distribution......Page 675
Neogene coarse-grained thrombolitic stromatolites......Page 678
Bibliography......Page 679
Overview......Page 683
Definition......Page 686
Introduction......Page 687
Applications......Page 688
Summary......Page 689
Bibliography......Page 690
Definition......Page 691
Geobiological implications......Page 692
Composition......Page 693
Formation......Page 694
Definition......Page 695
Definition......Page 696
General features......Page 697
Types of carbonate muds......Page 698
Cavities......Page 700
Types of mud mounds through the Phanerozoic record......Page 701
Controlling factors......Page 702
Bibliography......Page 703
Mycorrhizae......Page 704
P......Page 706
Characterization of purported nan(n)obacteria......Page 707
Definition......Page 708
Cross-references......Page 709
Induced versus controlled crystallization......Page 710
Bibliography......Page 712
Definition......Page 713
Nitrification......Page 714
Denitrification......Page 716
Macroscopic biological influence on diagenesis......Page 718
Nitrogen Fixation......Page 719
Definition......Page 720
Ore deposit types for which microbial involvement in ore deposition has been postulated......Page 721
Weathering and supergene enrichment of ore deposits......Page 723
Physicochemical characteristics......Page 728
Bibliography......Page 729
Approaches to the origin of life......Page 730
Conditions at 4Ga......Page 732
The theory of the onset of life at an alkaline hydrothermal vent......Page 733
Pyrophosphate......Page 735
Amyloid as the first organic membrane......Page 737
Emergence of the RNA world......Page 738
Early evolution and the common ancestral community......Page 740
Bibliography......Page 741
Evolutionary concepts......Page 745
Definition......Page 912
Bibliography......Page 747
Cross-references......Page 748
The role of microorganisms......Page 751
The role of the rhizosphere......Page 752
Cross-references......Page 754
Cryolithosphere......Page 756
Life below freezing point......Page 757
Bibliography......Page 758
Phosphorus, microbes and life......Page 761
Phosphorus, eutrophication and anthropogenic impact......Page 762
Bibliography......Page 763
Definition and introduction......Page 767
Taxonomy and diversity of deep-sea piezophilic bacteria......Page 768
Lipid biosynthesis and carbon isotope fractionation of piezophilic bacteria......Page 769
Bibliography......Page 770
Extraction and analyses of pore waters......Page 771
Mathematical modeling of pore-water profiles......Page 772
Bibliography......Page 773
Megasystematics and nomenclature......Page 775
Ecology, microbial food web, and functional groups......Page 776
Fossil record......Page 778
Bibliography......Page 782
Raman spectroscopy......Page 784
Confocal microscopy......Page 785
Confocal Raman microscopy......Page 786
Conclusion......Page 790
Bibliography......Page 791
Synonyms......Page 900
Saline lake sediments......Page 796
Value of saline lakes......Page 797
Bibliography......Page 903
Salinity history for the past 540Ma......Page 799
Atomic force microscopy and related techniques......Page 802
Oxic zone reactions......Page 806
Sulfate reduction......Page 809
Sediment hydrogen concentrations......Page 810
Summary......Page 811
Bibliography......Page 812
Definition......Page 813
Deposition of shales......Page 815
Early diagenesis of shales......Page 817
Bibliography......Page 819
Bibliography......Page 821
Siderophore structure and properties......Page 822
Sources of iron......Page 823
Conclusions......Page 824
Definition......Page 825
Hexactinellida......Page 826
Forms of the silica deposition in sponges......Page 827
Silicatein-based silicification......Page 829
Chitin- and collagen-based silicification......Page 830
Bibliography......Page 834
Definition......Page 837
Microorganisms and sinter......Page 838
Origin of sinter......Page 841
Cross-references......Page 842
History of the concept......Page 843
Number, age, and duration of snowballs......Page 844
Fe2O3- and MnO2-ore formations......Page 845
Post-glacial isotopic anomalies......Page 846
Climate modeling......Page 847
Eukaryotic survival......Page 848
Setting......Page 853
Chemistry......Page 854
Genesis of soda lakes......Page 856
Bibliography......Page 857
Soda ocean hypothesis (SOH)......Page 858
Consequences for biogenesis......Page 859
Summary......Page 860
Bibliography......Page 861
Soil texture......Page 862
Summary......Page 864
Organisms which mediate speleothem formation......Page 866
Methods of recognition of the speleothem-forming microorganisms......Page 867
Introduction......Page 869
Sponge microbes: secret passengers through evolutionary history?......Page 870
An anaerobic world in sponges......Page 871
Interactions between sponges and sponge microbes......Page 872
Bibliography......Page 874
Evolution of the term stromatactis......Page 876
Stratigraphic distribution of stromatactis......Page 877
Bibliography......Page 878
Cross-references......Page 879
Definition......Page 880
Definition......Page 882
Alternative electron acceptors......Page 883
Cross-references......Page 884
Biogeochemistry......Page 885
Environmental consequences of sulfide mineral oxidation......Page 886
Cross-references......Page 887
The global sulfur cycle......Page 888
Sulfur in surface and groundwaters, and freshwater sediments......Page 889
Geochemical tracers for sulfur cycling: Stable sulfur and oxygen isotopes......Page 891
Bibliography......Page 892
Fractionation of stable sulfur isotopes......Page 893
Bibliography......Page 894
History......Page 895
The role of symbiotic organisms in biogeochemical cycles......Page 896
Bibliography......Page 898
Syntrophy......Page 899
Sedimentary environments......Page 901
Bibliography......Page 905
Free-living thiotrophs......Page 907
Formation and shaping forces......Page 909
Geobiology of tidal flats......Page 910
Summary......Page 911
Broader significance of Neoproterozoic trace fossils......Page 916
Summary......Page 917
Definition......Page 918
Cross-references......Page 920
Allochems......Page 923
Carbonate muds......Page 925
Open space structures......Page 928
Bibliography......Page 929
Summary......Page 931
Cross-references......Page 933
Bibliography......Page 936
Cross-references......Page 937
Author Index......Page 938
Subject Index......Page 940