Phytoplankton bertindak balas kepada peningkatan dalam kepekatan CO2 tidak seperti yang diharapkan • Alexander Markov • Berita sains mengenai "Unsur" • Ekologi, Biologi

Phytoplankton tidak bertindak balas terhadap kenaikan CO 2 seperti yang dijangkakan

Kokkolitoforida Emiliania huxleyi – yang paling banyak dan produktif bagi semua organisma marin dengan kerangka berkapur. Semasa pembungaan massa, kepadatan populasi spesis ini boleh mencapai 10 ribu sel setiap 1 ml air laut, dengan kawasan berbunga hingga beratus-ratus ribu meter persegi. km Gambar dari www.co2.ulg.ac.be

Eksperimen telah menunjukkan bahawa pengeluar utama kalsium karbonat di lautan dunia, mikroskopik coccolithophore algae, bertindak balas terhadap peningkatan kepekatan CO.2 di atmosfera tidak menurun, seperti yang diharapkan, tetapi peningkatan yang signifikan dalam pengeluaran. Data eksperimen ini disahkan oleh hasil kajian lapisan-lapisan dari coccolithophores di sedimen marin bawah, yang menunjukkan bahawa sejak 220 tahun yang lalu, kerangka coccolithophores telah menjadi lebih berat rata-rata sebanyak 40%.

Kokkolitoforida – kumpulan luas alga planktonik uniselular kecil, yang terbentuk di atas permukaan sel berbentuk kakao – coccoliths. Coccoliths dipelihara dengan sempurna dalam keadaan fosil dan digunakan secara meluas dalam stratigrafi (untuk mengaitkan sedimen dan menentukan usia relatif batu sedimen).

Sejak pertengahan zaman Mesozoik, coccolithophores telah dan kekal sebagai pengeluar utama kalsium karbonat di lautan dunia.Kerangka kalkulus coccolithophores kebanyakannya terdiri daripada kapur tulis terkenal dan sedimen bawah moden di banyak kawasan lautan.

Kawasan kokcolithophore yang mekar jelas kelihatan dari angkasa – mereka kelihatan seperti kesan putih susu di lautan. Digambarkan: mekar Emiliania huxleyi di luar pantai barat daya England pada 30 Julai 1999. Gambar dari www.sanger.ac.uk

Peningkatan kepekatan CO dipertimbangkan2 di atmosfer secara keseluruhannya harus mempunyai kesan depresi pada organisma laut dengan kerangka kalsit (calcite), seperti karang, foraminifera dan coccolithophores. Larutan dalam air, karbon dioksida ditukar kepada asid karbonik (H2CO3), yang meningkatkan keasidan air. Pada dasarnya, ini perlu meningkatkan keterlarutan kalsit dan mempengaruhi organisma dengan kerangka kalsit. Walau bagaimanapun, pada hakikatnya, semuanya lebih rumit, terutamanya apabila ia datang kepada organisma yang, seperti coccolithophores, bukan sahaja membentuk kalkit rangka, tetapi juga photosynthesize.

Asid karbonik dengan bertindak balas dengan ion karbonat (CO32-) dan molekul air, membentuk ion bikarbonat (HCO3). Pengurangan kepekatan CO32- mengurangkan tepu laut dengan calcite (Ω-cal); jika Ω-kal jatuh di bawah unit, calcite larut.Sebaliknya, proses yang sama membawa kepada peningkatan kepekatan ion bikarbonat, yang berfungsi sebagai "bahan binaan" untuk pembinaan rangka calcite oleh coccolithophores:

Ca2+ + 2HCO3 → CaCO3 + CO2 + H2O

CaCO penyingkiran dari air3akan membina rangka, membawa kepada pengurangan pH dan merangsang – melalui rantaian hubungan sebab dan akibat yang pendek – keluaran CO yang terbalik2 dari laut ke atmosfera. Tambah ke dalam fotosintesis ini, di mana CO2 secara aktif dikeluarkan dari air dan dimasukkan ke dalam komposisi bahan organik. Jangan lupa bahawa selepas kematian, coccolithophores tenggelam, dan rangka calcite besar boleh memainkan peranan kargo, dan oleh itu kadar penyingkiran karbon organik dan bukan organik dari lapisan atas air mungkin bergantung kepada jisimnya. Hasilnya adalah sistem hubungan dan interaksi yang sangat rumit yang tidak begitu mudah untuk model dan meramalkan. Terutama jika seseorang menganggap bahawa keamatan kedua-dua fotosintesis dan penyerapan kalsium (pembentukan keratan kalkulus) dalam organisma yang berbeza bergantung bukan sahaja kepada keadaan abiotik (pH, Ω-cal, kepekatan CO2, CO32-, HCO3, suhu, cahaya, dan sebagainya), tetapi juga ciri-ciri genetik dan fisiologi.

Oleh itu, sains masih tidak mempunyai jawapan yang pasti kepada beberapa isu yang sangat penting. Pertama sekali, saya ingin tahu bagaimana bertindak balas – dan bagaimana mereka akan bertindak balas pada masa akan datang – organisma laut dengan kerangka kalus pada peningkatan konsentrasi CO2, dan bagaimana reaksi ini akan mempengaruhi komposisi atmosfera dan iklim. Untuk memahami ini, anda perlu mengetahui bagaimana proses kalsifikasi dan fotosintesis bergantung kepada kepekatan CO.2 dalam perwakilan phytoplankton yang paling luas, terutamanya coccolithophores.

Kebanyakan pakar cenderung untuk percaya bahawa kepekatan CO meningkat2 harus mengurangkan keamatan penyerapan dalam organisma laut, termasuk coccolithophores. Dalam satu siri uji kaji mengenai budaya hidup coccolithophores, andaian ini seolah-olah disahkan. Walau bagaimanapun, sekumpulan ahli oceanologist dan ahli hidrobiologi dari UK, Perancis dan Amerika Syarikat menarik perhatian kepada hakikat bahawa kebanyakan eksperimen ini tidak sepenuhnya betul: tahap pH di dalamnya diselaraskan dengan menambah sedikit asid atau alkali ke air. Model yang lebih realistik mengenai proses-proses yang berlaku di lautan hari ini dan akan berlaku pada masa akan datang berikutan peningkatan kepekatan CO2boleh didapati dengan melepaskan gelembung karbon dioksida melalui air.

Itulah yang dilakukan oleh penyelidik. Mereka mengkaji pertumbuhan sel-sel spesies coccolithophores yang paling meluas. Emiliania huxleyi di pelbagai kepekatan CO terlarut2 – daripada yang wujud sebelum permulaan revolusi perindustrian kepada yang dijangkakan menjelang akhir abad ini (kira-kira tiga kali lebih tinggi).

Ternyata dengan peningkatan kepekatan CO2 coccolithophores dengan yakin meningkatkan pengeluaran biomassa (jumlah karbon yang dimasukkan ke dalam bahan organik sel diukur) dan kalsifikasi (jumlah karbon yang dimasukkan ke dalam rangka diukur). Kadar pertumbuhan sel menurun sedikit, bagaimanapun, sel-sel itu sendiri menjadi lebih besar, dan kerangka-kerangkanya besar-besaran.

Pertumbuhan jumlah purata coccolith (paksi menegak) sebagai penumpuan peningkatan CO yang terlarut2 (paksi mendatar). Bahagian atas gambar menunjukkan gambar-gambar coccoliths tipikal dari budaya masing-masing yang diperolehi dengan mikroskop elektron pengimbasan. Rajah. dari artikel yang dipersoalkanSains

Adalah penting bahawa keamatan kalsifikasi dan fotosintesis (iaitu, kadar pemerbadanan karbon ke dalam komposisi kerangka dan berat badan) berkembang secara selari, sehingga nisbahnya kekal hampir tidak berubah.

Sekiranya percubaan dijalankan dengan betul dan keputusannya boleh dipercayai, maka selama dua abad yang lalu, saiz purata coccoliths di lautan seharusnya meningkat dengan ketara.

Untuk menguji ini, penulis mengkaji sedimen bawah dari Atlantik Utara. Sampel diambil pada titik 57 ° 27 's. W, 27 ° 55 'W. Pada kedalaman 2630 m Di kawasan ini, pemendakan berkumpul dengan kelajuan yang luar biasa tinggi untuk lautan terbuka – 2.3 mm setahun, yang membolehkan analisis yang sangat terperinci mengenai dinamika saiz coccoliths dari 1780 hingga 2004.

Andaian pengarang disahkan sepenuhnya. Massa purata coccolith meningkat dari 1.08 × 10-11 g dalam 1780 hingga 1.55 × 10-11 g pada tahun 2004. Pertumbuhan yang sangat pesat bermula pada 1960-an, yang dalam persetujuan yang baik dengan data tentang dinamik kepekatan CO.2.

Peningkatan kepekatan CO2 di atmosfera (lengkung atas) dan purata jisim coccoliths di sedimen bawah Atlantik Utara. Rajah. dari artikel yang dipersoalkanSains

Bukan sahaja coccoliths diwakili dalam sedimen. Emiliania huxleyi, tetapi juga lebih daripada sedozen spesies coccolithophores lain, dan nisbah kuantitatif spesies yang berbeza tidak berubah dengan masa. Para pengarang dapat mengukur dalam setiap sampel berstrata hanya jisim rata-rata semua coccoliths secara keseluruhan (dan bukan setiap spesies secara berasingan)oleh itu, mereka tidak dapat menentukan sumbangan relatif setiap spesis kepada peningkatan keseluruhan saiz coccoliths. Walau bagaimanapun coccoliths Emiliania huxleyi secara purata, hanya 3% daripada jumlah jisim coccoliths dalam sampel ini, jadi jelas bahawa dengan peningkatan kepekatan CO2 rangka menjadi lebih besar bukan sahaja dalam spesies ini, tetapi juga pada orang lain.

Oleh itu, dapat disimpulkan bahawa peningkatan kepekatan karbon dioksida tidak menghalang, tetapi, sebaliknya, merangsang pembentukan kalsit dalam sekurang-kurangnya beberapa coccolithophores di beberapa kawasan lautan. Fakta ini, semestinya, mesti diambil kira dalam model geokimia, tetapi masih banyak yang tidak jelas. Khususnya, adalah perlu untuk mengetahui bagaimana pertumbuhan CO mempengaruhi2 pada coccolithophores lain di kawasan lain di lautan, seperti yang ditunjukkan oleh peningkatan besarnya kerangka pada kadar penyingkiran karbon organik dari lapisan atas air, dan banyak lagi.

Sumber: M. Debora Iglesias-Rodriguez et al. Kalkoplankton Kalsifikasi dalam Tinggi CO2 Dunia // Sains. 2008. V. 320. P. 336-340.

Lihat juga:
Keupayaan untuk membina rangka mineral adalah pelik kepada haiwan pada mulanya, "Elements", 09.07.2007.

Alexander Markov


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: