Выбор фона:
/ Новости сайта / Наука и Технологии / Кокколитофориды переживут любой климатический апокалипсис
04.10.2014

Кокколитофориды переживут любой климатический апокалипсис

Оценка: 4.7    5695 0 Наука и Технологии
11:31
Немало исследований посвящено тому, как негативно воздействует подкисление океана на морскую жизнь. Почти четверть всего диоксида углерода, выброшенного в результате человеческой деятельности в атмосферу, растворяется в океане.

Здесь эти вещества вступают в химическую реакцию, увеличивая кислотность, и снижая концентрацию карбонатов, так необходимых для нормального существования обитателей морского дна. Кораллы, раковины, улитки… Их оболочки и скелеты разрушаются в условиях повышенной кислотности вод.



Новое исследование показывает, что некоторым видам подкисление воды очень даже на руку. Познакомьтесь с кокколитофоридом – одноклеточным растением, окруженным оболочкой из карбоната кальция. Эти организмы лежат в основе любой пищевой цепи и образуют настолько густые колонии, что их можно рассмотреть из космоса. Ученые отметили невероятные темпы адаптации этих существ к изменяющимся условиям.



На подкисление воды в лабораторных условиях кокколитофориды ответили увеличением темпов роста. Жестокие ученые решили устроить океанским малюткам судный день и поместили их апокалиптические условия, доведя температуру и кислотность воды в аквариуме до критических значений наихудшего климатического сценария. Темпы роста кокколитофоридов поначалу замедлились, но и к такому развитию событий они оказались готовы. В скором времени испытуемая популяция полностью восстановилась.

Эксперименты показали, что главные производители карбоната кальция в мировом океане — микроскопические водоросли кокколитофориды — реагируют на рост концентрации CO2 в атмосфере не снижением, как ожидалось, а значительным увеличением продукции. Эти экспериментальные данные подтверждаются результатами послойного изучения кокколитофорид в донных морских отложениях, показавшими, что за последние 220 лет скелеты кокколитофорид стали массивнее в среднем на 40%.

Кокколитофориды — обширная группа мелких одноклеточных планктонных водорослей, образующих на поверхности клетки ажурные известковые пластинки — кокколиты. Кокколиты прекрасно сохраняются в ископаемом состоянии и широко используются в стратиграфии (для корреляции отложений и установления относительного возраста осадочных пород).

Начиная с середины мезозойской эры кокколитофориды были и остаются главными производителями карбоната кальция в мировом океане. Из известковых скелетиков кокколитофорид в основном состоит и всем известный писчий мел, и современные донные отложения во многих районах океана.



Считается, что рост концентрации CO2 в атмосфере в целом должен оказывать угнетающее воздействие на морские организмы с известковым (кальцитовым) скелетом, такие как кораллы, фораминиферы и кокколитофориды. Растворяясь в воде, углекислый газ превращается в угольную кислоту (H2CO3), что повышает кислотность воды. В принципе, это должно повышать растворимость кальцита и негативно сказываться на организмах с кальцитовым скелетом. Однако в действительности всё гораздо сложнее, особенно когда речь идет об организмах, которые, подобно кокколитофоридам, не только образуют кальцитовый скелет, но еще и фотосинтезируют.

Угольная кислота, реагируя с ионами карбоната (CO32–) и молекулами воды, образует ионы гидрокарбоната (HCO3–). Снижение концентрации CO32– снижает величину насыщенности океана кальцитом (Ω-cal); если Ω-cal опускается ниже единицы, кальцит растворяется. С другой стороны, тот же самый процесс ведет к росту концентрации ионов гидрокарбоната, которые служат «строительным материалом» для построения кальцитового скелета кокколитофоридами:

    Ca2+ + 2HCO3– → CaCO3 + CO2 + H2O

Изъятие из воды CaCO3, идущего на построение скелета, ведет к снижению pH и стимулирует — через короткую цепочку причинно-следственных связей — обратный выход CO2 из океана в атмосферу. Добавим к этому фотосинтез, в ходе которого CO2 активно изымается из воды и включается в состав органических веществ. Не забудем и о том, что после смерти кокколитофориды тонут, причем массивный кальцитовый скелет может играть роль груза, и поэтому от его массы может зависеть скорость изъятия органического и неорганического углерода из верхних слоев воды. В итоге получается весьма запутанная система связей и взаимодействий, которую не так-то просто моделировать и прогнозировать. Особенно если учесть, что интенсивность как фотосинтеза, так и кальцификации (образования известковых скелетов) у разных организмов зависит не только от абиотических условий (pH, Ω-cal, концентрации CO2, CO32–, HCO3–, температуры, освещенности и т. д.), но и от генетических и физиологических особенностей.

Поэтому у науки до сих пор нет однозначных ответов на ряд весьма актуальных вопросов. Прежде всего хотелось бы знать, как реагируют — и как будут реагировать в будущем — морские организмы с известковым скелетом на продолжающийся рост концентрации CO2, и каким образом эта их реакция скажется на составе атмосферы и климате. Чтобы это понять, нужно прежде всего выяснить, как зависят процессы кальцификации и фотосинтеза от концентрации CO2 у наиболее массовых представителей фитопланктона, в первую очередь у кокколитофорид.

Большинство специалистов склонны считать, что рост концентрации CO2 должен снижать интенсивность кальцификации у морских организмов, в том числе у кокколитофорид. В ряде экспериментов на живых культурах кокколитофорид это предположение вроде бы подтвердилось. Однако группа океанологов и гидробиологов из Великобритании, Франции и США обратила внимание на то, что большинство таких экспериментов были проведены не совсем корректно: уровень pH в них регулировался путем добавления в воду небольших количеств кислоты или щелочи. Более реалистичную модель тех процессов, которые происходят в океане в наши дни и будут происходить в будущем в связи с ростом концентрации CO2, можно получить, пропуская через воду пузырьки углекислого газа.

Именно так и поступили исследователи. Они изучили рост клеток самого массового вида кокколитофорид Emiliania huxleyi при различных концентрациях растворенного CO2 — от существовавших до начала промышленной революции до тех, которые ожидаются к концу нынешнего века (примерно втрое более высоких).

Оказалось, что по мере роста концентрации CO2 кокколитофориды уверенно наращивают как производство биомассы (измерялось количество углерода, включенного в состав органического вещества клеток), так и кальцификацию (измерялось количество углерода, включенного в состав скелетов). Скорость роста клеток несколько снизилась, однако сами клетки стали крупнее, а скелеты массивнее.



В отложениях представлены не только кокколиты Emiliania huxleyi, но и более десятка других видов кокколитофорид, причем количественное соотношение разных видов практически не менялось со временем. Авторам удалось измерить в каждой послойной пробе только среднюю массу всех кокколитов в целом (а не каждого вида по отдельности), поэтому они не смогли определить относительный вклад каждого вида в общее увеличение размеров кокколитов. Однако кокколиты Emiliania huxleyi составляют в среднем лишь 3% общей массы кокколитов в этих пробах, поэтому ясно, что с ростом концентрации CO2 скелет становится массивнее не только у этого вида, но и у других.

Таким образом, можно заключить, что рост концентрации углекислого газа не угнетает, а, наоборот, стимулирует образование кальцитовых скелетов по крайней мере у некоторых видов кокколитофорид в некоторых районах океана. Этот факт, несомненно, необходимо учитывать в геохимических моделях, однако многое по-прежнему остается неясным. В частности, необходимо выяснить, как влияет рост CO2 на других кокколитофорид в других районах океана, как отражается увеличение массивности скелета на скорости изъятия органического углерода из верхних слоев воды, и многое другое.

 


Поделитесь в социальных сетях

Комментарии 0

Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]

Похожие материалы

Разговоры у камина
Календарь
Последние комментарии
Существует ли время на самом деле или это устойчивая иллюзия?
читал такую хрень типо существо 5 или 4 измерения где нет времени создало 3 мерный мир где есть врем (от andreykt)
Гигантский НЛО со свисающими щупальцами завис у военной базы США и исчез: "Знают только Бог и правительство"
нло - современный космический корабль с ядерным холодным синтезом на антигравах - нет
нло - г (от andreykt)

Два квазара, существовавшие всего через 900 миллионов лет после Большого взрыва, не должны были успеть так вырасти — но они выросли
Цитата "Однако неправильно рассуждать о строении Вселенной на бытовом уровне используя бытов (от AntiK)
Пентагон обдумывает размещение группировки военных спутников вокруг Луны
Те силы (не земные), которые находятся на Луне, спустят их на грешную Землю (от Samc175)
Два квазара, существовавшие всего через 900 миллионов лет после Большого взрыва, не должны были успеть так вырасти — но они выросли
Большой взрыв оставил после себя реликтовое излучение, которое хорошо видно на приборах, газообразны (от EXTRANIUS)