Wpływ atmosferycznego CO2 na kokolitofory
Kokolitofory(odnośnik otworzy się w nowym oknie) to jednokomórkowe, swobodnie unoszące się w wodzie glony, które żyją przy powierzchni oceanu. Poprzez procesy fotosyntezy i kalcyfikacji odgrywają one ważną, podwójną rolę w globalnym obiegu węgla. „Kokolitofory stanowią doskonały obiekt badań nad zmianami w systemach oceanów na przestrzeni tysięcy i milionów lat, ponieważ ich liczne, skamieniałe kokolity(odnośnik otworzy się w nowym oknie) można znaleźć w wielu starych osadach morskich”, mówi Mariem Saavedra-Pellitero, stypendystka działań „Marie Skłodowska-Curie”. Finansowany ze środków UE projekt NannoChem, przy wsparciu działań „Maria Skłodowska-Curie”(odnośnik otworzy się w nowym oknie), miał na celu ustalenie, czy zmiany poziomu atmosferycznego CO2 w przeszłości wpłynęły na ewolucję i ekologię kokolitoforów. „Nas niepokoi poziom CO2 w atmosferze i jego wpływ na klimat, a dla kokolitoforów CO2 jest niemal jak składnik odżywczy – to niezbędne źródło węgla wykorzystywanego w procesach kalcyfikacji i fotosyntezy”, dodaje Saavedra-Pellitero.
Zmiana stężenia CO2 przy powierzchni oceanu
Niektóre badania wykazują, że dostępność CO2 w wodach powierzchniowych oceanu jest głównym czynnikiem wpływającym na ewolucję wielkości komórek kokolitoforów i stopnia kalcyfikacji, a mniejsze rozmiary komórek i kokolitów są wynikiem ewolucji w środowisku o niższej dostępności CO2. „Jeśli to rzeczywiście prawda, oznacza to poważne implikacje dla ich reakcji na wysoką zawartość CO2 w oceanach w przyszłości. Fakt ten ma swoje następstwa również obecnie, biorąc pod uwagę aktualny napływ antropogenicznego CO2 do wód powierzchniowych oceanów”, podkreśla Saavedra-Pellitero. Celem naukowców z projektu NannoChem było sprawdzenie tej hipotezy poprzez przeprowadzenie serii analiz chemicznych kokolitów (obejmujących izotopy węgla i tlenu; δ13C i δ18O), rozmiaru komórek i zwapnienia w długim okresie – w ciągu ostatnich 8 milionów lat. Wyniki te pochodzą z rdzeni osadów pozyskanych z odwiertu na wysokości równika we wschodniej części Oceanu Indyjskiego podczas wyprawy International Ocean Discovery Program Expedition 363(odnośnik otworzy się w nowym oknie).
Unikalny zestaw paleowskaźników w składzie chemicznym kokolitoforów
„Projekt NannoChem dostarczył serii cennych danych dotyczących ewolucji planktonu w ciągu ostatnich 8 milionów lat, które pokazują wpływ poziomu CO2 w przeszłości na fizjologię fitoplanktonu, ekologię i wzrost kokolitoforów”, podkreśla Saavedra-Pellitero. Te zapisy pokazują, że nastąpiła zmiana w komórkowym wykorzystaniu węgla, z przesunięciem z kalcyfikacji na fotosyntezę w miarę spadku stężenia atmosferycznego CO2. „Ponadto stwierdziliśmy, że skład chemiczny kopalnych kokolitów jest zależny zarówno od otoczenia chemicznego w chwili ich powstania (składu oceanów), jak i od wielkości komórki kokolitoforu, z którego pochodzą, oraz od danej grupy gatunkowej kokolitoforów”, mówi Saavedra-Pellitero. Na przykład, gdy w wyniku ewolucji większe komórki stały się bardziej powszechne około 4 milionów lat temu, w pliocenie, miały one mniejszy dostęp do węgla, ponieważ większe komórki mniej skutecznie wychwytują węgiel poprzez dyfuzję przez ich ściany komórkowe. „Być może to ograniczenie napędziło następnie ewolucję znacznie mniejszej grupy gatunków posiadających zdolność do wydajniejszego pobierania węgla, która dominuje we współczesnych populacjach kokolitoforów”, dodaje Saavedra-Pellitero. Współczesne kokolitofory są wysoce przystosowane do stosunkowo zimnego klimatu oraz niskiego stężenia CO2 występującego podczas ostatnich epok lodowcowych. „Należy przeprowadzić dalsze badania, by bardziej zawęzić parametry związane z węglem w modelach globalnej chemii oceanów, co bezpośrednio przyczyni się do naszego zrozumienia, jak chemia ta zmieni się w przyszłych oceanach o wyższej zawartości CO2”, podsumowuje Saavedra-Pellitero. W związku z tym stypendystka będzie kontynuować współpracę z silną siecią badawczą, która powstała podczas projektu.
