Kokolitofory

Zatímco přesná funkce kokosféry není jasná, bylo navrženo několik pravděpodobných funkcí. Cokoliti samozřejmě chrání buňku před predátory. Kokolity také udržují stabilní pH . Během fotosyntézy se z vody odstraňuje oxid uhličitý , čímž se stává zásaditější. Vápněním se také odstraňuje oxid uhličitý, ale následné chemické reakce způsobují kyselejší prostředí. Kombinace fotosyntézy a kalcifikace se tedy vzájemně vyrovnává s ohledem na změny pH. [8] Kromě toho poskytuje exoskeleton výhodu při výrobě energie, protože kokolitogeneze úzce souvisí s fotosyntézou. Organické vysrážení uhličitanu vápenatého z roztoku hydrogenuhličitanu vytváří volný oxid uhličitý přímo v těle buňky řas a tento další zdroj plynu je buňce k dispozici pro fotosyntézu. Existuje předpoklad, že exoskelet slouží jako bariéra, podobně jako buněčná stěna, k izolaci vnitřního prostředí buňky. [9] Specifičtější ochranné funkce exoskeletu mohou zahrnovat ochranu před změnami osmotického tlaku, chemickým nebo mechanickým poškozením a krátkovlnným světlem. Bylo také navrženo, že váha několika vrstev kokolitů umožňuje buňce klesnout do nižších, na živiny bohatších vrstev vody a naopak, že kokolity přidávají vztlak a brání buňce, aby se potopila do nebezpečných hloubek.

Buněčná anatomie

Každá kokosféra obsahuje jednu buňku s organelami vázanými na membránu . Dva velké hnědé pigmentované chloroplasty jsou umístěny na obou stranách buňky a obklopují jádro , mitochondrie , Golgiho aparát , endoplazmatické retikulum a další organely. Každá buňka má také dvě bičíkové struktury, které slouží nejen k pohybu, ale účastní se mitózy a tvorby cytoskeletu . [10] U některých druhů je také přítomen funkční nebo rudimentární haptonem. [11] Tento výrůstek, jedinečný pro protisty, se svíjí a odvíjí v reakci na vnější podněty. Přestože je haptonema špatně pochopena, předpokládá se, že hraje roli při zachycování kořisti. [deset]

Význam v globální změně klimatu

Účinky na uhlíkový cyklus

Kokolitofory mají dlouhodobé i krátkodobé účinky na uhlíkový cyklus. Vytvoření exoskeletu z kokolitů vyžaduje absorpci rozpuštěného uhlíku a vápníku. Uhličitan vápenatý a oxid uhličitý vznikají z vápníku a hydrogenuhličitanu následující chemickou reakcí:

Ca 2+ + 2HCO 3 − ⇌ CaCO 3 + CO 2 + H 2 O. [12]

Jelikož jsou kokkolitoforidy fotosyntetické organismy, jsou schopny využít pro fotosyntézu část CO 2 uvolněného při kalcifikační reakci. [13]

Vznik uhličitanu vápenatého však vede ke snížení povrchové alkality oceánu a za takových podmínek se CO 2 uvolňuje zpět do atmosféry. [14] Výzkumníci uvádějí, že časté výkvěty coccolithophoridů mohou krátkodobě přispět ke globálnímu oteplování. [15] Široce přijímanou myšlenkou je, že z dlouhodobého hlediska přispívají coccolithophores k celkovému poklesu koncentrací CO 2 v atmosféře . Během kalcifikace jsou absorbovány dva atomy uhlíku a jeden z nich je součástí uhličitanu vápenatého. Tento uhličitan vápenatý klesá na dno oceánu jako kokolity a stává se součástí sedimentárních hornin. Kokolitofory tedy absorbují část emitovaného uhlíku a snižují množství skleníkových plynů v atmosféře. [patnáct]

Evoluční reakce na acidifikaci oceánů

Studie také ukazují, že acidifikace oceánů v důsledku zvýšených koncentrací CO2 v atmosféře může ovlivnit mechanismus kalcifikace kokolithoforidu . To nemusí mít vliv pouze na růst populace nebo produkci kokolitů, ale může také způsobit evoluční adaptace po delší dobu. Například kokkolitoforidy používají iontové kanály H+ k pumpování iontů H+ z buňky během produkce kokolitu. To jim umožňuje vyhnout se acidóze , protože jinak by produkce kokolitů vedla k toxickému přebytku H+ iontů. Když je funkce těchto iontových kanálů narušena, kokkolitofory zastaví proces kalcifikace, aby se zabránilo acidóze. Nízká zásaditost oceánů zhoršuje funkci iontových kanálů a činí kokkolitofory náchylnými k okyselování oceánů. [16] V roce 2008 terénní údaje naznačující nárůst kalcifikace nově vzniklých oceánských sedimentů obsahujících cokolitofory podpořily vůbec první experimentální důkaz, že zvýšení koncentrace oceánského CO 2 vede ke zvýšení kalcifikace těchto organismů. Pokles hmotnosti kokolitů je spojen jak se zvýšením koncentrace CO 2 , tak s poklesem koncentrace CO 3 2– ve Světovém oceánu. Některé druhy, jako je Calcidiscus leptoporus, však postiženy nejsou, zatímco nejběžnější druh coccolithophorid, E. huxleyi, může být postižen (studie jsou smíšené). [17] [18] Navíc v podmínkách nízké saturace CaCO 3 byly na rozdíl od předpovědí nalezeny vysoce kalcifikované kokolitofory. Pochopení dopadu okyselování oceánů na druhy coccolithophoridů je zásadní pro předpovídání budoucí chemie oceánů, zejména jeho složení uhlíku.

Vliv na fosilní záznamy

Zvláště zajímavé jsou fosilie pocházející z paleocénně-eocénního tepelného maxima . Předpokládá se, že před 55 miliony let hladina CO2 obsažená v oceánu nejvíce odpovídá současným úrovním. [19]

Literatura

• Geologický slovník, M.: Nedra, 1978
• Botanika: Ve 4 svazcích T. 2: Řasy a houby, Belyakova G. A., Dyakov Yu. T., et al., Academia, 2006

Poznámky

1. ↑ Petrenko D. A., Zabolotskikh E. V., Pozdnyakov D. V., Sychev V. I., Karlin L. N. Kvantitativní hodnocení roční produkce suspendovaného anorganického uhlíku cokolitofory v Severním ledovém oceánu a jeho dlouhodobá dynamika (2002-2010) na viditelných družicových, synergických datech infračervené a mikrovlnné rozsahy Archivní kopie ze dne 29. listopadu 2014 na Wayback Machine // Devátá otevřená celoruská konference. „Moderní problémy dálkového průzkumu Země z vesmíru“. Moskva, IKI RAS, 14.-18. listopadu 2011 Sborník abstraktů konference
2. ↑ Kvetení Černého moře: pohled z vesmíru . Získáno 26. září 2012. Archivováno z originálu 19. června 2013. (neurčitý)
3. ↑ 1 2 N. R. Moheimani, J. P. Webb, M. A. Borowitzka. Bioremediace a další potenciální aplikace coccolithophoridních řas: Přehled  //  Výzkum řas. — 2012-10-01. — Sv. 1 , iss. 2 . — S. 120–133 . — ISSN 2211-9264 . - doi : 10.1016/j.algal.2012.06.002 . Archivováno z originálu 4. prosince 2017.
4. ↑ Evoluce primárních producentů v moři . - Amsterdam: Elsevier Academic Press, 2007. - 1 online zdroj (xiii, 441 stran, 16 nečíslovaných stran desek) Str. - ISBN 978-0-08-055051-0 , 0-08-055051-7. Archivováno 6. května 2022 na Wayback Machine
5. ↑ Hogan, MC ""Coccolithophores"". V Clevelandu, Cutler J. (ed.). Encyklopedie Země . Washington, DC: Environmental Information Coalition, National Council for Science and Environment.
6. ↑ de Vargas, C.; Aubrey, MP; Probert, I.; Young, J. (2007). "Od pobřežních lovců po oceánské farmáře." V Falkowski, P.G.; Knoll, A. H. (eds.). Původ a vývoj Coccolithophores . Boston: Elsevier. str. 251–285.
7. ↑ Jeremy R. Young, Harald Andruleit, Ian Probert. Coccolit Function and Morphogenesis: Insights from Appendage-Bearing Coccolithophores of the Family Syracosphaeraceae (haptophyta)1  (anglicky)  // Journal of Phycology. - 2009. - Sv. 45 , iss. 1 . — S. 213–226 . — ISSN 1529-8817 . doi : 10.1111/ j.1529-8817.2008.00643.x .
8. ↑ Mikroskopické mořské rostliny bioinženýrsky upravují své prostředí, aby podpořily svůj vlastní růst . Získáno 13. prosince 2020. Archivováno z originálu dne 29. listopadu 2020. (neurčitý)
9. ↑ Westbroek, P.; a kol. (1983), "Vápnění u Coccolithophoridae: plýtvání nebo funkční?", Ekologické bulletiny : 291–299
10. ↑ 1 2 Kokolitofory: od molekulárních procesů ke globálnímu dopadu . - Berlin: Springer, 2004. - xiii, 565 stran s. - ISBN 3-540-21928-5 , 978-3-540-21928-6.
11. ↑ Richard W. Jordan. Haptophyta  (anglicky)  // eLS. - American Cancer Society, 2012. - ISBN 978-0-470-01590-2 . - doi : 10.1002/9780470015902.a0001981.pub2 .
12. ↑ Robin Mejia. Pomohou iontové kanály Coccolithophores přizpůsobit se okyselení oceánů?  (anglicky)  // PLOS Biology. — 21. 6. 2011. — Sv. 9 , iss. 6 . — P.e1001087 . — ISSN 1545-7885 . - doi : 10.1371/journal.pbio.1001087 . Archivováno z originálu 22. června 2022.
13. ↑ Luke Mackinder, Glen Wheeler, Declan Schroeder, Ulf Riebesell, Colin Brownlee. Molekulární mechanismy podléhající kalcifikaci v Coccolithophores  // Geomicrobiology Journal. — 2010-09-10. - T. 27 , č.p. 6-7 . — S. 585–595 . — ISSN 0149-0451 . - doi : 10.1080/01490451003703014 .
14. ↑ Nicholas R. Bates, Anthony F. Michaels, Anthony H. Knap. Změny zásaditosti v Sargasovém moři: geochemický důkaz kalcifikace?  (anglicky)  // Marine Chemistry. - 1. 1. 1996. — Sv. 51 , iss. 4 . — S. 347–358 . — ISSN 0304-4203 . - doi : 10.1016/0304-4203(95)00068-2 .
15. ↑ 12 M. E Marsh . Regulace tvorby CaCO3 v kokkolitoforech //  Srovnávací biochemie a fyziologie Část B: Biochemie a molekulární biologie. - 2003-12-01. — Sv. 136 , iss. 4 . — S. 743–754 . — ISSN 1096-4959 . - doi : 10.1016/S1096-4959(03)00180-5 . Archivováno z originálu 7. února 2022.  
16. ↑ T. Tyrrell, P. M. Holligan, C. D. Mobley. Optical impacts of oceanic coccolithophore blooms  (anglicky)  // Journal of Geophysical Research: Oceans. - 1999. - Sv. 104 , iss. C2 . - str. 3223-3241 . — ISSN 2156-2202 . - doi : 10.1029/1998JC900052 . Archivováno z originálu 14. února 2019.
17. ↑ L. Beaufort, I. Probert, T. de Garidel-Thoron, E. M. Bendif, D. Ruiz-Pino. Citlivost kokkolitoforů na chemii uhličitanů a acidifikaci oceánů  (anglicky)  // Nature. — 2011-08. — Sv. 476 , iss. 7358 . — S. 80–83 . — ISSN 1476-4687 . - doi : 10.1038/příroda10295 . Archivováno z originálu 7. srpna 2020.
18. ↑ Mohou mušle zachránit svět?  (anglicky) . The Independent (23. října 2011). Získáno 17. ledna 2021. Archivováno z originálu dne 24. ledna 2021.
19. ↑ Jean M. Self-Trail, David S. Powars, David K. Watkins, Gregory A. Wandless. Vápnité nanofosilie se mění napříč paleocénně-eocénním teplotním maximem: Důkazy z šelfového prostředí  //  Marine Micropaleontology. — 2012-09-01. — Sv. 92-93 . — S. 61–80 . — ISSN 0377-8398 . - doi : 10.1016/j.marmicro.2012.05.003 .

Odkazy

• Fytoplankton nereaguje podle očekávání na rostoucí koncentrace CO 2 ;
• Úsměv bez kočky aneb jak cokolitofory unikají virům ;