Emiliania huxleyi - Emiliania huxleyi

Emiliania huxleyi
Emiliania huxleyi coccolithophore (PLoS).png
Skenovací elektronový mikrofotografie jediného Emiliania huxleyi buňka.
Vědecká klasifikace
Doména:
Eukaryota
(bez hodnocení):
Haptophyta
Třída:
Prymnesiophyceae
Objednat:
Isochrysidales
Rodina:
Noelaerhabdaceae
Rod:
Emiliania
Druh:
E. huxleyi
Binomické jméno
Emiliania huxleyi
(Lohm.) Hay a Mohler
Bloom E. huxleyi v Hardangerfjord, Norsko květen 2020

Emiliania huxleyi je druh coccolithophore nachází se téměř ve všech oceánských ekosystémech od rovníku po subpolární oblasti a od zón bohatých na živiny až po oligotrofní vody chudé na živiny.[1][2][3][4] Je to jeden z tisíců různých fotosyntetický plankton, který se volně unáší v eufotické zóně oceánu a tvoří základ prakticky všeho mořského potravinářské weby. Je studován pro rozsáhlé květy tvoří se ve vodách s nedostatkem živin po reformaci léta termoklin. Stejně jako ostatní coccolithophores, E. huxleyi je jednobuněčný fytoplankton pokryté jedinečně zdobenými kalcit zavolaly disky kokcithové. V mořských sedimentech se hojně vyskytují jednotliví kokcoliti, i když úplnější kokcoféry jsou neobvyklejší. V případě E. huxleyiv sedimentech lze zaznamenat nejen skořápku, ale i měkkou část organismu. Produkuje skupinu chemických sloučenin, které jsou velmi odolné vůči rozkladu. Tyto chemické sloučeniny, známé jako alkenony, lze nalézt v mořských sedimentech dlouho poté, co se rozložily jiné měkké části organismů. Alkenony jsou nejčastěji používány vědci o Zemi jako prostředek k odhadu minulosti povrchové teploty moře.

Základní fakta

Emiliania huxleyi byl pojmenován po Thomas Huxley a Cesare Emiliani, kteří jako první prozkoumali sediment na mořském dně a objevili v něm kokokolity. Předpokládá se, že se vyvinul přibližně před 270 000 lety ze staršího rodu Gephyrocapsa Kampter[5][6] a stal se dominantním v planktonových asamblážích, a tedy ve fosilním záznamu, přibližně před 70 000 lety.[5][7] Je to numericky nejhojnější a nejrozšířenější druh coccolithophore. Tento druh je rozdělen do sedmi morfologických forem zvaných morfotypy na základě rozdílů ve struktuře kokokolitu [8][9][10] (Vidět Nannotax pro více podrobností o těchto formulářích). Jeho coccoliths jsou průhledné a obvykle bezbarvé, ale jsou vytvořeny z kalcitu, který láme světlo velmi efektivně ve vodním sloupci. To, a vysoké koncentrace způsobené neustálým vylučováním jejich kokokolitů E. huxleyi květy snadno viditelné z vesmíru. Satelit obrázky ukazují, že květy mohou pokrýt oblasti větší než 10 000 km, přičemž doplňková měření na palubě to naznačují E. huxleyi je za těchto podmínek zdaleka dominantním druhem fytoplanktonu.[11] Tento druh byl inspirací pro James Lovelock je Gaia hypotéza který tvrdí, že živé organismy kolektivně samoregulují biogeochemii a klima v nerandomizovatelných stavech.

Hojnost a distribuce

Emiliania huxleyi je považován za všudypřítomný druh. Vykazuje jeden z největších teplotních rozsahů (1-30 ° C) jakéhokoli druhu coccolithophores.[3] Bylo pozorováno při různých úrovních živin od oligotrofní (subtropický gyres ) až eutrofní vody (zóny zdolávání / norské fjordy).[12][13][14] Jeho přítomnost v komunitách planktonu od povrchu do hloubky 200 m naznačuje vysokou toleranci jak pro kolísavé, tak pro slabé světelné podmínky.[4][12][15] Předpokládá se, že tato extrémně široká tolerance podmínek prostředí je vysvětlena existencí řady ekologicky přizpůsobených podmínek ekotypy v rámci druhu.[6] V důsledku těchto tolerancí se jeho distribuce pohybuje od subarktické po subantarktickou a od pobřežních po oceánská stanoviště.[3][16] V tomto rozmezí je přítomen téměř ve všech vzorcích vody v eufotické zóně a představuje 20–50% nebo více z celkové komunity cococolithophore.[3][12][17][18]

Během mohutných květů (které mohou pokrýt více než 100 000 kilometrů čtverečních), E. huxleyi buněčné koncentrace mohou převyšovat koncentrace všech ostatních druhů v regionu dohromady, což představuje 75% nebo více z celkového počtu fotosyntetického planktonu v dané oblasti.[11] E. huxleyi květy regionálně působí jako důležitý zdroj uhličitan vápenatý a dimethylsulfid, jejichž masivní výroba může mít významný dopad nejen na vlastnosti povrchové smíšené vrstvy, ale také na globální klima.[19] Květy lze identifikovat pomocí satelitních snímků z důvodu velkého množství zpětně rozptýleného světla z vodního sloupce, což poskytuje metodu pro posouzení jejich biogeochemického významu jak v povodí, tak v globálním měřítku. Tyto květy převládají v Norština fjordy, což způsobilo, že satelity zachytily „bílé vody“, což popisuje odrazy květů zachycených satelity. To je způsobeno množstvím kokokolitů odrážejících příchozí sluneční světlo zpět z vody, což umožňuje rozsah E. huxleyi květy je třeba rozlišovat v jemných detailech.

Rozsáhlý E. huxleyi květy mohou mít viditelný dopad na moře albedo. Zatímco vícenásobný rozptyl může zvýšit cestu světla na jednotku hloubky, zvýšit absorpci a solární ohřev vodního sloupce, E. huxleyi inspiroval návrhy pro geomimesis,[20] protože vzduchové bubliny o velikosti mikronů jsou zrcadlovými reflektory, a tak na rozdíl od E. huxleyi, mají tendenci snižovat teplotu horního vodního sloupce. Stejně jako u samostínování v květinách kokclithoforového planktonu na bělení vodou to může snížit fotosyntetickou produktivitu změnou geometrie euphotické zóny. Pro kvantifikaci potenciálního biologického dopadu těchto účinků a experimentálního potenciálu reflexních květů jiných organismů ke zvýšení nebo snížení odpařování a vývoje metanu změnou teploty čerstvé vody jsou zapotřebí experimenty i modelování.

Biogeochemické dopady

Klimatická změna

Stejně jako u všech fytoplanktonů, primární produkce E. huxleyi prostřednictvím fotosyntézy je umyvadlo oxid uhličitý. Produkce kokokolitů kalcifikací je však zdrojem CO2. To znamená, že coccolithophores, včetně E. huxleyi, mají potenciál působit jako čistý zdroj CO2 z oceánu. Zda jsou síťovým zdrojem nebo jímkou ​​a jak budou reagovat okyselení oceánu ještě není dobře pochopeno.

Zachování oceánského tepla

Rozptyl stimulován E. huxleyi květy nejen způsobují, že se více tepla a světla tlačí zpět do atmosféry, než je obvyklé, ale také způsobují, že se více zbývajícího tepla zachytí blíže k povrchu oceánu. To je problematické, protože je to povrchová voda, která mění teplo s atmosférou, a E. huxleyi květy mohou mít tendenci dramaticky snižovat celkovou teplotu vodního sloupce po delší dobu. Důležitost tohoto účinku, ať už pozitivního nebo negativního, je však v současné době zkoumána a dosud nebyla stanovena.

Galerie

Viz také

Poznámky

  1. ^ Okada, Hisatake (1973). "Distribuce oceánských coccolithophorids v Pacifiku". Hlubinný výzkum a oceánografické souhrny. 20 (4): 355–374. Bibcode:1973 DSRA ... 20..355O. doi:10.1016/0011-7471(73)90059-4.
  2. ^ Charalampopoulou, Anastasia (2011) Coccolithophores in high latitude and Polar regions: Relationships between community composition, calcification and environment factors University of Southampton, School of Ocean and Earth Science, Disertační práce, 139pp.
  3. ^ A b C d McIntyre, Andrew (1967). „Moderní coccolithophoridae atlantického oceánu - já. Placolithové a cyrtoliti“. Hlubinný výzkum a oceánografické souhrny. 14 (5): 561–597. Bibcode:1967DSRA ... 14..561M. doi:10.1016/0011-7471(67)90065-4.
  4. ^ A b Boeckel, Babette; Baumann, Karl-Heinz (01.05.2008). „Vertikální a laterální variace ve struktuře komunity cococolithophore napříč subtropickou frontální zónou v jižním Atlantiku“. Námořní mikropaleontologie. 67 (3–4): 255–273. Bibcode:2008MarMP..67..255B. doi:10.1016 / j.marmicro.2008.01.014.
  5. ^ A b Thierstein, H. R .; Geitzenauer, K. R .; Molfino, B .; Shackleton, N.J. (1977-07-01). "Globální synchroneita pozdních kvartérních kokcithových referenčních úrovní Ověření pomocí izotopů kyslíku". Geologie. 5 (7): 400–404. doi:10.1130 / 0091-7613 (1977) 5 <400: gsolqc> 2.0.co; 2. ISSN  0091-7613.
  6. ^ A b Paasche, E. (2001). „Přehled kokokolitophoridu Emiliania huxleyi (Prymnesiophyceae), se zvláštním zřetelem na růst, tvorbu kokokolitu a interakce kalcifikace a fotosyntézy“. Phycologia. 40 (6): 503–529. doi:10.2216 / i0031-8884-40-6-503.1. S2CID  84921998.
  7. ^ Bijma, J .; et al. (2001). „Primární signál: Ekologické a environmentální faktory - zpráva pracovní skupiny 2“ (PDF). Geochemie, geofyzika, geosystémy. 2 (1): n / a. Bibcode:2001GGG ..... 2.1003B. doi:10.1029 / 2000gc000051.
  8. ^ Findlay, C. S; Giraudeau, J (2000-12-01). „Existující vápenatý nannoplankton v australském sektoru jižního oceánu (australská léta 1994 a 1995)“. Námořní mikropaleontologie. 40 (4): 417–439. Bibcode:2000MarMP..40..417F. doi:10.1016 / S0377-8398 (00) 00046-3.
  9. ^ Cook, S.S .; et al. (2011). "Fotosyntetický pigment a genetické rozdíly mezi dvěma morfotypy Jižního oceánu Emiliania Huxleyi (Haptophyta) ". Journal of Phycology. 47 (3): 615–626. doi:10.1111 / j.1529-8817.2011.00992.x. PMID  27021991. S2CID  25399383.
  10. ^ Hagino, K .; et al. (2011). „Nové důkazy morfologické a genetické variace v kosmopolitní kokokolithoforu Emiliania huxleyi (Prymnesiophyceae) z genů cox1b-atp4 ". Journal of Phycology. 47 (5): 1164–1176. doi:10.1111 / j.1529-8817.2011.01053.x. PMID  27020197. S2CID  24499896.
  11. ^ A b Holligan, P. M .; et al. (1993). „Biogeochemická studie kokokolithoforu Emiliania huxleyi v severním Atlantiku“. Globální biogeochem. Cykly. 7 (4): 879–900. Bibcode:1993GBioC ... 7..879H. doi:10.1029 / 93GB01731.
  12. ^ A b C Winter, A., Jordan, R.W. & Roth, P.H., 1994. Biogeografie živých kokokolitophorů ve vodách oceánu. v Coccolithophores. Cambridge, Velká Británie: Cambridge University Press, s. 161–177.
  13. ^ Hagino, Kyoko; Okada, Hisatake (2006-01-30). „Intra- a infra-specifická morfologická variace u vybraných druhů coccolithophore v rovníkovém a subekvatoriálním Tichém oceánu“ (PDF). Námořní mikropaleontologie. 58 (3): 184–206. Bibcode:2006MarMP..58..184H. doi:10.1016 / j.marmicro.2005.11.001. hdl:2115/5820.
  14. ^ Henderiks, J; Zima, A; Elbrächter, M; Feistel, R; Plas, Av der; Nausch, G; Barlow, R (2012-02-23). „Environmentální kontroly morfotypů Emiliania huxleyi v systému pobývání na pobřeží Benguela (SE Atlantik)“. Série pokroku v ekologii moří. 448: 51–66. Bibcode:2012MEPS..448 ... 51H. doi:10,3 354 / meps09535. ISSN  0171-8630.
  15. ^ Mohan, Rahul; Mergulhao, Lina P .; Guptha, M. V. S .; Rajakumar, A .; Thamban, M .; AnilKumar, N .; Sudhakar, M .; Ravindra, Rasik (01.04.2008). "Ekologie coccolithophores v indickém sektoru jižního oceánu". Námořní mikropaleontologie. 67 (1–2): 30–45. Bibcode:2008MarMP..67 ... 30M. doi:10.1016 / j.marmicro.2007.08.005.
  16. ^ Hasle, GR, 1969. Analýza fytoplanktonu Tichého jižního oceánu: hojnost, složení a distribuce během Brateggské expedice v letech 1947-1948, Universitetsforlaget.
  17. ^ Beaufort, L .; Couapel, M .; Buchet, N .; Claustre, H .; Goyet, C. (2008-08-04). „Produkce kalcitu coccolithophores v jihovýchodním Tichém oceánu“. Biogeovědy. 5 (4): 1101–1117. doi:10.5194 / bg-5-1101-2008. ISSN  1726-4189.
  18. ^ Poulton, A.J .; et al. (2010). „Dynamika kokcolithoforu v podmínkách nekvete během pozdního léta v centrální islandské pánvi (červenec – srpen 2007)“ (PDF). Limnologie a oceánografie. 55 (4): 1601–1613. Bibcode:2010LimOc..55.1601P. doi:10.4319 / lo.2010.55.4.1601.
  19. ^ Westbroek, Peter (1993). „Modelový systémový přístup k vynucování biologického klimatu. Příklad Emiliania huxleyi“. Globální a planetární změna. 8 (1–2): 27–46. Bibcode:1993GPC ..... 8 ... 27W. doi:10.1016 / 0921-8181 (93) 90061-R.
  20. ^ Seitz, R (2011). „Světlá voda: Hydrosoly, ochrana vody a změna klimatu“. Klimatické změny. 105 (3–4): 365–381. arXiv:1010.5823. doi:10.1007 / s10584-010-9965-8. S2CID  16243560.

Reference

externí odkazy