Climate change: coccolithophorids for CO2 sequestration

by Posted on

Coccolithophorids zijn een groep van eencellige plant plankton, die zich omringen met minuscule en zeer gestructureerde calciet platen, coccoliths genaamd. Coccolithoforiden in overvloed in alle oceanen van de wereld. In termen van de productie van calciumcarbonaat zijn zij ongetwijfeld de belangrijkste bijdragers aan de oceaansedimenten (1), tegenwoordig goed voor ongeveer een derde van de totale mariene CaCO3-productie (2). De meest voorkomende coccolithophore soort is Emiliania huxleyi, links boven op Figuur 1.

figuur 1. Verschillende coccolithophoriden van Jeremy Youngâ € ™s web pagina, in het National History Museum, Londen, UK. Alle balken zijn 1 micron. Van links naar rechts: Emiliania huxleyi hele coccolithoforide cel omgeven door zijn coccolieten, Calcidiscus leptoporus ssp. quadriperforatus; detail van een coccolietrug uit Rhabdosphaera clavigera, details van coccolieten uit Syracosphaera molischii, Algirosphaera robusta, en Discosphaera tubifera, respectievelijk. De uitstekende controle op de nanostructuren die door coccolithoforiden worden gevormd, en de principes die dergelijke controle regelen, zijn nog niet onderzocht, en kunnen relevant zijn voor inspanningen op het gebied van synthetische nanofabricatie.

E. huxleyi is misschien wel de meest voorkomende calciumcarbonaatproducerende soort op aarde (3). Coccolithophorid bloeit, meestal samengesteld uit E. huxleyi kan worden gezien vanaf satelliet, zoals weergegeven in Figuur 2. De biogeochemische impact van coccolithoforiden wordt versterkt door de export van coccolieten naar de oceaanbodem, waar coccolieten de grootste afzonderlijke component zijn van diepzeesedimenten, die enorme ophopingen vormen van kalkafscheiding en kalkafscheiding, waaronder het Late Krijt van NW Europe (4) (Figuur 1). In de afgelopen 220 jaar is de gemiddelde coccolithmassa met 40% toegenomen (2).

Figuur 2. Links en Midden: coccolithofoor bloeit vanaf satelliet in de Keltische Zee en de Beringzee. De hoge dichtheid van coccolithohoriden zorgt voor een witte achtergrond, dus zeewater lijkt cyaan, als het absorbeert de complementaire kleur rood. Righ: The white cliffs of Dover, in Engeland, bestaat voornamelijk uit bezinkte coccolieten.

Biomineralisatie van Coccolith is uitgebreid bestudeerd. Recente beoordelingen zijn onder andere (4-9).

Coccolieten hebben een zeer onnatuurlijke morfologie voor calciet, maar ze zijn samengesteld uit calciet eenkristallen, zoals weergegeven in Figuur 1.

Iglesias-Rodriguez et al. onlangs bleek dat coccolithoforiden al reageren en waarschijnlijk zullen blijven reageren op toenemende atmosferische CO2 partiële druk, wat belangrijke implicaties heeft voor biogeochemische modellering van toekomstige oceanen en Klimaat (2).Coccolithoforiden zijn verantwoordelijk voor het overgrote deel van de biogene calcificatie in mariene systemen. De resultaten van recente mariene paleontologie en op cultuur gebaseerde studies suggereren dat verschillende soorten coccolithofoor verschillend reageren op verschillende niveaus van nutriënten, pCO2, bicarbonaat, enz. (10). Er is echter verrassend weinig bekend over het effect van dergelijke lokale omgevingsfactoren op de biomineralisatie (11). De eerste coccolithophore genoomopeenvolging (van E. huxleyi) en verscheidene uitgedrukte opeenvolgingsbibliotheken hebben een ongekende kans gecreëerd om de genetische en biochemische mechanismen te onderzoeken verantwoordelijk voor biomineralisatie.

we starten in vitro experimenten met E. huxleyi CO2-sequestratie en zijn van plan om de efficiëntie van CO2-verwijdering uit de atmosfeer en genregulatie te correleren.Lowenstam HA and Weiner s (1989) On Biomineralization (Oxford University Press, New York).Iglesias-Rodriguez MD, Halloran PR, Rickaby REM, Hall IR, Colmenero-Hidalgo E, Gittins JR, Green DRH, Tyrrell T, Gibbs SJ, Dassow Pv, et al. (2008) “Phytoplankton Calcification in a High-CO2 World” Science 320, 336-340.Westbroek P, De Jong EW, van der Wal P, Borman AH, de Vrind JPM, Kok D, de Bruiijn WC, and Parker SB (1984) “Mechanism of calcification in the marnine alga Emiliania huxleyi” Phil Trans R Soc London Ser B 304, 435-444.

  • Young JR and Henriksen K (2003) in Biomineralization, eds. Dove PM, De Yoreo JJ, and Weiner S (MSA, Washington D. C.), PP.189-215.Westbroek P, Young JR, and Linschooten K (1989)” Coccolith production (biomineralization) in the marine alga Emiliania huxleyi ” J Protozool 36, 368-373.Pienaar RN (1994) in Coccolithophore, eds. Winter A en Siesser WG (Cambridge University Press, Cambridge), PP. 13-37.
  • de Vrind-de Jong EW and de Vrind JPM (1997)” Algal deposition of carbonates and silicates ” Rev Mineral 35, 267-307.
  • Young JR, Davis SA, and Bown PR (1999)” Coccolith ultstructure and biomineralization ” J Struct Biol 126, 195-215.Marsh ME (2000) in Biomineralization: from biology to biotechnology and medical applications, ed. Bäuerlein E (Wiley-VHC, Winheim), PP.251-268.Iglesias-Rodriguez MD, Halloran PR, Rickaby REM, Hall IR, Colmenero-Hidalgo E, Gittins JR, Green DRH, Tyrrell T, Gibbs SJ, von Dassow P, et al. (2008) “Phytoplankton calcification in a high-CO2 world” Science 320, 336-340.Paasche E (2002)” A review of the coccolithophorid Emiliania huxleyi (Prymnesiophyceae), with particular reference to growth, coccolith formation, and calcification-photosynthese interactions ” Phycologia 40, 503-529.

    • Published by admin

    Geef een antwoord

    Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.