klimatförändringar: coccolithophorids för CO2 sekvestrering

by Posted on

Coccolithophorids är en grupp av encelliga växtplankton, som omger sig med minut och mycket strukturerade kalcitplattor, kallade coccoliths. Coccolithophorids finns i överflöd i alla oceaner i världen. När det gäller kalciumkarbonatproduktion är de utan tvekan den största bidragsgivaren till havssedimenten (1), som idag står för ungefär en tredjedel av den totala Marina CaCO3-produktionen (2). Den vanligaste coccolithophore arten är Emiliania huxleyi, visas till vänster på toppen av Figur 1.

Figur 1. Olika coccolithophorids från Jeremy Young s webbsida, på National History Museum, London, Storbritannien. Alla skalstänger är 1 mikron. Från vänster till höger: Emiliania huxleyi hela coccolithophoridcell omgiven av dess coccoliths, Calcidiscus leptoporus ssp. quadriperforatus; detalj av en coccolith ryggrad från Rhabdosphaera clavigera, detaljer om coccoliths från Syracosphaera molischii, Algirosphaera robusta, och Discosphaera tubifera, respektive. Den utsökta kontrollen på nanostrukturerna som bildas av coccolithophorids, och principerna som reglerar sådan kontroll är fortfarande outforskade och kan vara relevanta för syntetiska nanofabrikationsinsatser.

E. huxleyi kan mycket väl vara den vanligaste kalciumkarbonatproducerande arten på jorden (3). Coccolithophoridblomningar, mestadels sammansatta av E. huxleyi kan ses från satellit, som presenteras i Figur 2. Den biogeokemiska effekten av coccolithophorids förstärks genom export av coccoliths till havsbotten, där coccoliths är den största enskilda komponenten av djuphavssediment, bildar stora ansamlingar av kalkhaltiga oser och kritor, inklusive de sena krita kritorna i NW Europe (4) (Figur 1). Under de senaste 220 åren har det skett en 40% ökning av genomsnittlig coccolitmassa (2).

Figur 2. Vänster och mitten: coccolithophore blommar sett från satellit i Keltiska havet och Beringhavet. Den höga densiteten av coccolithohorids ger en vit bakgrund, så havsvatten verkar cyan, eftersom det absorberar den komplementära färgen röd. Righ: de vita klipporna i Dover, i SE England, består mestadels av sedimenterade coccoliths.

Coccolith biomineralisering har studerats ingående. Nya recensioner inkluderar (4-9).

Coccoliths presenterar en mycket onaturlig morfologi för kalcit, men de består av kalcitkristaller, som visas i Figur 1.

Iglesias-Rodriguez et al. nyligen visade att coccolithophorids redan svarar och kommer förmodligen att fortsätta att svara på stigande atmosfäriska CO2 partiella tryck, vilket har viktiga konsekvenser för biogeokemisk modellering av framtida hav och klimat (2).

Coccolithophorids är ansvariga för den stora majoriteten av Biogen förkalkning i marina system. Resultat från de senaste Marina paleontologi och kulturbaserade studier tyder på att olika coccolithophore arter svarar differentiellt på olika nivåer av näringsämnen, pCO2, bikarbonat, etc. (10). Men förvånansvärt lite är känt om effekten av sådana lokala miljöfaktorer på biomineralisering (11). Den första coccolithophore genomsekvensen (av E. huxleyi) och flera uttryckta sekvensetikettbibliotek har skapat ett oöverträffat tillfälle att undersöka de genetiska och biokemiska mekanismerna som är ansvariga för biomineralisering.

vi initierar in vitro-experiment på E. huxleyi CO2-sekvestrering och planerar att korrelera effektivitet vid CO2-avlägsnande från atmosfär och genreglering.

  1. Lowenstam HA och Weiner S (1989) om Biomineralisering (Oxford University Press, New York).
  2. Iglesias-Rodriguez MD, Halloran PR, Rickaby REM, Hall IR, Colmenero-Hidalgo E, Gittins JR, grön DRH, Tyrrell T, Gibbs SJ, Dassow Pv, et al. (2008)” Fytoplanktonförkalkning i en hög CO2-Värld ” Science 320, 336-340.
  3. Westbroek P, de Jong EW, van der Wal P, Borman AH, de Vrind JPM, Kok D, DE Bruiijn WC och Parker SB (1984) “mekanism för förkalkning i Marninalgen Emiliania huxleyi” Phil Trans R Soc London Ser B 304, 435-444.
  4. Young JR och Henriksen K (2003) i Biomineralisering, Red. Dove PM, de Yoreo JJ och Weiner S (MSA, Washington D. C.), s.189-215.
  5. Westbroek P, Young JR och Linschooten K (1989) “Coccolith produktion (biomineralisering) i den marina algen Emiliania huxleyi” J Protozool 36, 368-373.
  6. Pienaar RN (1994) i Coccolithophore, Red. Vinter A och Siesser WG (Cambridge University Press, Cambridge), s.13-37.
  7. de Vrind-de Jong EW och de Vrind JPM (1997) “Algavsättning av karbonater och silikater” Rev Mineral 35, 267-307.
  8. Young JR, Davis SA och Bown PR (1999) “Coccolith ultrastruktur och biomineralisering” J Struct Biol 126, 195-215.
  9. Marsh ME (2000) i Biomineralisering: från biologi till bioteknik och medicinska tillämpningar, Red. B. UERLEIN e (Wiley-VHC, winheim), s.251-268.
  10. Iglesias-Rodriguez MD, Halloran PR, Rickaby REM, Hall IR, Colmenero-Hidalgo E, Gittins JR, grön DRH, Tyrrell T, Gibbs SJ, von Dassow P, et al. (2008)” Fytoplanktonförkalkning i en hög CO2-Värld ” Science 320, 336-340.
  11. Paasche E (2002) “en översyn av coccolithophoridemiliania huxleyi (Prymnesiophyceae), med särskild hänvisning till tillväxt, coccolitbildning och förkalkning-fotosyntesinteraktioner” Phycologia 40, 503-529.

Published by admin

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.