Rozsivky – jednobuněčné řasy se složitými, skelnými skořápkami – jsou často obdivovány pro svou ohromující krásu. Tyto řasy hrají zásadní roli v chemii a ekologii oceánů, pomáhají regulovat klima a mořské potravní řetězce během života. Nyní nový výzkum ukazuje, že jejich vliv pokračuje i po smrti, rychle mění chemii oceánů a potenciálně ovlivňuje klima Země ve větší míře, než se dříve myslelo.
Neočekávaná rychlost zpětného zvětrávání
Tým Georgia Tech objevil, že kostry rozsivek vyrobené z oxidu křemičitého se překvapivě rychle mění v jílové minerály – za pouhých 40 dní. Dříve se vědci domnívali, že tento proces, známý jako reverzní zvětrávání, trvá stovky nebo tisíce let. Výsledky publikované v Science Advances zdůrazňují dynamickou roli těchto mikroskopických organismů při regulaci klimatu planety.
Od skla k hlíně: chemická přeměna
Když rozsivek zemře, většina jeho křemičitého skeletu se rozpustí. Zbývající oxid křemičitý však může projít zpětným zvětráváním, což je proces, který jej přemění na nové jílové minerály obsahující stopové kovy. Tento proces také uvolňuje dříve sekvestrovaný uhlík zpět do atmosféry, když srážky interagují s mořskou vodou. Tato interakce mezi křemíkem, uhlíkem a stopovými kovy významně ovlivňuje chemii oceánů a pomáhá stabilizovat klima Země v průběhu času.
Obnovení podmínek na dně oceánu v laboratoři
Aby vědci pochopili, jak a jak rychle dochází ke zpětnému zvětrávání, vytvořili specializovaný dvoukomorový reaktor, který simuluje podmínky na dně oceánu. Jedna komora obsahovala rozsivkový oxid křemičitý a druhá obsahovala minerály železa a hliníku, oddělené membránou, která umožňovala smíchání rozpuštěných prvků. Pomocí pokročilé mikroskopie, spektroskopie a chemické analýzy tým sledoval kompletní transformaci od rozpuštění skořápky rozsivek až po tvorbu nových jílových minerálů.
Výsledky byly ohromující: za pouhých 40 dní se rozsivka přeměnila na jílové minerály bohaté na železo – stejné minerály, jaké se nacházejí v mořských sedimentech. To ukazuje, že reverzní zvětrávání není pomalý proces na pozadí, ale aktivní složka moderní chemie oceánů, která ovlivňuje dostupnost oxidu křemičitého, hladiny oxidu uhličitého a recyklaci živin.
Důsledky pro modelování klimatu a oceánské ekosystémy
“Bylo úžasné vidět, jak rychle se mohou kostry rozsivek proměnit ve zcela nové minerály, a porozumět mechanismům za tímto procesem,” řekla Simone Zhao, první autorka studie.
Rychlá přeměna rozsivek má dalekosáhlé důsledky. To naznačuje, že chemie oceánů je dynamičtější a potenciálně citlivější na moderní změny životního prostředí, než se dříve myslelo. Výsledky také řeší dlouhotrvající záhadu: Vědci již dlouho věděli, že do oceánu vstupuje více oxidu křemičitého, než je pohřbeno, a tyto studie ukazují, že velká část se přeměňuje na nové minerály rychlým zpětným zvětráváním.
“Rozsivky jsou ústředním bodem mořských ekosystémů a globální uhlíkové pumpy,” vysvětlil Jeffrey Krause, spoluautor a oceánograf. “Už jsme věděli o jejich důležitosti během života. Nyní víme, že i po smrti pozůstatky rozsivek nadále utvářejí chemii oceánů způsoby, které ovlivňují koloběh uhlíku a živin – což je skutečný převrat.”
Připomenutí budoucího výzkumu a základní vědy
Výzkum týmu poskytne vodítko pro modeláře klimatu, kteří studují roli oceánu při regulaci atmosférického uhlíku, a také zlepší modely alkality oceánů a okyselení pobřeží. Jejich další kroky zahrnují studium toho, jak faktory, jako je chemie vody, ovlivňují tyto transformace a studium vzorků z pobřežního a hlubokomořského prostředí, aby zjistili, jak se tyto laboratorní výsledky porovnávají s přírodním světem.
„Tato studie mění způsob, jakým vědci přemýšlejí o dně oceánu, ne jako o pasivním pohřebišti, ale jako o dynamickém chemickém motoru,“ řekl Yuanzhi Tang, hlavní autor studie.
Studie slouží jako silná připomínka důležitosti základní vědy a zdůrazňuje, jak molekulární procesy v malých organismech mohou mít hluboký vliv na systémy Země.
