一项新的研究发表在自然推测,地球轨道的程度的循环影响浮游植物的进化。

浮游植物和海洋的化学

海洋的最外层组织提供一个家众多的微生物称为浮游植物。这些单细胞微藻通常是肉眼不可见的,除非发生“开花”,他们在大量积累。

就像树木和植物上发现的土地,浮游植物具有叶绿素和光合作用,消耗二氧化碳,释放出氧气。存在许多不同种类的浮游植物和水生生态系统中扮演不同的角色。

浮游植物大量教会绿色漩涡有异曲同工之妙在黑暗中,一个瑞典岛波罗的海。来源:美国地质调查局Unsplash。

颗石藻和有机碳生产:一个精细的平衡

颗石藻浮游植物的一个例子。“颗石藻单细胞藻类生产石灰石盘子里面一个一个细胞的特殊的隔间,然后这些是通过细胞壁形成外骨骼的覆瓦状的盘子,”说克拉拉博尔顿博士研究员的欧洲环境地球科学研究和教学中心(CEREGE)。

这些石灰石板块称为颗石。一次,一个coccolithophore可能30颗石藻包围,这是“倾销”入水中生物体死后或者是无性繁殖的。颗石藻-遍布世界各地的估计负责倾销150万吨的方解石每年进入海洋。

因此,他们扮演了一个基本组成部分在调节海洋的化学和碳循环。博尔顿解释说,“颗石藻海洋碳循环中扮演双重角色,因为他们(像所有的植物)吸收二氧化碳在光合作用制造有机物,但他们也从海水使用碳酸氢盐离子产生颗石,这一过程产生二氧化碳。”

这个有机碳之间的良好平衡生产和颗石藻生产最终决定人口的颗石藻作为源或水槽的二氧化碳。

“当颗石藻(包含碳由碳酸钙)沉到海底,沉积物掩埋,碳是远离海洋大气热源,从而影响气候,”博尔顿补充道。

颗石藻的埋在泥沙允许保存。化石可以为科学家提供见解的颗石藻的发展随着时间的推移,和不同的因素可能影响这样的进化。

coccolithophore进化的动力是什么?

在一项新的研究发表在自然,博尔顿博士和他的同事们分析了700万多颗石藻化石,跨越了280万年的时间,从几个地方在热带海洋。

该研究项目旨在探索地球的轨道变化如何驱动进化。博尔顿解释说,灵感是有趣的观察,定期颗石藻的大小是不同的。“这些周期不一定连接到我们了解过去的气候,”她说。

化石样本来自国际和法国科学取心探险研究团队的成员参与。“我们的样本都来自热带印度洋,但涵盖很多不同的环境而言,海洋化学和生物学。他们来自海底,在约1000米和3000米水深,”博尔顿说。

颗石藻样品之前安装在显微镜幻灯片自动显微镜技术是用来捕捉图像。随着研究的深入,小说和更高的吞吐量的方法开发可以产生高分辨率记录整个网站。人工智能方法,一直在实验室正在开发15年被用于识别不同形式的颗石藻和测量。博尔顿说,该研究“代表着一个巨大的实验室制备、显微镜和计算时间”。

让你的头在地球轨道的形状

博尔顿和他的同事们发现,无论颗石藻样本获得的,有共同的长期变化的大小所有网站。颗石藻气候敏感,即使是最轻微的改变。这可以推动不同周期的颗石藻形状和大小?

“我们认为什么大小变化的共同驱动程序可能和气候建模与我们合作的同事测试机制,”博尔顿说。

最终,研究人员假设了地球轨道的变化可能在不同周期的颗石藻大小和形状。

地球围绕太阳公转轨道不循环的方式。它有一个椭圆轨道,像一个“椭圆”形状,而不是一个圆。地球的轨道偏离的数量从一个圆是被称为它的离心率;越圆轨道,离心率越低反之亦然。博尔顿解释说,这个轨道的特征不稳定是由于太阳系的复杂性。

”,因为它与其他天体相互作用,地球轨道的形状变得或多或少的椭圆(高或低偏心率)~ 100000年~ 400000年的周期后,”博尔顿说。

当从他们的颗石藻样品分析数据,研究人员发现,地球轨道的节奏的变化反映在颗石藻的大小和形状。因此他们假设这两个之间的联系;这可能会影响地球的气候。

低地球轨道时偏心——这是今天的情况——赤道地区显示季节性变化。“随着偏心率的增加而更加明显季节赤道附近出现,颗石藻分散成许多专门的物种,但集体产生更少的石灰石,”博尔顿说。这些变化生产石灰石改变海洋化学和碳埋藏,反作用于地球的气候。

怎么可能假设被证实了吗?

研究人员强调,这一假设还有待证明,这将要求老标本的研究时期,地球是没有极地冰盖。“我们可以量化的碳酸盐产生的颗石藻气候参数进行比较,”博尔顿解释说。

接下来,该团队将对样本进行分析中新世和上新世(10 - 15百万年前)。“我们将增加我们的语料库的数据通过测量碳同位素的颗石藻揭示更深层的碳奥秘”博尔顿的结论。

当颗石藻积分海洋方解石生产商,他们只是一种浮游植物。目前尚不清楚,在这个阶段,是否其他生物体的组织可能进化证明与偏心率的变化相一致。

克拉拉博尔顿是莫莉坎贝尔博士、高级科学技术网络作家。捷克葡萄牙直播

参考:博福特L,博尔顿CT,萨尔AC, et al。循环进化的浮游植物迫于热带季节性的变化。大自然。2021,601 (7891):79 - 84。doi:10.1038 / s41586 - 021 - 04195 - 7。