Блог

Apr 19, 2024

Различия в химическом составе карбонатов.

Том 13 научных отчетов, номер статьи: 11589 (2023) Цитировать эту статью 861 Доступ 12 Подробности об альтметрических метриках Климатические прогнозы ставят под сомнение будущее выживание каменистых кораллов и

Том 13 научных отчетов, номер статьи: 11589 (2023) Цитировать эту статью

861 Доступов

12 Альтметрика

Подробности о метриках

Поскольку климатические прогнозы ставят под сомнение будущее выживание каменистых кораллов и их доминирование в качестве строителя тропических рифов, крайне важно понять способность кораллов адаптироваться к продолжающемуся изменению климата. Биологическое взаимодействие карбонатной химии коралловой кальцифицирующей жидкости является фундаментальным компонентом оценки реакции кораллов на глобальные угрозы. Экспедиция на Тару в Тихом океане (2016–2018 гг.) предоставила возможность изучить закономерности кальцификации современных кораллов по всему Тихому океану. Керны из колоний крупных родов Porites и Diploasrea были собраны из разных сред для оценки параметров кальцификации долгоживущих рифообразующих кораллов. В масштабе бассейна Тихого океана мы показываем, что оба рода систематически повышают pH кальцифицирующей жидкости и растворяют неорганический углерод для достижения эффективного скелетного осаждения. Однако, в то время как кораллы Porites увеличивают состояние насыщения арагонитом кальцифицирующей жидкости (Ωcf) при более высоких температурах, чтобы повысить их способность к кальцификации, Diploasrea демонстрируют устойчивый гомеостатический Ωcf в пределах тихоокеанского температурного градиента. Таким образом, степень, в которой Diploasrea реагирует на потепление и/или закисление океана, неясна, и заслуживает дальнейшего внимания, полезно или вредно это для будущего выживания этого рода кораллов.

Потепление и закисление океана угрожают здоровью и выживанию тропических коралловых рифов1,2,3. Прогнозы, основанные на возможных будущих климатических сценариях, варьируются от значительного сокращения до полного исчезновения коралловых рифов к 2100 году (Специальный доклад МГЭИК, 2018 г. — «Глобальное потепление на 1,5 °C; Специальный доклад МГЭИК, 2019 г. — Океан и криосфера в изменяющемся климате»). ). За более чем столетие увеличение выбросов антропогенного CO24 и других парниковых газов привело к повышению температуры мелководного океана на 0,3–0,6 °C и снижению pH на ~ 0,1 единицы (т. е. закисление океана, ОА)5. В то же время концентрация карбонат-ионов (CO32−) и состояние насыщения арагонита (Ω) в поверхностном океане снизились на ~ 16%6,7. В зависимости от конкретного сценария выбросов CO28 модели прогнозируют повышение температуры на несколько градусов и дальнейшее снижение pH морской воды (pHsw) на 0,14–0,43 к 21006,9 году. Все это может иметь серьезные последствия для образования арагонита в каменистых кораллах, включая снижение скорости кальцификации и плотности скелета9,10,11,12. Несколько исследований показали, что склерактиновые (арагонитовые) кораллы обладают адаптивной способностью поддерживать кальцификацию в неблагоприятных условиях окружающей среды13,14,15. Они осаждают карбонат кальция биологически контролируемым образом в полуизолированном пространстве, известном как внеклеточная кальцифицирующая жидкость (cf), расположенном между скелетом и каликобластным эпителием16. Кораллы разработали биологические механизмы для активной концентрации растворенного неорганического углерода (DIC) в cf и удаления протонов (т.е. увеличения pHcf по сравнению с окружающей морской водой). Это смещает равновесие DIC в пользу [CO32-], что позволяет кораллу достичь более высоких значений Ωcf. В частности, за счет усиления химического состава карбонатов кораллы достигают уровня насыщения арагонитом в 4–6 раз выше, чем у морской воды15,17,18, что способствует осаждению CaCO3. Более того, недавние внутриколонийные исследования рода Porites показали, что химический состав карбонатов cf меняется в зависимости от сезона, причем такие изменения регулируются сочетанием факторов окружающей среды (например, света, температуры, питательных веществ) и метаболических процессов (например, метаболического углерода в результате симбиотического фотосинтеза). )19,20,21,22,23.

Мы исследовали карбонатный химический состав кальцифицирующей жидкости двух массивных и долгоживущих родов кораллов (Porites и Diploasrea) с целью выявления различий и сходств между таксонами в идентичных климатических и гидрологических условиях. Эти роды кораллов, преобладающие строители рифов Тихого океана24, стали объектом внимания из-за их широкого широтного распространения, долговечности (порядка столетий) и большого потенциала в качестве палеоокеанографических архивов. Хотя известно, что Porites является одним из самых устойчивых кораллов25,26,27, о роде Diploasrea известно меньше относительно его устойчивости к стрессу. В этом исследовании мы сравнили усиление кальцификации и карбонатной химии у кораллов Diploasrea heliopora и Porites из разных сред. Для этого мы проанализировали геохимию скелета и параметры роста 39 колоний Porites (n = 33) и Diploasrea (n = 6), собранных в тропической части Тихого океана во время Тара-Тихоокеанской экспедиции (2016–2018 гг.). Собранные кораллы представляют собой набор кернов, подвергшихся воздействию различных гидрологических условий температуры морской воды (SST: 22,4–29,8 °C), солености (SSS: 31,5–36,1) и карбонатного состава (общая шкала pHsw: 8,01–8,09) (рис. 1, таблица S1, S2). Средний химический состав кальцифицирующей жидкости (pHcf, [CO32-]cf, DICcf, Ωcf) был получен на основе парного изотопа бора (δ11B) и анализа B/Ca образцов кровли керна, соответствующих последним 6 годам роста (2010 г.). –2016; Методы). На основании этих данных мы оценили влияние свойств окружающей морской воды (ТПМ, соленость, карбонатный состав) на состав этих медленнорастущих рифообразующих родов в масштабах Тихоокеанского бассейна.