Růst skořápky v ústí řek - Shell growth in estuaries
| Část seriálu souvisejícího s |
| Biomineralizace |
|---|
 |
Růst mušlí v ústí řek je aspekt mořské biologie , který přilákal řadu vědeckých výzkumných studií. Mnoho skupin mořských organismů produkuje kalcifikované exoskeletony , běžně známé jako skořápky , tvrdé struktury uhličitanu vápenatého, na které se organismy spoléhají pro různé specializované strukturální a obranné účely. Rychlost, s jakou se tyto skořápky tvoří, je do značné míry ovlivněna fyzikálními a chemickými vlastnostmi vody, ve které tyto organismy žijí. Ústí řek jsou dynamická stanoviště, která vystavují své obyvatele širokému spektru rychle se měnících fyzikálních podmínek a zveličují rozdíly ve fyzikálních a chemických vlastnostech vody.
Ústí řek mají velké rozdíly v slanosti , od zcela čerstvé vody proti proudu až po plně mořskou vodu na hranici oceánu. Systémy ústí řek také zaznamenávají denní, přílivové a sezónní výkyvy teploty, které ovlivňují mnoho chemických vlastností vody a zase ovlivňují metabolické a kalcifikační procesy organismů produkujících skořápky. Teplota a slanost ovlivňují uhličitanovou rovnováhu vody, což ovlivňuje rovnováhu uhličitanů, rozpustnost uhličitanu vápenatého a stavy nasycení kalcitu a aragonitu . Tyto slapové vlivy a mělké vody ústí znamená, že v ústí řek organismy vyskytnout při velkých změnách teploty, obsahu soli a další aspekty chemie vody; díky těmto výkyvům je stanoviště v ústí řek ideální pro studium vlivu měnících se fyzikálních a chemických podmínek na procesy, jako je depozice ulit. Měnící se podmínky v ústí řek a pobřežních oblastech jsou obzvláště důležité pro lidské zájmy, protože v těchto lokalitách dochází k přibližně 50% celosvětové kalcifikace a 90% úlovků ryb.
Podstatnou částí větších mořských kalcifikujících organismů jsou měkkýši : mlži , plži a chitony . Cnidariáni, jako jsou korály , ostnokožci, jako jsou mořští ježci , a členovci, jako jsou korýše, také produkují skořápky v pobřežních ekosystémech . Většina z těchto skupin je bentická a žije na tvrdých nebo měkkých substrátech na dně ústí. Některé jsou připevněny, jako barnacles nebo korály; někteří se pohybují na povrchu jako ježci nebo plži; a někteří žijí uvnitř sedimentu, jako většina druhů mlžů.
Minutové pelagické druhy ve kmeni Foraminifera a Radiolaria také produkují ozdobné vápnité kostry. Mnoho bentických měkkýšů má planktonní larvy zvané veligery, které mají vápnité skořápky, a tyto larvy jsou obzvláště citlivé na změny chemie vody; jejich skořápky jsou tak tenké, že malé změny pH mohou mít velký dopad na jejich schopnost přežít. Některé holoplankton (organismy, které jsou planktonické po celý svůj život) mají také vápnité kostry a jsou ještě náchylnější k nepříznivým podmínkám ukládání skořápky, protože celý život tráví ve vodním sloupci .
Podrobnosti o použití uhličitanu
Existuje několik variant koster uhličitanu vápenatého (CaCO 3 ), včetně dvou různých krystalických forem, kalcitu a aragonitu, a také dalších prvků, které se mohou začlenit do minerální matrice a změnit její vlastnosti. Kalcit je hexagonální forma CaCO 3, která je měkčí a méně hustá než aragonit , který má kosočtverečnou formu . Kalcit je stabilnější forma CaCO 3 a je méně rozpustný ve vodě za standardní teploty a tlaku než aragonit, s produktovou konstantou rozpustnosti (K sp ) 10 - 8,48 ve srovnání s 10 - 8,28 pro aragonit. To znamená, že větší podíl aragonitu se rozpustí ve vodě a vytvoří ionty vápníku (Ca 2+ ) a uhličitanu (CO 3 2− ). Množství hořčíku (Mg) zabudovaného do minerální matrice během ukládání uhličitanu vápenatého může také změnit vlastnosti pláště, protože hořčík inhibuje ukládání vápníku tím, že inhibuje nukleaci kalcitu a aragonitu. Kostry s významným množstvím hořčíku zabudovaného do matrice (více než 12%) jsou rozpustnější, takže přítomnost tohoto minerálu může negativně ovlivnit trvanlivost skořápky, a proto některé organismy odstraňují hořčík z vody během procesu kalcifikace.
Ovlivňující faktory
Dostupnost potravy může změnit vzorce růstu skořápky, stejně jako chemická narážky predátorů, které způsobují, že škeble , hlemýždi a ústřice produkují tlustší skořápky. Výroba silnějších skořápek jako ochrany zahrnuje náklady, včetně energetických nákladů na kalcifikaci, omezení somatického růstu a snížení rychlosti růstu, pokud jde o délku skořápky. Aby se minimalizovaly významné energetické náklady na tvorbu skořápky, několik kalcifikujících druhů snižuje produkci skořápky tím, že produkuje porézní skořápky nebo trny a hřebeny jako ekonomičtější formy obrany predátorů.
Teplota a slanost také ovlivňují růst skořápky změnou organických procesů, včetně metabolismu a začlenění hořčíku (Mg) do skořápky , stejně jako chemie vody, pokud jde o rozpustnost uhličitanu vápenatého , stavy nasycení CaCO 3 , párování iontů , zásaditost a rovnováhu uhličitanu . To je obzvláště důležité v ústí řek, kde se slanost pohybuje v rozmezí od 0 do 35, a další vlastnosti vody, jako je teplota a složení živin, se také během přechodu ze sladké říční vody na slanou oceánskou vodu značně liší. Kyselost (pH) a stavy nasycení uhličitany také dosahují extrémů v systémech ústí řek, což z těchto stanovišť dělá přirozené testovací pole pro dopady chemických změn na kalcifikaci vylupovaných organismů.
Uhličitan a depozice skořápky
Míra kalcifikace do značné míry souvisí s množstvím dostupných uhličitanových (CO 3 2 - ) iontů ve vodě a to souvisí s relativním množstvím (a reakcemi mezi) různých typů uhličitanu. Oxid uhličitý z atmosféry a z dýchání zvířat v ústí řek a mořském prostředí rychle reaguje ve vodě za vzniku kyseliny uhličité , H 2 CO 3 . Kyselina uhličitá se poté disociuje na hydrogenuhličitan (HCO 3 - ) a uvolňuje vodíkové ionty a rovnovážná konstanta pro tuto rovnici se označuje jako K 1 . Bikarbonát disociuje na uhličitan (CO 3 2− ) a uvolňuje další vodíkový iont (H + ) s rovnovážnou konstantou známou jako K 2 . Rovnovážné konstanty se vztahují k poměru produktů k reaktantům produkovaným při těchto reakcích, takže konstanty K1 a K2 určují relativní množství různých uhličitanových sloučenin ve vodě.
H 2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 - K 1 = ([H + ] x [HCO 3 - ]) / [H 2 CO 3 ]
HCO 3 - ↔ H + + CO 3 2− K 2 = ([H + ] x [CO 3 2− ]) / [HCO 3 - ]
Vzhledem k tomu, že zásaditost nebo kapacita pufrování kyselin, vody je regulována počtem vodíkových iontů, které může kation přijmout, jsou hlavními složkami zásaditosti uhličitan (může přijímat 2 H + ) a hydrogenuhličitan (může přijímat 1 H + ). ústí řek a námořní systémy. Jelikož kyselé podmínky podporují rozpouštění skořápky, alkalita vody pozitivně koreluje s depozicí skořápky, zejména v oblastech ústí řek, kde dochází k velkým výkyvům pH . Na základě uhličitanových rovnovážných rovnic vede zvýšení K 2 k vyšším hladinám dostupného uhličitanu a výslednému potenciálnímu zvýšení kalcifikačních rychlostí. Hodnoty K 1 a K 2 mohou být ovlivněny několika různými fyzikálními faktory, včetně teploty, slanosti a tlaku, takže organismy na různých stanovištích se mohou setkat s různými rovnovážnými podmínkami. Mnoho z těchto stejných faktorů ovlivňuje rozpustnost uhličitanu vápenatého, přičemž konstanta produktu rozpustnosti Ksp je vyjádřena jako koncentrace rozpuštěných iontů vápníku a uhličitanu v rovnováze: K sp = [Ca 2+ ] [CO 3 2− ]. Proto zvýšení K sp na základě rozdílů v teplotě nebo tlaku nebo zvýšení zdánlivé konstanty rozpustnosti K ' sp v důsledku slanosti nebo změn pH znamená, že uhličitan vápenatý je rozpustnější. Zvýšená rozpustnost CaCO 3 znesnadňuje depozici skořápky, což má negativní dopad na proces kalcifikace.
Stav nasycení uhličitanu vápenatého má také silný vliv na depozici skořápky, ke kalcifikaci dochází pouze při nasycení nebo přesycení vody CaCO 3 , podle vzorce: Ω = [CO 3 2− ] [Ca 2+ ] / K ' sp . Vyšší stavy nasycení znamenají vyšší koncentrace uhličitanu a vápníku ve vztahu k rozpustnosti uhličitanu vápenatého, což podporuje depozici skořápky. Obě formy CaCO 3 mají různé stavy nasycení, přičemž rozpustnější aragonit vykazuje nižší stav nasycení než kalcit . Vzhledem k tomu, že aragonit je rozpustnější než kalcit a rozpustnost se zvyšuje s tlakem, je hloubka, v níž je oceán podesycen aragonitem (hloubka kompenzace aragonitu), mělčí než hloubka, ve které je podesycen kalcitem (hloubka kompenzace kalcitu). Výsledkem je, že organismy na bázi aragonitu žijí v mělčích prostředích. Míra kalcifikace se při úrovních nasycení nad 300% příliš nemění. Protože stav nasycení může být ovlivněn jak rozpustností, tak koncentrací uhličitanových iontů, může být silně ovlivněn faktory prostředí, jako je teplota a slanost.
Vliv teploty na kalcifikaci
Teplota vody se na sezónním základě značně liší v polárních a mírných stanovištích, což vyvolává metabolické změny v organismech vystavených těmto podmínkám. Sezónní výkyvy teplot jsou v ústí řek ještě drastickější než v otevřeném oceánu kvůli velké ploše mělké vody a rozdílné teplotě vody oceánu a řeky. Během léta jsou řeky často teplejší než oceán, takže v ústí dochází k gradientu klesající teploty směrem k oceánu. To se v zimě přepíná, přičemž oceánské vody jsou mnohem teplejší než říční a vytvářejí opačný teplotní gradient. Teplota se mění také ve větším časovém měřítku, přičemž předpovídané změny teploty pomalu zvyšují zdroje sladké i mořské vody (i když s různou rychlostí), což dále zvyšuje dopad, který má teplota na procesy ukládání skořápky v prostředích ústí řek.
Produkt rozpustnosti
Teplota má silný účinek na konstanty produktu rozpustnosti jak pro kalcit, tak pro aragonit, s přibližně 20% poklesem K'sp z 0 na 25 ° C. Konstanty nižší rozpustnosti pro kalcit a aragonit se zvýšenou teplotou mají pozitivní dopad na srážení a depozici uhličitanu vápenatého, což usnadňuje kalcifikujícím organizmům výrobu skořápek ve vodě se sníženou rozpustností uhličitanu vápenatého. Teplota může také ovlivnit poměr kalcit: aragonit, protože rychlost srážek aragonitu je silněji vázána na teplotu, přičemž srážení aragonitu dominuje nad 6 ° C.
Stav nasycení
Teplota má také velký vliv na stav nasycení druhů uhličitanu vápenatého, protože úroveň nerovnováhy (stupeň nasycení) silně ovlivňuje reakční rychlosti . Comeau a kol. poukazují na to, že chladná místa, jako je Arktida, vykazují nejdramatičtější poklesy stavu nasycení aragonitu (Ω) souvisejícího se změnou klimatu . To postihuje zejména ptakopody, protože mají tenké skořápky aragonitu a jsou dominantními druhy planktonu ve studených arktických vodách. Existuje pozitivní korelace mezi teplotou a stavem nasycení kalcitu u východní ústřice Crassostrea virginica , která produkuje skořápku primárně složenou z kalcitu. Zatímco ústřice jsou bentické a používají kalcit místo aragonitu (jako pteropody), stále existuje jasný nárůst jak úrovně nasycení kalcitem, tak rychlosti kalcifikace ústřic při vyšších teplotách.
Kromě ovlivnění stavu rozpustnosti a nasycení kalcitu a aragonitu může teplota změnit složení skořápky nebo kalcifikovaných koster, zejména ovlivnění začlenění hořčíku (Mg) do minerální matrice. Obsah hořčíku v karbonátových kostrách (jako MgCO 3 ) se zvyšuje s teplotou, což vysvětluje třetinu variace v poměrech Mg: Ca v mořské hvězdě . To je důležité, protože, když více než 8-12% z kostry vápence-ovládal se skládá z uhličitanu hořečnatovápenatého 3 , plášťový materiál je rozpustnější než aragonit. V důsledku pozitivní korelace mezi teplotou a obsahem Mg mají organismy, které žijí v chladnějším prostředí, jako je hluboké moře a vysoké zeměpisné šířky, nižší procento MgCO 3 zabudované do svých skořápek.
I malé změny teploty, jako jsou ty, které předpovídají scénáře globálního oteplování, mohou ovlivnit poměry Mg: Ca, protože foraminiferan Ammonia tepida zvyšuje svůj poměr Mg: Ca o 4 - 5% na stupeň zvýšení teploty. Tato odezva se neomezuje pouze na zvířata nebo druhy na otevřeném oceánu, protože řasy crustose coralline také zvyšují jejich začlenění hořčíku, a tedy i jejich rozpustnost při zvýšených teplotách.
Depozice skořápky
Mezi účinkem, který má teplota na poměry Mg: Ca, jakož i na rozpustnost a stav nasycení kalcitu a aragonitu, je zřejmé, že krátkodobé nebo dlouhodobé kolísání teploty může ovlivnit depozici uhličitanu vápenatého změnou chemie mořské vody. Dopad těchto teplotních chemických změn na depozici skořápky byl opakovaně prokázán u široké škály organismů, které obývají ústí řek a pobřežní systémy, což zdůrazňuje kumulativní účinek všech faktorů ovlivněných teplotou.
Modrá slávka Mytilus edulis je hlavním obyvatelem vesmíru na tvrdých substrátech na východním pobřeží Severní Ameriky a na západním pobřeží Evropy a míra kalcifikace tohoto druhu se zvyšuje s rostoucí teplotou až pětkrát. Bylo také prokázáno, že ústřice východní a řasy crustose coralline zvyšují svou kalcifikaci se zvýšenou teplotou, i když to může mít různé účinky na morfologii organismu.
Schone a kol. (2006) zjistili, že treska Chthamalus fissus a slávka Mytella guyanensis vykázaly vyšší rychlosti prodloužení skořápky při vyšší teplotě, přičemž více než 50% této variability růstu skořápky bylo vysvětleno teplotními změnami. Cowry (a mořský šnek ) Monetaria mezikruží zobrazena pozitivní korelaci mezi mořské povrchové teplotě (SST) a tloušťce kalusu, vnější povrch mladistvých skořepin.
Dravý přílivový hlemýžď Nucella lapillus také vyvíjí tlustší skořápky v teplejším podnebí, pravděpodobně kvůli omezením kalcifikace ve studené vodě. Škeble škeble vykazují vyšší rychlost růstu a produkují tlustší skořápky, více trnů a více zdobení skořápky v teplejších lokalitách s nízkou šířkou, což opět zdůrazňuje zesílení kalcifikace v důsledku teplejší vody a odpovídajících chemických změn.
Krátkodobé změny v rychlosti kalcifikace a růstu skořápky popsané výše uvedenými studiemi jsou založeny na experimentálním zvýšení teploty nebo zeměpisných šířkových teplotních gradientech, ale dlouhodobý teplotní trend může také ovlivnit růst skořápky. Sklerochronologie může rekonstruovat historická teplotní data z růstových přírůstků ve skořápkách mnoha kalcifikujících organismů na základě různých rychlostí růstu při různých teplotách. Viditelné markery pro tyto růstové přírůstky jsou podobné růstovým prstencům a jsou také přítomny ve fosilních skořápkách, což vědcům umožňuje zjistit, že škeble jako Phacosoma balticum a Ruditapes philippinarum rostly nejrychleji v dobách teplejšího podnebí.
Vliv slanosti na kalcifikaci
Slanost označuje „slanost“ vody. V oceánografii a mořské biologii se tradičně vyjadřuje slanost ne jako procento, ale jako permille (části na tisíc) ( ‰ ), což je přibližně gramy soli na kilogram roztoku . Slanost se v ústí řek mění ještě více než teplota, pohybuje se od nuly do 35, často na relativně krátké vzdálenosti. Dokonce i organismy na stejném místě prožívají s přílivem a odlivem široké výkyvy slanosti , které je vystavují velmi odlišným vodním masám s chemickými vlastnostmi, které poskytují různé úrovně podpory pro procesy kalcifikace. Dokonce i v jediném ústí může být jednotlivý druh vystaven různým podmínkám ukládání skořápky, což má za následek různé vzorce růstu v důsledku změn ve chemii vody a výsledných rychlostech kalcifikace.
Poměry hořčíku a vápníku
Slanost vykazuje pozitivní korelaci s poměry hořčík : vápník (Mg: Ca), i když vykazuje jen asi poloviční vliv jako teplota. Salinita v některých systémech může představovat asi 25% odchylek v poměrech Mg: Ca, přičemž 32% je vysvětleno teplotou, ale tyto změny vyvolané slaností v zabudování MgCO 3 do obalu nejsou způsobeny rozdíly v dostupném hořčíku. Místo toho v planktonových foraminiferanech mohou změny slanosti bránit vnitřním mechanismům odstraňování hořčíku před kalcifikací. Předpokládá se, že foraminiferany produkují kalcifikační vakuoly, které transportují kapsy mořské vody do místa kalcifikace a mění složení mořské vody a odstraňují hořčík, což je proces, který může být přerušen vysokou úrovní slanosti. Obsah soli může také ovlivnit rozpustnost CaCO 3 , jak je znázorněno následujícími vzorci týkajících teploty (T) a slanost (S) na K‘ sp , zdánlivé konstanty rozpustnosti produktu pro CaCO 3 .
K ' sp (kalcit) = (0,1614 + 0,05225 S - 0,0063 T) x 10 - 6
K ' sp (aragonit) = (0,5115 + 0,05225 S - 0,0063 T) x 10 −6
Tyto rovnice ukazují, že teplotní zobrazuje negativní vztah s K'sp, zatímco slanosti ukazuje pozitivní vztah s K‘ sp (vápenec a aragonit). Sklon těchto linií je stejný, pouze se mění zachycení u různých druhů uhličitanů, což zdůrazňuje, že při standardní teplotě a tlaku je aragonit rozpustnější než kalcit. Mucci představil složitější rovnice týkající se teploty a slanosti s K'sp , ale objeví se stejný obecný vzorec.
Zvyšující se rozpustnost CaCO 3 se slaností naznačuje, že organismy ve více mořských prostředích by měly potíže s usazováním materiálu skořápky, pokud by tento faktor byl jediný ovlivňující tvorbu skořápky. Zdánlivý produkt rozpustnosti je vázán na slanost kvůli iontové síle roztoku a tvorbě iontových párů kation-uhličitanů, které snižují množství uhličitanových iontů, které jsou ve vodě k dispozici. To odpovídá odstranění produktů z rovnice pro rozpuštění CaCO 3 ve vodě (CaCO 3 ↔ Ca 2+ + CO 3 2− ), což usnadňuje dopřednou reakci a podporuje rozpuštění uhličitanu vápenatého. To má za následek zdánlivý produkt rozpustnosti pro CaCO 3, který je 193krát vyšší v mořské vodě 35 ‰ než v destilované vodě.
Stav nasycení
Slanost má jiný účinek na stav nasycení kalcitu a aragonitu, což způsobuje zvýšení těchto hodnot a koncentrací vápníku s vyšší slaností, což podporuje srážení uhličitanu vápenatého. Jak alkalita, tak kapacita kyselého pufru, a stav nasycení CaCO 3 se zvyšují se slaností, což může pomoci organizmům v ústí řek překonat výkyvy pH, které by jinak mohly negativně ovlivnit tvorbu skořápky. Říční vody v některých ústí řek jsou však přesyceny uhličitanem vápenatým, zatímco smíšená voda v ústí řek je přesycená kvůli nízkému pH, které je výsledkem dýchání. Vysoce eutrofní ústí podporují velká množství planktonických a bentických zvířat, která konzumují kyslík a produkují oxid uhličitý, což snižuje pH vod v ústí řek a množství volného uhličitanu. Proto, i když vyšší slanost může způsobit zvýšené stavy nasycení kalcitu a aragonitu, existuje v tomto systému mnoho dalších faktorů, které ovlivňují depozici organismů v ústí řek.
Depozice skořápky
Všechny tyto aspekty ukládání skořápky jsou ovlivněny slaností různými způsoby, takže je užitečné zkoumat celkový dopad, který má slanost na rychlost kalcifikace a tvorbu skořápky v organismech v ústí řek, zejména ve spojení s teplotou, která také ovlivňuje kalcifikaci. Kosti a šupiny ryb jsou silně kalcifikované a tyto části arktických ryb jsou zhruba z poloviny kalcifikované (27% anorganický materiál) oproti rybám v mírném (33%) a tropickém (50%) prostředí. Bentická modrá slávka Mytilus edulis také vykázala zvýšení rychlosti kalcifikace se slaností, přičemž rychlost kalcifikace byla až 5krát vyšší při 37 ‰ než 15 ‰.
U ústřic v zálivu Chesapeake Bay nemá slanost vliv na kalcifikaci při vysoké teplotě (30 ° C), ale významně zvyšuje kalcifikaci při nižší teplotě (20 ° C). U řas Crustose Coralline Phymatolithon calcareum vykazovala teplota a slanost aditivní účinek, protože oba tyto faktory zvýšily celkovou rychlost kalcifikace této inkrustující řasy . Hrubý účinek slanosti na kalcifikaci je do značné míry pozitivní, o čemž svědčí pozitivní dopad slanosti na rychlost kalcifikace u různých skupin druhů. To je pravděpodobně důsledek zvýšené alkality a stavu nasycení uhličitanem vápenatým se slaností, které společně snižují volné ionty vodíku a zvyšují volné ionty uhličitanu ve vodě. Vyšší zásaditost v mořských vodách je obzvláště důležitá, protože oxid uhličitý produkovaný dýcháním v ústí řek může snížit pH, což snižuje stavy nasycení kalcitu a aragonitu a může způsobit rozpouštění CaCO 3 . Kvůli nižší slanosti v čerstvějších částech ústí řek je zásaditost nižší, což zvyšuje náchylnost organismů v ústí řek k rozpouštění uhličitanu vápenatého v důsledku nízkého pH. Zvýšení slanosti a teploty může působit proti nepříznivému dopadu pH na rychlost kalcifikace, protože zvyšuje stavy nasycení kalcitu a aragonitu a obecně usnadňuje příznivější podmínky pro růst skořápky.
Budoucí změny
Růst skořápky a rychlost kalcifikace jsou kumulativním výsledkem dopadů teploty a slanosti na chemii vody a organismy, jako jsou metabolismus a dýchání. Bylo zjištěno, že teplota a slanost ovlivňují rovnováhu uhličitanové rovnováhy, rozpustnost a stav nasycení kalcitu a aragonitu, jakož i množství hořčíku, které se dostane do minerální matrice skořápky. Všechny tyto faktory společně vytvářejí čistou míru kalcifikace, která je pozorována za různých fyzikálních a environmentálních podmínek. Organismy z mnoha kmenů produkují kostry uhličitanu vápenatého, takže procesy v organismu se velmi liší, ale vliv fyzikálních podmínek na chemii vody ovlivňuje všechny kalcifikující organismy. Vzhledem k tomu, že tyto podmínky jsou v ústí řek dynamické, slouží jako ideální testovací prostředí pro vyvozování závěrů o budoucích posunech rychlostí kalcifikace na základě změn ve chemii vody se změnou klimatu.
Klimatická změna
S měnícím se podnebím se v mnoha oblastech předpokládá nárůst srážek, což bude mít za následek vyšší průtoky řek do prostředí ústí řek. Ve velkých ústí řek, jako je zátoka Chesapeake, by to mohlo mít za následek rozsáhlé snížení slanosti na stovkách kilometrů čtverečních stanovišť a způsobit snížení alkality a stavů nasycení CaCO 3 , což by snížilo míru kalcifikace v postižených stanovištích. Nižší zásaditost a zvýšená dostupnost živin z odtoku zvýší biologickou aktivitu, produkuje oxid uhličitý a tím snižuje pH těchto prostředí. To by mohlo být ještě umocněno znečištěním, které by mohlo učinit prostředí v ústí řek ještě eutrofnějšími , což by negativně ovlivnilo růst skořápky, protože kyselější podmínky upřednostňují rozpouštění skořápky. To však může být zmírněno zvýšenou teplotou v důsledku globálního oteplování, protože zvýšená teplota má za následek nižší rozpustnost a vyšší stavy nasycení pro kalcit a aragonit, což usnadňuje srážení CaCO 3 a tvorbu skořápky. Pokud jsou tedy organismy schopné se přizpůsobit nebo aklimatizovat na zvýšenou teplotu z hlediska fyziologie, bude voda s vyšší teplotou příznivější pro produkci skořápky než současná teplota vody, alespoň v mírných oblastech.
Míra kalcifikace
Omezujícím faktorem v depozici skořápky může být stav nasycení , zejména pro aragonit, který je rozpustnější a méně stabilní formou CaCO3 než kalcit. V roce 1998 byl průměrný globální stav nasycení aragonitů 390%, což je rozmezí, které se běžně vyskytovalo od poslední doby ledové, a procento, nad nímž míra kalcifikace plató platila. Existuje však strmý pokles rychlosti kalcifikace se stavem nasycení aragonitu pod 380%, přičemž trojnásobný pokles kalcifikace doprovází pokles na nasycení 98%. Do roku 2100 pCO 2 z 560 a pokles pH na 7,93 (celosvětový průměr oceánu) sníží stav nasycení na 293%, což pravděpodobně nezpůsobí pokles kalcifikace. V následujících 100–200 letech může dojít ke zvýšení pCO 2 na 1 000, poklesu pH na 7,71 a poklesu stavu nasycení aragonitu na 192, což by mělo za následek 14% pokles rychlosti kalcifikace na základě tohoto samotného. To by mohlo být zhoršeno nízkou slaností z vyšších srážek v ústí řek, ale mohlo by to být také zmírněno zvýšenou teplotou, která by mohla zvýšit rychlost kalcifikace. Interakce mezi pH, teplotou a slaností v ústí řek a ve světovém oceánu povede k rychlosti kalcifikace a určí budoucí seskupení druhů na základě náchylnosti k této změně.
Jedním z problémů počítání se zvýšenou teplotou, která má působit proti účinkům okyselení na rychlost kalcifikace, je vztah mezi teplotou a poměry Mg: Ca, protože vyšší teplota vede k vyššímu množství hořčíku zabudovaného do skořepinové matrice. Mušle s vyššími poměry Mg: Ca jsou rozpustnější, takže budoucí podmínky mohou být silně ovlivněny i na organismy s kostry primárně kalcitovými (méně rozpustnými než aragonit).
Viz také
- Škeble
- Krunýř
- Exoskeleton
- Plži
- Mořská biogenní kalcifikace
- Mineralizované tkáně
- Měkkýš
- Mušle
- Test (biologie)
Reference
Citace
Bibliografie
- Morse, JW; Mackenzie, FT (1990), Geochemistry of Sedimentate Carbonates , Elsevier