Kokolīti: mikroskopiskas krīta plāksnītes, ko rada kokolitoforīdi

Kokolīti — mikroskopiskas krīta plāksnītes, ko rada kokolitoforīdi. Uzzini to lomu krīta nogulumos, evolūcijā un okeānu karbonāta ciklā, sākot pirms 200 miljoniem gadu.

Kokolīti ir mikroskopiskas plāksnītes, kas veido krītu. Tās veido viens no svarīgākajiem eikariošu fitoplanktona organismiem. Tie ir vienšūnu prosti, kuru pilnais nosaukums ir kokolitoforīdi jeb kokolitofori. Kokolītu sfēriskais skelets ir kokosfēra.

Krīts veido lielāko daļu augšējās krītas perioda jūras slāņu, un no 95 % līdz 99 % tā sastāv no kokolītiem - kalcija karbonāta (CaCO3) plāksnēm, ko ražo kokolitoforīdi.

Pirmo reizi kokolītus izpētīja Kristiāns Gotfrīds Ērenbergs (Cristian Gottfried Ehrenberg, 1795-1875), kurš uzskatīja, ka tie ir neorganiski produkti. Tos nosauca par dzīviem organismiem un identificēja kā dzīvu organismu radītos veidojumus Tomass Henrijs Hakslijs (Thomas Henry Huxley), kurš saprata, ka tie ir būtiska iežu, ko mēs saucam par krītu, sastāvdaļa. Stāstu par to, kā sīka šūna ražo savu kokosfēru, ir izstāstījis Vestbriks:

"Mazā kokolītu veidojošā aļģe... ir ģeoloģisks dinamīts, milzīgs spēks, kas palīdz vadīt milzīgu kalcija un karbonāta plūsmu uz okeāna dibenu."

Kokolitofori ir nozīmīgs karbonātu avots dziļjūras nogulumos. Ziemeļaustrumu Atlantijas okeāna pēdējā leduslaikmeta un starpleduslaikmeta cikla (ledus laikmeta) laikā kokolīti siltajos periodos veidoja 70-80 % no kopējā karbonātu daudzuma, bet leduslaikmetu laikā - mazāk.

Kokolīti pirmo reizi parādījās triasa perioda beigās, pirms 200 miljoniem gadu. Interesanti, ka cita sīku aļģu grupa - diatomas - fosiliju liecībās parādās gandrīz tajā pašā laikā. Kokolītu visu laiku kulminācija bija vērojama krīta perioda siltajās iekšzemes un kontinentālā šelfa jūrās. Tām joprojām ir milzīga ekoloģiska un ģeoloģiska nozīme.

Uzbūve un galvenās īpašības

Kokolīti ir saplacinātas, bieži dekorētas kalcija karbonāta (CaCO3) plāksnītes, kas veidojas šūnas iekšienē un vēlāk tiek izvietotas uz ārējās virsmas, veidojot kokosfēru. Tipiska kokolīta izmērs ir daži mikrometri; kokosfēru diametrs parasti svārstās no apmēram 5 līdz 100 μm atkarībā no sugas.

• Veidi: parasti izdala divas galvenās kokolītu grupas — heterokokolitus (daudzveidīgas kristālstruktūras, bieži ražotas diploidajā fāzē) un holokokolitus (sastāv no daudz sīkiem kristāliem, biežāk haploidajā fāzē).
• Struktūra: kokolītam var būt centrāla daļa (citādāk — mucro vai cīpsla) un ārējā vai iekšējā vairoga elementi; kristālu orientācija un morfoloģija ir svarīgs taksonomisks pazīmes.
• Veidošanās vieta: kalcifikācija notiek intracelulāri Golgi aparāta vai membrānā atdalītu vezikulu iekšienē, kur veidojas un organizējas CaCO3 kristāli.

Bioloģija un dzīves cikls

Kokolitofori pieder pie haptofītu grupas un ir vienšūnas fotosintētiskas aļģes. Daudzas sugas izrāda sarežģītu dzīves ciklu ar maiņu starp haploidajām un diploidajām stadijām; šajās fāzēs var atšķirties arī kokolītu veids un struktūra. Dažas populāras mūsdienu sugas ir Emiliania huxleyi un Gephyrocapsa, kuru masveida ziedēšanas periodos okeāna virsma var kļūt gaišāka un ziedēšanu var redzēt pat no kosmosa.

Ekoloģiskā un ģeoloģiskā nozīme

Kokolitofori ir būtisks oglekļa un kalcija karbonāta avots okeānā. Kad šīs šūnas mirst vai to kokosfēras sabrūk, kokolīti noslīd uz dziļjūru un veido ochainus nogulumus — šādi rodas plaši ģeoloģiski slāņi, piemēram, krīts. Tie veicina tā saukto biogēno karbonāta eksportu (carbonate pump) un "ballastē" organisko materiālu, paātrinot tā nogulsnēšanos dziļākos ūdeņos.

Dažas kokolitoforu sugas arī ražo organiskas vielas, piemēram, dimetil sulfoni (DMS), kas var ietekmēt mākoņu veidošanos un, līdz ar to, klimatu.

Jutība pret vides pārmaiņām

Kalcifikācijas process ir atkarīgs no jūras ūdens ķīmijas. Okeāna skābēšanās (ūdens pH samazināšanās) un temperatūras izmaiņas var ietekmēt kokolītu veidošanos — parasti skābākā ūdenī calcifikācija kļūst smagāka, kas var samazināt kokolitoforu produktivitāti vai mainīt sugu sastāvu. Šīs īpašības padara kokolitoforus par svarīgu objektu klimata pārmaiņu pētījumos.

Fosilijas, paleoekoloģija un pētniecības metodes

Fosilie kokolīti ir plaši izmantoti kā biostratigrāfiski indikatori un paleotemperatūras/okeāna ķīmijas rekonstrukcijām. Tie bieži sastopami mikropaleontoloģiskajos izrakumos un nogulumos; krīta nogulumos daudzus miljonus gadu acumērā saskaitāmas triljoniem šādu plāksnīšu (piemēram, Baltais klints pie Doveras ir daļēji veidojies no kokolītiem). Pētījumiem izmanto gaismas un skenējošās elektronmikroskopijas (SEM), ķīmiskās analīzes (izotopu sastāvs), kā arī satelīta novērojumus lai konstatētu ziedēšanas platības.

Mūsdienu piemēri un novērojumi

• Emiliania huxleyi ziedēšanas: šī suga izraisa bieži pamanāmus, plašus ziedēšanas laukumus, kas var mainīt okeāna krāsu un pat būt redzami no kosmosa.
• Nogulumiežu veidošanās: mūsdienu nogulumos kokolītu proporcija var būtiski atšķirties atkarībā no reģiona, sezonas un klimatiskajām tendencēm.

Secinājums

Kokolīti un tos veidojošie kokolitofori ir nelieli, bet ģeoloģiski un ekoloģiski ārkārtīgi nozīmīgi organismi. Tie ne tikai veido lielas daļas jūras nogulumu un akmeņu, ko redzam ģeoloģiskajā ierakstā, bet arī iesaistās globālā oglekļa ciklā un mijiedarbojas ar klimata sistēmu. Turpmākie pētījumi par to biologiju, kalcifikāciju un reakciju uz vides pārmaiņām ir būtiski, lai izprastu nākotnes okeānu reakciju uz klimata izmaiņām un cilvēka ietekmi.

Emiliania huxleyi

Emiliania huxleyi (saīsinājumā Ehux) ir viena no svarīgākajām planktona aļģēm uz planētas. Tā ir visizplatītākā kokolitofora pasaules okeānos. Tā dominē Atlantijas okeāna ziemeļaustrumu daļā, Klusā okeāna ziemeļaustrumu daļā un Vidusjūras austrumu daļā. Tās gigantiskās aļģu ziedēšanas ir viegli saskatāmas satelītattēlos. Šis ziedēšanas dzīvesveids sākās pirms ~ 80 000 līdz 50 000 gadu, un tas iezīmē tā sauktās Ehux Acme zonas sākumu fosilajos ierakstos.

Ehukss ir sastopams tikai salīdzinoši jaunos nogulumos, un tas, iespējams, ir attīstījies pavisam nesen. Ehux pirmo parādīšanos nogulsnēs izmanto kā biostratigrāfisko marķieri. Šī parādīšanās tika datēta ar laiku pirms ~ 270 000 gadiem. Vēlāk Vīvers to datēja ar laiku pirms ~242-268 000 gadiem.

Gaiši zilā/zaļgani zilā krāsa ir Emiliania huxleyi lielā koncentrācijā

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir kokolīti?

J: Kas pirmais izpētīja kokolītus?

J: Kā tika noteikts, ka kokolītus ir izgatavojuši dzīvi organismi?

J: Kādu daļu krīta veido kokolīti?

J: Kad sīkā šūna izveidoja savu pirmo kokosfēru?

J: Kādas citas sīko aļģu grupas pārstāvji parādās fosiliju liecībās aptuveni šajā laikā?

J: Cik liela ir kokolītu loma karbonātu veidošanā dziļjūras nogulumos Atlantijas okeāna ziemeļaustrumu daļas ledāja laikos?

Meklēt pēc burta