Коколити — микроскопични плочки от фитопланктон и източник на креда

Коколити: микроскопични плочки от фитопланктон, които формират кредата — история, биология и ключовата им роля в глобалния карбонатен цикъл и морските седименти.

Коколитите са микроскопичните плочки, които образуват кредата. Те се произвеждат от един от най-важните еукариотни фитопланктони. Това са едноклетъчни протисти, чието пълно наименование е коколитофориди или коколитофори. Сферичният скелет на коколитите е кокосфера. Коколитите обикновено са с размери от няколко микрометра (µm) и се състоят от калцитни кристали (форма на CaCO3), подредени в прецизни мозаечни структури.

Как се образуват и какво представляват

Коколитофоридите синтезират коколити вътре в клетката и ги извеждат към повърхността, където оформят кокосфера — защитна обвивка от множество плочки. Процесът на калцификация е биологично контролиран и води до образуването на фини кристали калциев карбонат. При различните видове и етапи от жизнения цикъл се формират различни типове коколити: например хетерококолити (по-едри, сложни кристали) и холококолити (много дребни, зърнести кристали).

Роля в екосистемата и в геоложките процеси

Коколитофоридите са важни като основни продуценти в морската хранителна мрежа — чрез фотосинтеза те фиксират въглерод и поддържат трофичните вериги. Масовите им размножавания (блумове), например от видове като Emiliania huxleyi, могат да се видят от космоса като големи светли участъци по морската повърхност.

Коколитите допринасят съществено за образуването на карбонатни седименти: морските слоеве от креда са съставени основно от натрупани в екзоморфна форма коколити. Кредата съдържа между 95 % и 99 % коколити — плочки от калциев карбонат (CaCO3), които коколитофоридите произвеждат. Когато тези черупчици се утаят и се концентрират върху океанското дъно, с времето те формират дебели седиментни пластове (напр. добре известните кредни формации като Белите скали на Дувър).

Калогенезата и калцификацията имат и химическо влияние върху въглеродния баланс: реакцията на образуване на CaCO3 намалява общата алкалност и частично освобождава CO2 в морската вода, което прави ролята им в глобалния въглероден цикъл сложна — те и поглъщат биологично CO2 чрез фотосинтеза, и отделят част от него при калцификация.

История на изследванията и фосилни записи

За първи път коколитите са изследвани от Кристиан Готфрид Еренберг (1795–1875), който ги смята за неорганични продукти. Името им е дадено и те са идентифицирани като създадени от живи организми от Томас Хенри Хъксли, който разбира, че те са основна част от скалата, която наричаме креда. Историята за това как малката клетка произвежда своята кокосфера е разказана от Westbroek:

"Малките кокосовидни водорасли... са геоложки динамит, огромна сила, която помага за насочването на огромни потоци калций и карбонат към океанското дъно".

Коколитофорите са основен източник на карбонат в дълбоководните седименти. В североизточната част на Атлантическия океан по време на последния ледниково-междуледников цикъл (ледников период) коколитите съставляват 70–80 % от общия карбонат през топлите периоди и по-малко през ледниковите. За първи път коколитите се появяват в края на триаския период, преди около 200 милиона години, и оттогава остават важен компонент на морските фосилни записи.

Палеонтологично и екологично значение

Поради скоростта на утаяване и чувствителността им към средата, коколитите служат като отлични индикатори при палеоокеанографски реконструкции — използват се за проследяване на промени в температурата, солеността, хранителните условия и циркулацията на океана в миналото. Пикът на коколитите за всички времена е в топлите вътрешни морета и континенталните шелфове през периода креда. Те все още са от огромно екологично и геоложко значение.

Разнообразие, методи на изследване и съвременни наблюдения

• Разнообразие: коколитофоридите включват множество родове и видове (напр. Emiliania, Coccolithus, Calcidiscus), всеки със специфични форми на коколитите.
• Жизнен цикъл: при много видове има смяна на поколенията и различни етапи (полови и безполови форми) с различни типове коколити.
• Методи: изучават се чрез светлинна микроскопия, сканираща електронна микроскопия (SEM), анализи на седиментни ядра, пигментен и молекулярен анализ (ДНК, хлорофили), както и от спътникови наблюдения при масови блумове.
• Съвременни въздействия: измененията в климата и океанската киселинност (повишен CO2) могат да повлияят на калцификацията и разпространението на коколитофоридите, с потенциални последици за морските екосистеми и въглеродния цикъл.

Ключови факти в резюме

• Коколитите са микроскопични калцитни плочки (CaCO3), произвеждани от едноклетъчни фитопланктонни протисти — коколитофоридите.
• Те формират кокосфера около клетката и при утаяване изграждат големи карбонатни седименти като кредата.
• Имат централна роля в морската биогеохимия и в глобалния въглероден цикъл, както и голямо палеонтологично значение.
• Появяват се още в края на триаския и достигат разцвет в кредата; остават важни и днес.

Текущите изследвания продължават да изясняват как климатичните промени и океанската химия ще повлияят на тези дребни, но геоложки и екологично мощни организми.

Emiliania huxleyi

Emiliania huxleyi (накратко Ehux) е едно от най-важните планктонни водорасли на планетата днес. Това е най-разпространеният коколитофор в световния океан. Доминира в североизточната част на Атлантическия океан, в североизточната част на Тихия океан и в източната част на Средиземно море. Неговите гигантски цъфтежи на водорасли се виждат лесно на сателитни снимки. Този цъфтящ начин на живот е започнал преди ~80 000 до 50 000 години и бележи началото на т.нар. зона Ehux Acme във фосилните записи.

Ehux се среща само в сравнително млади седименти и трябва да е еволюирал сравнително скоро. Първата поява на Ehux в седимента се използва като биостратиграфски маркер. Тази поява е датирана преди ~270 000 години. По-късно Уийвър я датира отпреди ~242-268 000 години.

Светлосиният/зеленикав цвят се дължи на високата концентрация на Emiliania huxleyi

Въпроси и отговори

В: Какво представляват коколитите?

В: Кой пръв е изследвал коколитите?

В: Как е установено, че коколитите са направени от живи организми?

В: Какъв процент от кредата се състои от коколити?

В: Кога малката клетка е създала първата си кокосфера?

В: Коя друга група дребни водорасли влиза във фосилните записи по това време?

В: Какъв е приносът на коколитите към карбонатите в дълбоководните седименти по време на ледниковия период в Североизточния Атлантик?

Търсене по буква