Kokoliti (kokolitoforidi): definicija, nastanek in geološki pomen

Kokoliti (kokolitoforidi): od mikroskopskih kokosfer do tvorbe krede — definicija, nastanek in njihov ključen geološki pomen v karbonatnih ciklih.

Kokoliti so mikroskopske ploščice iz kalcijevega karbonata (CaCO3), ki jih proizvajajo enocelični evkarionti fitoplankton — kokolitoforidi ali kokolitofore. Vsaka celica je obdana s sferičnim ogrodjem, imenovanim kokosfera, sestavljeno iz mnogih posameznih kokolitov.

Zgradba in nastanek kokolitov

Kokoliti so običajno le nekaj mikrometrov veliki in so sestavljeni pretežno iz kristalnega kalcita. Nastajajo intracelularno v specializiranih membranah (Golgievega izvora), kjer se oblikujejo drobni kalcitni kristali. Po oblikovanju jih celica izloči na površje in jih razporedi v pregrado kokosfere. Obstajata dve glavni morfološki vrsti kokolitov:

• heterokokolit (heterococcolith) — večji, kompleksni kokoliti, običajno proizvedeni v diploidni fazi življenjskega cikla;
• holokokolit (holococcolith) — manjši, sestavljeni iz zelo majhnih enakih kristalov, pogosto v haploidni fazi.

Mnoge vrste kokolitoforid izmenjujejo haploidno in diploidno fazo, pri čemer vsaka faza lahko proizvaja drugačen tip kokolitov. Proces tvorbe je genetsko in okoljsko reguliran — svetloba, temperatura in koncentracija ogljikovega dioksida vplivajo na intenzivnost kalcifikacije.

Ekološki pomen

Kokolitofori so pomembni primarni proizvajalci v oceanih. S fotosintezo proizvedejo organske snovi in hkrati kalcificirajo, zato so ključni v globalnem ciklu ogljika. Njihova kalcifikacija premika anorganski ogljik iz vodne kolone v trdno obliko, ki lahko sedimentira na morsko dno. Kot je zbrano v opisu Westbroek:

"Majhna alga, ki ustvarja kokolite, je geološki dinamit, ki pomaga usmerjati velike tokove kalcija in karbonata proti oceanskemu dnu."

Nekatere vrste (na primer masovno razširjena Emiliania huxleyi) tvorijo velike cvetenja, ki so vidna iz satelita. Kokolitofori so tudi vir dimetil sulfida (DMS), plina, ki vpliva na nastanek oblakov in s tem na klimo. Hkrati so občutljivi na oceansko zakisljevanje — povišana koncentracija CO2 zmanjša pH in lahko zmanjšuje hitrost kalcifikacije ter spreminja sestavo skupnosti.

Geološki pomen in fosilni zapis

Kokolitofori puščajo obilen fosilni zapis v obliki kokolitov, ki so odporni, dokler se ne raztopijo v kislih pogojih. Kokoliti se prvič pojavijo ob koncu triasa, pred približno 200 milijoni let, in so od takrat stalni sestavni del morskih sedimentov. Zanimivo je, da se skoraj istočasno v fosilni zapis vpiše še ena skupina drobnih alg, diatomejke.

V obdobju krede so kokoliti dosegli svoj maksimum — v toplih celinskih morjih in na celinskega šelfa je nastal obsežen depozit kokolitov. Kreda kot kamnina je v mnogih plasteh zgornje krede skoraj v celoti sestavljena iz kokolitov: pogosto 95–99 % sedimenta predstavljajo drobne zrnca kalcijevega karbonata, proizvedena s strani kokolitoforid. Znana znamenita močvirna ali peščena plast kreda (na primer Bele pečine Doverja) je posledica takih bioloških kopičišč.

Kokoliti so pomembni tudi v stratigrafiji in paleoceanografiji: spremembe vrstnega sestava in morfologije v fosilnem zapisu pomagajo rekonstruirati pretekle oceanske temperature, plitvost morja, hranilne razmere in stopnjo zakisljevanja. Kemijska sestava kokolitov (izotopi O in C, razmerja elementov) se uporablja kot geokemični proxy za staranje okoljskih razmer.

Zgodovina odkritja in taksonomija

Kokolite je prvi raziskal Cristian Gottfried Ehrenberg (1795–1875), ki jih je sprva razlagal kot anorganske produkte. Kasneje je Thomas Henry Huxley kokolite poimenoval in dokazal, da jih proizvajajo živi organizmi ter da so pomemben gradnik kamnine, imenovane kreda. Sistematična taksonomija kokolitoforid je kompleksna in se nenehno posodablja z molekularnimi metodami; skupina obsega več rodov in vrst z različno ekologijo in življenjskimi cikli.

Sodobni izzivi in pomen za prihodnost

Spreminjanje podnebja, zvišanje temperature morske vode in ocene zakisljevanje ogrožajo sposobnost kokolitoforid za kalcifikacijo in lahko spremenijo njihovo geografsko porazdelitev. Ker so pomemben člen v biološkem črpalku ogljika, spremembe v njihovem številu ali stopnji kalcifikacije vplivajo na globalne tokove ogljika in hranil. Razumevanje njihove biologije, odzivov na okoljske spremembe ter vloge v sedimentaciji je zato pomembno tako za ekologijo oceanov kot za geologijo in klimatske študije.

Kokolitofori torej ostajajo ključni mikroorganizmi: majhni v velikosti, a veliki v vplivu — od vpliva na lokalne biokemijske cikle do gradnje obsežnih geoloških plasti, ki beležijo zgodovino Zemljinega oceana.

Emiliania huxleyi

Emiliania huxleyi (krajše Ehux) je ena najpomembnejših planktonskih alg na današnjem planetu. Je najpogostejša kokolitofora v svetovnih oceanih. Prevladuje v severovzhodnem Atlantiku, severovzhodnem Pacifiku in vzhodnem Sredozemlju. Njeno velikansko cvetenje alg je zlahka vidno na satelitskih posnetkih. Ta cvetoči način življenja se je začel pred ~80.000 do 50.000 leti in v fosilnem zapisu označuje začetek tako imenovane cone Ehux Acme.

Ehux se pojavlja le v razmeroma mladih sedimentih in se je moral razviti pred kratkim. Prvi pojav Ehuxa v sedimentu se uporablja kot biostratigrafski označevalec. Ta pojav je bil datiran na obdobje pred ~270.000 leti. Pozneje ga je Weaver datiral na obdobje pred ~242-268.000 leti.

Svetlo modra/zelenkasta barva je posledica visoke koncentracije Emiliania huxleyi

Vprašanja in odgovori

V: Kaj so kokoliti?

V: Kdo je prvi raziskal kokolite?

V: Kako je bilo ugotovljeno, da so kokolite izdelali živi organizmi?

V: Kolikšen odstotek krede sestavljajo kokoliti?

V: Kdaj je majhna celica ustvarila svojo prvo kokosfero?

V: Katera druga skupina drobnih alg se je v tem času vpisala v fosilni zapis?

V: Koliko kokoliti prispevajo h karbonatu v globokomorskih sedimentih v času poledenitev v severovzhodnem Atlantiku?

Išči po črki