Rozřešení (paleo)oceánologické záhady

Paleoceánografové neboli odborníci na procesy v oceánech minulosti mají stopové prvky, zejména barium a stroncium, v oblibě. Používají je jako okno do minulosti, když se snaží rekonstruovat produktivitu oceánů a globální změny klimatu v minulých geologických érách. Dodnes se jen spekulovalo o tom, odkud se bere souvislost mezi těmito usazenými stopovými prvky a produktivitou oceánů. Tento ukazatel je zásadní pro porozumění globálním cyklům CO₂ a historických změn teploty zemské atmosféry.

Studie, publikovaná nedávno týmem českých vědců v odborném časopise mBio, nabízí nové vysvětlení tohoto fenoménu. Podle autorů článku, mezi nimiž je řada specialistů na jednobuněčné organismy a procesy v nich, v tom mají prsty diplonemy, vzdáleně příbuzné například původcům spavé nemoci trypanozomám. Biokrystaly, které nacházíme v jejich buňkách, přesně odpovídají datům, získaných z analýzy sedimentů. “Nevím, zda láska prochází žaludkem, ale biogenní sedimentární horniny určitě,” říká korespondenční autorka studie Jana Pilátová z Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy, která na studii úzce spolupracovala s kolegy z Biologického centra AV ČR v Českých Budějovicích.

Schéma vlivu diplonem na koloběh stopových prvků baria (Ba) a strontia (Sr) v oceánech ==>. Bičíkatí prvoci neboli diplonemy v sobě akumulují Ba a Sr v podobě mikroskopikých krystalů baritu (BaSO₄) a celestitu (SrSO₄). Zooplankton se diplonemami a jinými mikroorganismy živí a nestrávené zbytky projdou jeho trávicím traktem včetně krystalů do fekální pelety. Ty pak klesají na dno, kde mohou dát vznik geologickým vrstvám a sedimentárním horninám. Většina biogenních krystalů baritu a celestitu se však opět rozpustí v nekonečném koloběhu. Čím více mají diplonemy potravy, tím více se množí a také o to více produkují svých krystalů, je to tak vysvětlením korelace Ba/Sr a produktivity oceánů, které se používají pro paleoceánogragické rekonstrukce klimatu. Autor: Jana Pilátová, PřF UK, MFF UK a BC AV ČR

A jaká je vlastně souvislost s cyklem uhlíku v oceánech a usazeninami, které obsahují sloučeniny baria a stroncia? Uhlík fixují organismy, obsahující fotosyntetická barviva, tedy sinice a řasy. Ty jsou konzumovány zooplanktonem nebo odumírají po infekcích bakteriemi a viry. Diplonemy se živí organickými zbytky z primárních producentů a zároveň jsou hyperakumulátory Ba-Sr. Poznání těchto jednobuněčných organismů je pro vědu teprve na svém začátku. Jen nedávno se zjistilo díky velkým sekvenační projektům, kterých se účastnili i čeští vědci, že tito průhlední mikroskopičtí prvoci patří k nejčastějším obyvatelům oceánů a zejména dominují hlubokým vodám, kam slunce už nesvítí (pod 300 m). Desetitisíce druhů tak čekají na své objevení a doslova vynesení na světlo světa.

Dnes již víme, že se diplonemy živí organickou hmotou a bakteriemi. “My jsme navíc zjistili, kdo se živí diplonemami,” vysvětluje jeden z přínosů studie Jana Pilátová. Zooplankton z vody filtruje spolu s ostatní jednobuněčnou kořistí také diplonemy. A ve fekálních peletách, tedy jakémsi “trusu zooplanktonu”, jsou mezi nestrávenými zbytky biokrystaly baritu (BaSO₄) a celestitu (SrSO₄) tvořené diplonemami. Takto dopadnou na dno oceánu a můžou to nakonec dotáhnout až do geologické vrstvy, která se uchová budoucím generacím jako svědek své doby. Odborník, který umí číst takto zanechané stopy, pak dokáže využít tyto stopové prvky jako svědka komplexních procesů, které hýbaly celou planetou. “Čím bohatší atmosféra na CO₂, tím tepleji a tím také více řas v mořích a více fixovaného uhlíku, potažmo i hodně spokojených vypasených diplonem, které mohly přenést i skrze své predátory stopové prvky ke dnu, odkud je pak vykutali geologové,” popisuje souvislosti Jana Pilátová.

Otázkou stále zůstává, proč tito výstřední prvoci tvoří své biokrystaly. Autoři spekulují, že je mohou používat jako potápěči svá závaží pro pohyb v hlubokých vrstvách vodního sloupce oceánů.