Ключи к палеоклимату в крошечных окаменелостях

Новое понимание динамики роста микроскопических морских организмов может помочь сделать изучение климата Земли, как современного, так и доисторического, более точным.

В новом исследовании, проведенном в сотрудничестве между EPFL и Институтом Альфреда Вегенера, ученые предложили новое объяснение того, как фораминиферы — одноклеточные морские организмы — усваивают элементы для построения своих раковин. Это дает климатологам лучшее понимание одного из распространенных инструментов для изучения истории климата Земли. Результаты были опубликованы в журнале Biogeosciences в конце октября и отмечены в выпуске Science от 22 ноября.

Ученые часто используют вторичные данные, например, из ледяных или осадочных кернов, для реконструкции доисторического климата. Изучая керны с фораминиферами, они восстанавливают температурные хронологии и анализируют ледовый покров планеты по составу раковин. Однако, как поясняет соавтор Андерс Мейбом, поскольку раковины являются результатом сложных биологических процессов, их нельзя легко интерпретировать, используя данные о неорганически образованных минералах.

Молекулярные насосы, отбирающие кальций

Согласно новой работе, большая часть кальция попадает в организм фораминифер не через перенос в вакуолях (крошечных «пузырьках»), как считалось ранее, а через трансмембранный транспорт, который селективно пропускает кальций и блокирует магний. Наличие небольших количеств магния в раковинах означает, что оба механизма могут действовать совместно, причем неселективный вакуольный транспорт объясняет следы магния.

На основе соотношения магния и кальция в морской воде исследователи разработали модель, предсказывающую это соотношение в раковинах фораминифер. «Мы проверили наши прогнозы на трех различных экспериментах, где фораминиферы выращивались в аквариуме, и совпадение было почти идеальным», — говорит Андерс Мейбом. По словам ведущего автора Гернота Нерке из Института Альфреда Вегенера, их модель впервые предсказывает состав раковин, не прибегая к неподтвержденным теориям удаления магния.

«Фораминиферы могут предоставлять различную информацию о климате, но до сих пор их рассматривали как черный ящик. Это исследование помогает нам начать понимать на субклеточном уровне, как развиваются эти организмы, давая лучшее представление как о точности, так и о пределах измерений по осадочным кернам для реконструкции климата прошлого», — резюмирует Мейбом.