Polacy odkrywają tajemnice koralowców

Koralowce budują masywne szkielety z węglanu wapnia. To zdolność powodująca, że zwierzęta te tworzą największe struktury biologiczne na Ziemi, jakimi są rafy.

Zespół naukowców kierowany przez profesora Jarosława Stolarskiego z Instytutu Paleobiologii Polskiej Akademii Nauk odkrył, że pewien gatunek współczesnego koralowca z Oceanu Południowego ma bardzo nietypową budowę szkieletu. Zbudowany jest on bowiem z dwóch różnych odmian węglanu wapnia: nie tylko typowego dla koralowców aragonitu, ale i nieznanego u współczesnych koralowców kalcytu. Jak tłumaczy prof. Stolarski, węglan wapnia to jednej z najbardziej rozpowszechnionych związków chemicznych na Ziemi. Jest głównym składnikiem skał wapiennych, nacieków jaskiniowych oraz szkieletów większości zwierząt bezkręgowych, takich jak na przykład musze ślimaków czy małże. Występuje w postaci wielu form mineralnych z których najbardziej rozpowszechnione to aragonit i kalcyt. Przy obecnym składzie mórz i oceanów aragonit, a nie kalcyt jest tą odmianą węglanu wapnia, która wytrąca się naturalnie. Z tego też względu część naukowców sądziła, że koralowce, które tworzą szkielet z aragonitu, tylko w minimalnym stopniu regulują proces jego tworzenia. Po prostu tworzą szkielet z tej odmiany węglanu wapnia, którą najprościej wytrącić jest w środowisku.

Warunki w oceanach jednak się zmieniają. Rośnie ich zakwaszenie związane z rozpuszczaniem się dwutlenku węgla w wodzie (i tworzeniem kwasu węglowego). A w związku z tym coraz bardziej realna stawała się groźba, że szkielety koralowców na masową skalę zaczną się rozpuszczać. Inaczej sytuacja przedstawia się w przypadku bardziej złożonych organizmów takich jak mięczaki. Co prawda one również tworzą szkielet z węglanu wapnia, to jednak bardzo precyzyjnie regulują jego powstawanie. I tak na przykład ostrygi tworzą muszle z dwóch odmian węglanu wapnia: kalcytu (zewnętrzna warstwa muszli) i aragonitu (wewnętrzna warstwa muszli, składnik masy perłowej). Oznacza to, że głównie od fizjologii, a nie warunków środowiska zależy, z jakiego minerału organizmy te tworzą szkielet. Można zatem wysnuć wniosek, że w pogarszających się warunkach środowiska organizmy potrafiące aktywnie regulować mineralizację szkieletu, będą potrafiły skuteczniej oprzeć się zakwaszaniu oceanów, np. zmieniając skład szkieletu na bardziej odporny na rozpuszczanie. Wydawało się, że mięczaki będą większymi "twardzielami" niż koralowce. Paleontolodzy od kilkunastu lat wiedzieli o przypadku, który stanowił lukę w tym rozumowaniu. Znany był koralowiec sprzed około 100 milionów lat, który inaczej niż wszystkie inne koralowce budował szkielet nie z aragonitu, ale z drugiej odmiany krystalicznej węglanu wapnia - kalcytu. Ten gatunek kopalny opisali w piśmie "Science" w 2007 roku Polacy pod kierunkiem prof. Jarosława Stolarskiego. Teraz zaś ten sam zespół naukowców dokonał kolejnego odkrycia. - Zastanowiło mnie podobieństwo jednego z gatunków koralowca z Oceanu Południowego do tego nietypowego gatunku kopalnego, który opisaliśmy kilkanaście lat temu - mówi badacz. Intuicja go nie zawiodła. Choć okazało się, że zewnętrzna część szkieletu tego współczesnego koralowca była zbudowana z typowego aragonitu, to już wnętrze szkieletu tworzył kalcyt. Koralowiec ten jest zatem w stanie wytwarzać różne minerały w tym samym czasie, a to już przecież zaawansowana umiejętność. Co więcej okazało, że koralowiec reprezentuje pod względem genetycznym bardzo stary ród koralowców, który wyodrębnił się co najmniej 100 milionów lat temu, prawdopodobnie ten sam, z którego wywodzi się opisany wcześniej koralowiec kalcytowy.

Jak zauważa prof. Stolarski, "teraz już wiemy, że nie jest tak, że koralowce tylko biernie wytrącają węglan wapnia z wody morskiej" - One ten proces niezwykle precyzyjnie kontrolują - zaznacza badacz. A stąd wniosek, że koralowce są organizmami bardziej złożonymi, niż się dotąd wydawało. - Dzięki tym badaniom możemy częściowo przewidywać przyszłość. Jeśli środowisko na tyle się zmieni, że aragonit nie będzie już tak łatwy do wytworzenia - na przykład w wyniku zakwaszenia, które teraz obserwujemy - to choć wiele koralowców z pewnością wymrze, niektóre dalej będą w nowych warunkach zdolne, aby go aktywnie wytwarzać - wyjaśnia badacz. - Jest więc szansa, że wraz z globalnym ociepleniem nie wszystkie koralowce bezpowrotnie znikną - część z nich zapewne dostosuje się do "nowych" warunków środowiska, które z perspektywy geologicznej sięgającej milionów lat nie są taką nowością - dodaje prof. Stolarski.

Badania opublikowano na łamach czasopisma "Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America" (PNAS) amerykańskiej Narodowej Akademii Nauk.

Autor: ps / Źródło: PAP