Их исследования, проводимые в наномасштабе, предоставляют ценную новую информацию для ученых и экологов, работающих над защитой и сохранением кораллов от угроз подкисления и повышения температуры воды.По мере роста кораллы производят скелеты из известняка и карбоната кальция, которые со временем превращаются в огромные рифы. Роль скелета — помочь живой биопленке двигаться к свету и питательным веществам.
Понимание механизма кальцификации, с помощью которого формируются эти скелеты, становится все более важным из-за потенциального воздействия изменения климата на этот процесс.Ученые изучили мельчайшие строительные блоки, которые можно идентифицировать, — микроструктуру, называемую сфемлитами, — сделав тонкое поперечное сечение скелетного кристалла толщиной менее 100 нанометров. Затем они использовали просвечивающую электронную микроскопию (ПЭМ) для детального анализа кристаллов.
Микрофотографии просвечивающей электронной микроскопии выявили три отчетливые области: случайно ориентированные гранулированные пористые нанокристаллы; частично ориентированные нанокристаллы, которые были более зернистыми и пористыми; и плотно упакованные выровненные игольчатые кристаллы.Эти различные области могут быть напрямую связаны с временем дня — на закате образуются гранулированные и пористые кристаллы, но с наступлением ночи процесс кальцификации замедляется, и происходит переключение на длинные выровненные иглы.
Автор-корреспондент Рене ван де Лохт, аспирантка последнего курса факультета физики Йоркского университета, говорит: «Коралл играет жизненно важную роль в различных экосистемах и поддерживает около 25 процентов всех морских видов. Кроме того, он защищает береговую линию от волновой эрозии и играет ключевую роль в рыболовстве и туризме. Однако фундаментальные принципы формирования скелета кораллов до сих пор полностью не изучены.
«В течение некоторого времени предполагалось, что контрастные полосы, видимые в кристаллах на оптических изображениях, были дневными полосами. Благодаря нашим исследованиям мы смогли показать, что на самом деле содержат кристаллы, а также различия между дневными и ночными кристаллами».
Исследование финансировалось Исследовательским советом по инженерным и физическим наукам (EPSRC) и Йоркским университетом и было сосредоточено на трех видах тропических кораллов, создающих рифы — Porites lobata, Siderastrea sidereal, Montastrea annularis.Экспериментальная работа проводилась на факультете физики Йоркского университета и наноцентре York JEOL, а также в Центре микроскопии, характеризации и анализа (MCA) Университета Западной Австралии.
Ведущий исследователь доктор Роланд Крогер говорит: «Хотя мы знали, что существует разница между дневными и ночными кристаллами, мы действительно смогли увидеть эволюцию от гранулированных игл к выровненным и получить гораздо больше информации о фазе, ориентации и размере. кристаллов арагонита ".Исследователи из Йорка теперь обращают свое внимание непосредственно на воздействие подкисления. Их последнее исследование изучает личинки кораллов пятидневного возраста и сравнивает популяцию из нормальной морской воды с другой в кислой среде.Цель состоит в том, чтобы исследовать наноразмерные воздействия различных сред на ранней стадии роста, чтобы оценить, как они могут повлиять на всю колонию и более крупный риф.
Исследования кораллов в Йорке также являются частью более крупного проекта, посвященного интерфейсу твердой и мягкой материи, который называется MIB — Interface between Materials and Biology — проект. Природа создала материалы, в которых сочетаются минеральные (твердые) и органические (мягкие) компоненты таким образом, что они обладают свойствами, которые очень хорошо подходят для функционирования — например, в костях, яицах или скорлупе моллюсков.
Этот совместный проект направлен на выработку рабочего понимания того, как этот контроль осуществляется в природных системах, чтобы те же методы можно было использовать для разработки новых материалов со специально подобранными свойствами.