Диатомовые водоросли ежедневно потребляют 70 миллионов тонн углерода мирового океана, производя органическое вещество, часть которого тонет и захороняется в глубоких океанических отложениях. На диатомовые водоросли приходится более половины захоронения органического углерода в морских отложениях.
В механизме, известном как «океанический биологический насос», диатомовые водоросли поглощают и закапывают углерод, затем атмосферный углекислый газ диффундирует в верхние слои океана, чтобы компенсировать эту потерю углерода, уменьшая концентрацию углекислого газа в атмосфере.«На самом деле здесь происходит двойной удар: химическое разложение горных пород на суше эффективно потребляет углекислый газ из атмосферы, и эти минералы доставляются в океанические бассейны реками, где в данном случае они подпитывают массовое распространение диатомовых водорослей. ", — сказал Шаллер, доцент кафедры наук о Земле и окружающей среде. «Диатомовые водоросли являются фотосинтезирующими, поэтому они также потребляют атмосферный углекислый газ.
Комбинация обоих этих эффектов может помочь объяснить резкое уменьшение атмосферного углекислого газа за последние 35 миллионов лет, которое погрузило нас в нынешнее состояние, когда у нас есть ледниковый ледяной покров. на обоих полюсах ".Диатомовые водоросли появились в мезозое около 200 миллионов лет назад как потомки красных водорослей. Однако только за последние 40 миллионов лет эта группа морских микроводорослей стала доминировать в морской первичной продуктивности.
В отличие от других микроводорослей, диатомовые водоросли нуждаются в кремниевой кислоте для образования крошечных корпусов аморфного кремнезема (стекла), называемых панцирями, которые являются средством защиты от хищников. Следовательно, понимание источников кремниевой кислоты в океане необходимо для понимания эволюционного успеха диатомовых водорослей, и именно здесь в игру вступают науки о Земле.
Силикатные породы, такие как граниты и базальты, составляют большую часть земной коры, и их химическое разложение представляет собой главный источник кремниевой кислоты в мировом океане. Континентальная эрозия зависит от сложного взаимодействия физических, химических и биологических сил, которые в конечном итоге в совокупности усиливают растворение минералов, из которых состоят породы.
Поднятие горных хребтов, таких как Гималаи, за последние 40 миллионов лет способствовало разрушению и растворению континентальных силикатных пород, облегчая распространение диатомовых водорослей в морских экосистемах.Предыдущая работа связала эволюционное распространение диатомовых водорослей с превосходной конкурентоспособностью кремниевой кислоты по сравнению с другим планктоном, использующим кремнезем, например радиоляриями, которые эволюционировали за счет уменьшения веса их кремнеземного скелета.Но в своей работе исследователи использовали математическую модель, в которой диатомовые водоросли и радиолярии конкурируют за кремниевую кислоту, чтобы показать, что наблюдаемое снижение веса тестов радиолярий недостаточно для объяснения роста диатомовых водорослей. Используя данные изотопного состава лития в морской воде как показатель выветривания и эрозии силикатных пород, они рассчитали изменения во входящем потоке кремниевой кислоты в океаны.
Их результаты показывают, что долговременная массивная эрозия континентальных силикатов имела решающее значение для последующего успеха диатомовых водорослей в морских экосистемах за последние 40 миллионов лет, и предполагают увеличение силы и эффективности океанической биологической помпы за этот период.