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02.05.2016

Elektronenmikroskopische Einblicke in die Kalkbildung bei Algen


Kalkalgen speichern in ihren aus Kalkplättchen aufgebauten Hüllen wichtige Umweltinformationen. Ein internationales Wissenschaftler-Team unter Beteiligung des GFZ hat jetzt neue Einblicke in den Kalkbildungsprozess von Emiliania huxleyi gewonnen - der global am weitesten verbreiteten Kalkalgen-Spezies. Ihre Überreste in Meeressedimenten liefern, über die chemische Zusammensetzung, Klima- und Umweltinformationen aus der Vergangenheit.

Mittels spektroskopischer und mikroskopischer Untersuchungen hat das Team ein bisher unbekanntes intrazelluläres Kalzium-Reservoir identifiziert, das die Kalkplättchenbildung speist. Diese Entdeckung erlaubt neue Einblicke in den Prozess der Kalkbildung innerhalb dieses Organismus. Die Studie erschien in Nature Communications. Ein Teil der für die Studie verwendeten elektronenmikroskopischen Aufnahmen wurden unter der Leitung von Dr. Richard Wirth, Sektion Chemie und Physik der Geomaterialien, am GFZ erstellt. Mit Hilfe der Aufnahmen gelang es herauszufinden, dass Kalzium in Form von Polyphosphaten im Reservoir vorliegt.

Emiliania huxleyi ist für ein Drittel des in den Ozeanen biologisch ausgefällten Kalks verantwortlich. Ihre Fossilfunde reichen mehr als 200 Millionen Jahre in die Vergangenheit. Kalkige Meeressedimente werden zum größten Teil aus den Überresten dieser Algenspezies gebildet. Aus diesem Grund ist sie ein beliebtes Mittel zur Bestimmung vergangener Umweltbedingungen. Trotz dieser Beliebtheit ist bisher wenig über die genauen Abläufe ihrer Kalkbildung bekannt.

Es geht aber nicht nur um Informationen aus der Vergangenheit: Aufgrund ihrer enormen Verbreitung ist die Alge eine Schlüsselspezies der Ozeane. Da sie Photosynthese betreibt, ist sie von immenser Bedeutung für den marinen Anteil am globalen Kohlenstoffkreislauf. Der Prozess der Kalzifizierung speichert enorme Mengen an Kohlenstoff in Meeressedimenten ab. Nach dem Tod sinkt der Kalk auf den Meeresboden und wird zu Sediment, was den Ozeanen Kohlenstoff entzieht. Mehr über den Bildungsprozess der Alge herauszufinden bedeutet auch, zukünftig besser verstehen zu können, wie die Ozeanversauerung im Zuge der globalen Erwärmung die Kalzifizierung beeinflusst.

—> Originalpublikation

Quelle: Helmholtz-Zentrum Potsdam - Deutsches GeoForschungsZentrum (GFZ)




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