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Apr 19, 2024

탄산염 화학의 차이

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 11589(2023) 이 기사 인용 861 12개의 Altmetric Metrics 세부 정보에 액세스 돌이 많은 산호초와 산호초의 미래 생존에 의문을 제기하는 기후 예측과 함께

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 11589(2023) 이 기사 인용

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돌산호의 미래 생존과 열대 산호초 건설자로서의 지배력에 의문을 제기하는 기후 예측으로 인해 진행 중인 기후 변화에 대한 산호의 적응 능력을 이해하는 것이 중요합니다. 산호 석회화액의 탄산염 화학에 대한 생물학적 중재는 글로벌 위협에 대한 산호의 반응을 평가하는 기본 구성 요소입니다. 타라 퍼시픽 탐험(2016~2018)은 태평양 전역에 존재하는 산호의 석회화 패턴을 조사할 수 있는 기회를 제공했습니다. 장수 산호초를 형성하는 산호의 석회화 매개변수를 평가하기 위해 거대한 Porites 및 Diploastrea 속 군집의 코어를 다양한 환경에서 수집했습니다. 태평양의 유역 규모에서 우리는 두 속 모두 석회화 유체 pH와 용존 무기 탄소를 체계적으로 상향 조절하여 효율적인 골격 침전을 달성한다는 것을 보여줍니다. 그러나 Porites 산호는 석회화 용량을 향상시키기 위해 더 높은 온도에서 석회화 유체의 아라고나이트 포화 상태(Ωcf)를 증가시키는 반면, Diploastrea는 태평양 온도 구배에 걸쳐 꾸준한 항상성 Ωcf를 보여줍니다. 따라서 Diploastrea가 해양 온난화 및/또는 산성화에 반응하는 정도는 불분명하며 이것이 이 산호 속의 미래 생존에 유익한지 아니면 해로운지 더 많은 관심을 기울일 가치가 있습니다.

해양 온난화와 산성화는 열대 산호초의 건강과 생존을 위협합니다1,2,3. 가능한 미래 기후 시나리오에 기초한 예측은 2100년까지 산호초가 크게 감소하는 것부터 완전히 사라지는 것까지 다양합니다(IPCC 특별 보고서, 2018 - "1.5°C의 지구 온난화; IPCC 특별 보고서, 2019 - 변화하는 기후의 해양 및 빙권") ). 한 세기가 넘도록 인위적인 CO24 및 기타 온실가스 배출 증가로 인해 얕은 바다의 온도가 0.3~0.6°C 상승하고 pH가 ~0.1 단위(즉, 해양 산성화, OA) 하락했습니다. 동시에, 표층 해양의 탄산 이온 농도(CO32−)와 아라고나이트 포화 상태(Ω)는 ~16% 감소했습니다6,7. 특정 CO2 배출 시나리오8에 따라 모델은 21006년까지 온도가 몇 도 상승하고 해수 pH(pHsw)가 0.14~0.43으로 추가 하락할 것으로 예측합니다.9 이 모든 것은 석회화 속도와 골격 밀도의 감소를 포함하여 돌산호의 아라고나이트 형성에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다9,10,11,12. 여러 연구에 따르면 경화성 산호(아라고나이트) 산호는 불리한 환경 조건에서 석회화를 유지하는 적응 능력을 가지고 있는 것으로 나타났습니다13,14,15. 이들은 골격과 섬유모세포 상피 사이에 위치한 세포외 석회화액(cf)으로 알려진 반격리 공간 내에서 생물학적으로 제어되는 방식으로 탄산칼슘을 침전시킵니다16. 산호는 용해된 무기탄소(DIC)를 cf에 적극적으로 농축하고 양성자를 제거하는(즉, 주변 해수에 비해 pHcf를 증가시키는) 생물학적 메커니즘을 개발했습니다. 이는 DIC 평형을 [CO32−] 쪽으로 이동시켜 산호가 더 높은 Ωcf 값을 달성할 수 있게 합니다. 특히, 산호초의 탄산염 화학을 상향 조절함으로써 산호는 해수보다 4~6배 더 높은 아라고나이트 포화 상태 수준을 달성하며15,17,18 이는 CaCO3의 침전을 촉진합니다. 더욱이, Porites 속에 대한 최근의 군집 내 연구는 탄산염 화학이 계절에 따라 변하며, 그러한 변화가 환경 동인(예: 빛, 온도, 영양분)과 대사 과정(예: 공생 광합성으로 인한 대사 탄소)의 조합에 의해 규제됨을 시사했습니다. )19,20,21,22,23.

우리는 동일한 기후 및 수문학 조건에서 분류군 간의 차이점과 유사점을 확인하기 위해 두 개의 거대하고 수명이 긴 산호 속(Porites 및 Diploastrea)의 석회화 유체의 탄산염 화학을 조사했습니다. 태평양에 널리 퍼져 있는 암초 형성자인 이 산호 속24은 넓은 위도 분포, 수명(수세기 정도), 해양학 기록 보관소로서의 큰 잠재력 때문에 표적이 되었습니다. Porites는 가장 탄력 있는 산호 중 하나로 알려져 있지만25,26,27, Diploastrea 속에는 스트레스 내성과 관련하여 알려진 바가 거의 없습니다. 이 연구에서 우리는 다양한 환경에서 Diploastrea heliopora 및 Porites 산호의 석회화 및 탄산염 화학 상향 조절을 비교했습니다. 이를 위해 우리는 Tara Pacific 탐험(2016~2018) 동안 열대 태평양 전역에서 수집된 Porites(n = 33) 및 Diploastrea(n = 6)의 39개 식민지의 골격 지구화학 및 성장 매개변수를 분석했습니다. 수집된 산호는 해수 온도(SST: 22.4~29.8°C), 염도(SSS: 31.5~36.1), 탄산염 화학(총 규모 pHsw: 8.01~8.09) 등 다양한 수문학적 조건에 노출된 일련의 코어를 나타냅니다. 1, 표 S1, S2). 석회화 유체의 평균 화학적 조성(pHcf, [CO32-]cf, DICcf, Ωcf)은 지난 6년 동안의 성장(2010년)에 해당하는 중심부 샘플의 쌍을 이루는 붕소 동위원소(δ11B)와 B/Ca 분석에서 파생되었습니다. –2016; 방법). 이러한 데이터를 기반으로 우리는 태평양 유역 규모에서 느리게 성장하는 산호초 생성 속의 cf 구성에 대한 주변 해수 특성(SST, 염분, 탄산염 화학)의 영향을 평가했습니다.