NGV-Geonieuws 13 artikel 172

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


1 Januari 2002, jaargang 4 nr. 1 artikel 172

Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon
Geologisch Instituut, Adam Mickiewicz Universiteit, Poznan (Polen)

Dit artikel is onderdeel van NGV-Geonieuws uitgave 13! Op de huidige pagina is alleen artikel 172 te lezen.

<< Vorig artikel: 171 | Volgend artikel: 173 >>

172 CyanobacteriŽn veranderden oceanische chemie
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Biologie & Evolutie ! Klik hier voor alle artikelen over Oceanografie !     Klik hier om dit artikel af te drukken !

De verkalking van cyanobacteriŽn blijkt verband te houden met de chemie van hun leefmilieu, in het algemeen de oceaan. Die ontdekking maakt het nu mogelijk om aan de hand van fossiel bewaard gebleven cyanobacteriŽn chemische kenmerken van de oceanen in het geologische verleden vast te stellen. Dat geldt bijv. voor het vroegere gehalte aan (opgelost) kalium, wat van groot belang is omdat dit een kritisch element is bij de stofwisseling van vrijwel alle organismen. Ook heeft de calciumconcentratie in het zeewater waarschijnlijk een grote invloed gehad op evolutionaire ontwikkelingen, alsook op het uitsterven van grote groepen. Dit blijkt uit onderzoekers van drie aardwetenschappers van de Universiteit van GŲttingen (Duitsland).

Wat meestal als blauwgroene algen worden aangeduid, zijn in feite een groep van microorganismen (met een lengte van 1-10 micrometer), die waarschijnlijk al meer dan 3,8 miljard jaar op aarde voorkomen. Ze ontlenen hun energie aan een proces van fotosynthese, waarbij ze koolzuurgas opnemen en zuurstof uitstoten. Deze fotosynthese door cyanobacteriŽn heeft in de loop van de (vooral vroege) geologische ontwikkeling van de aarde waarschijnlijk in sterke mate bijgedragen aan de toename van het zuurstofgehalte in de atmosfeer, daarmee ook de mogelijkheden scheppend voor hogere organismen.

Tot nu toe werd algemeen aangenomen dat de onttrekking van koolzuurgas aan het zeewater er de oorzaak was dat calciumcarbonaat (aragoniet of calciet) uitkristalliseerde op het celoppervlak van de cyanobacteriŽn. Daardoor konden op de lange termijn grote kalkriffen worden opgebouwd die lijken te bestaan uit onregelmatige kalklaagjes. In deze specifieke kalksteenpakketten, die geologisch bekend staan als stromatolieten, kunnen met behulp van de microscoop vaak nog de celstructuren van de cyanobacteriŽn worden herkend. De organogene oorsprong van deze pakketten staat dus vast, en de erin aangetroffen fossielen behoren tot de oudst bekende levensvormen op aarde.

Nu hebben de onderzoekers aangetoond, aan de hand van geanalyseerde 'matten' van deze organismen in recente zout-, natrium- en zoetwatermeren, dat de verkalking van de cyanobacteriŽn alleen plaatsvindt bij een hoge kaliumconcentratie en bij juist lage concentraties van CO2, HCO3- en CO32-, en dus bij een gering buffering van de zuurgraad. Hierbij is ook de verhouding tussen de kalium- en de koolzuurconcentraties van belang. Op basis daarvan kan men, uitgaande van de vroegere CO2-concentraties (die op basis van andere gegevens voor grote delen van de aardgeschiedenis goed bekend zijn), de minimale kaliumconcentratie in vroegere oceanen berekenen (voor zover daarin verkalkte cyanobacteriŽn voorkomen).

Voorlopige berekeningen van de onderzoekers bevestigen de huidige hypothese dat de chemische samenstelling van de oceanen in de loop van de geologische geschiedenis sterk heeft gefluctueerd.

Referenties:
  • Arp, G., Reimer, A. & Reitner, J., 2001. Photosynthesis-induced biofilm calcification and calcium concentrations in Phanerozoic oceans. Science 292, p. 1701-1704.

N.B.: een iets afwijkende versie van dit bericht werd onder de titel 'Chemie oceaanwater veranderde door cyanobacteriŽn' geplaatst in de bijlage 'Wetenschap & Onderwijs' van NRC Handelsblad (23 juni 2001).


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl