강어귀의 조개 성장

Shell growth in estuaries
하구의 바닷물과 담수강에 의해 생성되는 온도와 염도의 변화는 기온과 염도가 [1]조개 껍데기의 성장에 어떻게 영향을 미치는지 연구하는데 이상적인 서식지가 됩니다.사진은 북웨일스 마우닥 강 하구를 보여준다.
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바이오미네랄화
일반
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치아, 비늘, 송곳니 등
석회화
규화
기타 양식
관련된

하구에서의 조개 성장은 많은 과학적 연구들을 끌어모은 해양생물학의 한 측면이다.많은 해양 유기체 집단은 석회화된 외골격을 생산하는데, 보통 조개껍데기로 알려져 있으며, 다양한 특수 구조 및 방어 목적을 위해 유기체가 의존하는 단단한 탄산칼슘 구조를 생산합니다.이러한 껍질이 형성되는 속도는 이러한 유기체가 살고 있는 물의 물리적, 화학적 특성에 의해 크게 영향을 받습니다.하구는 물의 물리적, 화학적 성질의 차이를 과장하여 거주자들이 빠르게 변화하는 다양한 물리적 조건에 노출되는 역동적인 서식지입니다.

하구는 상류에 있는 완전히 담수에서 해양 경계에 있는 완전한 바닷물까지 염도의 변화가 크다.하구 시스템은 또한 매일, 조수 및 계절적 온도 변동을 경험하며, 이는 물의 많은 화학적 특성에 영향을 미치고 조개껍질을 생산하는 유기체의 대사 및 석회화 과정에 영향을 미칩니다.온도와 염도는 물의 탄산염 균형에 영향을 미쳐 탄산염 평형, 탄산칼슘 용해도, 그리고 칼사이트와 아라고나이트의 포화 상태에 영향을 미칩니다.하구의 조수의 영향과 얕은 물은 하구 유기체가 온도, 염도 및 물의 화학적인 면에서 다양한 변화를 경험한다는 것을 의미합니다; 이러한 변동은 하구 서식지를 조개 퇴적과 같은 과정에 대한 물리적, 화학적 조건의 변화에 대한 연구에 이상적인 것으로 만듭니다.하구 및 해안 지역의 환경 변화는 특히 인간의 이익과 관련이 있다. 왜냐하면 전 세계 석회화의 약 50%와 어획량의 90%가 이 [1]지역에서 발생하기 때문이다.

더 큰 해양 석회화 유기체의 상당 부분은 연체동물이다: 이매패류, 복족류, 키톤.산호, 성게 같은 극피동물, 따개비 같은 절지동물도 해안 생태계에서 조개를 생산한다.이 무리들의 대부분은 강어귀 밑바닥에 있는 단단하거나 부드러운 기질 위에서 산다.어떤 것들은 따개비나 산호처럼 붙어있고, 어떤 것들은 성게나 복족류처럼 표면에서 움직이며, 어떤 것들은 대부분의 이매패류 종들처럼 침전물 안에서 삽니다.

포라미니페라속과 라디오라리아속의 미세한 원양종들도 화려한 석회질 골격을 만들어냅니다.많은 해저 연체동물들은 석회질 껍질을 가진 벨리거라고 불리는 플랑크톤 유충을 가지고 있고, 이 유충들은 특히 물의 화학 변화에 취약합니다; 그들의 껍질은 너무 얇아서 pH의 작은 변화가 그들의 생존 능력에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.일부 홀로플랑크톤은 석회질 골격도 가지고 있으며, 그들이 물기둥에서 평생을 보내기 때문에 더욱 불리한 껍데기 퇴적 조건에 취약하다.

탄산염 사용내역

북부 부두인 메르세나리아 메르세나리아로 알려진 소금물 조개는 강어귀의 진흙 모래 속에서 잘 자란다.

탄산칼슘(CaCO3) 골격에는 두 가지 다른 결정 형태인 칼사이트와 아라고나이트뿐만 아니라 광물 매트릭스에 통합되어 특성을 바꿀 수 있는 다른 요소들을 포함한 여러 가지 변형이 있습니다.칼사이트는 마름모꼴인 [2][3]아라곤석보다 부드럽고 밀도가 낮은 육각형 형태의3 CaCO입니다.칼칼라이트는 CaCO의3 보다 안정적인 형태이며 아라곤산염보다 표준 온도 및 압력 하에서 물에 덜 용해되며, 용해도 생성물 상수sp(K)는−8.48 [4]아라곤산염의 경우 10이다−8.28.이것은 아라고나이트의 많은 부분이 물에 녹아서 칼슘(Ca)과2+ 탄산염(CO32−) 이온을 생성한다는 것을 의미합니다.마그네슘은 칼사이트와 아라고나이트의 [5][4][6]핵생성을 억제하여 칼슘의 증착을 억제하기 때문에 탄산칼슘 증착 시 미네랄 매트릭스에 포함된 마그네슘(Mg)의 양 또한 껍데기의 특성을 바꿀 수 있다.상당한 양의 마그네슘이 매트릭스에 포함된 골격(12% 이상)은 용해성이 더 높기 때문에 이 미네랄의 존재는 껍질 내구성에 부정적인 영향을 미칠 수 있으며, 이것이 일부 유기체가 석회화 [6][7]과정에서 물에서 마그네슘을 제거하는 이유입니다.

영향 요인

식량의 가용성은 조개, 달팽이[9][10], 굴이 두꺼운 껍질을 생산하도록 하는 포식자의 화학적 신호처럼 조개 [8]성장 패턴을 바꿀 수 있습니다.석회화의 에너지 비용, 체세포 성장 제한, 조개 [11][12][8]길이 성장률 감소를 포함한 더 두꺼운 조개껍질을 보호하는 비용이 있습니다.셸 형성의 상당한 에너지 비용을 최소화하기 위해, 몇몇 석회화 종은 포식자 방어의 보다 경제적인 형태로서 다공질 셸 또는 가시와 능선을 생성함으로써 셸 생산을 줄입니다.

온도와 염도는 또한 탄산칼슘 용해도, CaCO3 포화 상태, 이온 쌍화, 알칼리성 및 탄산염 [13][14][15]평형 측면에서 물 화학뿐만 아니라 신진대사와 껍질 마그네슘(Mg) 혼입을 포함한 생물 과정을 변화시킴으로써 껍데기 성장에 영향을 미칩니다.이는 특히 염도가 0에서 35까지인 강어귀에서 관련이 있으며, 담수에서 염수 바닷물로 전환하는 동안 온도 및 영양 성분과 같은 다른 물 특성도 매우 다양하다.산도(pH)와 탄산염 포화 상태 또한 하구계에서 극한에 달하며, 이러한 서식지는 껍질이 벗겨진 [16][17][18]유기체의 석회화에 대한 화학적 변화의 영향을 위한 자연적인 시험장이 됩니다.

탄산염 및 조개 퇴적

탄산칼슘
(A) 아라곤산염 및 (B) 석회석 포화 깊이 분포[19]

석회화 속도는 물에 있는 사용 가능한 탄산 이온의32− 양과 크게 관련이 있으며, 이것은 다른 종류의 탄산염 간의 상대적인 양(및 반응)과 관련이 있습니다.대기 중의 이산화탄소와 하구 및 해양 환경에서 동물의 호흡에 의한 이산화탄소는 물에서 빠르게 반응하여 탄산인 HCO를23 형성한다.그 후 탄산염은 중탄산염(HCO3−)으로 분해되어 수소 이온을 방출하며, 이 방정식의 평형 상수는 K라고 한다1.중탄산염은 [20][21]K로 알려진2 평형 상수와 함께 또 다른 수소 이온(H)을+ 방출하면서 탄산염(CO32−)으로 분해된다.평형 상수는 이러한 반응에서 생성된 반응물에 대한 생성물의 비율을 나타내므로, K1과 K2 상수는 물 속의 다른 탄산염 화합물의 상대적인 양을 조절합니다.

HCO23 ↔ H+ + HCO3−1 K = ([H+] x [HCO3−]) / [HCO23]

HCO3− ↔ H+ + CO32−2 K = ([H+] x [CO32−]) / [HCO3−]

물의 알칼리도, 즉 산 완충 능력은 양이온이 수용할 수 있는 수소 이온의 수에 따라 조절되기 때문에, 하구 및 해양 시스템에서 탄산염(2H+ 수용 가능)과 중탄산염(1H+ 수용 가능)은 알칼리도의 주요 성분이다.산성 조건이 껍질 용해를 촉진하기 때문에 물의 알칼리성은 특히 pH가 [17]크게 변동하는 하구 지역에서 껍질 퇴적과 양의 상관관계가 있다.탄산염 평형식에 따르면 K의 증가는2 이용 가능한 탄산염의 높은 수치로 이어지고 그 결과 석회화 속도가 증가할 수 있다.K와2 K의 값은1 온도, 염도, 압력을 포함한 몇 가지 다른 물리적 요인에 의해 영향을 받을 수 있기 때문에, 다른 서식지의 유기체는 다른 평형 조건에 직면할 수 있습니다.이러한 많은 동일한 인자는 탄산칼슘의 용해도에 영향을 미치며, 용해도 생성물 상수 Ksp는 평형상태에서 용해된 칼슘과 탄산 이온의 농도로 표현된다sp: K = [Ca2+][따라서32− 온도나 압력의 차이로 K가sp 증가하거나 염분이나 pH 변화에 따라 겉보기 용해도 상수 K'sp가 증가하면 탄산칼슘이 더 [22]잘 용해된다는 것을 의미한다.CaCO의3 용해도가 높아지면 셸 증착이 어려워져 석회화 과정에 악영향을 미칩니다.

탄산칼슘의 포화상태는 또한 껍데기 퇴적에도 강한 영향을 미치며, 석회화는 δ3 = [CO32−][Ca2+] / K'sp[13]의 공식에 따라 물이 CaCO로 포화 또는 과포화되었을 때에만 발생한다.포화 상태가 높을수록 탄산칼슘의 용해도에 비해 탄산칼슘과 칼슘의 농도가 높아져 껍데기 퇴적을 선호합니다.두 가지3 형태의 CaCO는 서로 다른 포화 상태를 가지며, 용해성이 높은 아라곤산염은 칼사이트보다 낮은 포화 상태를 보인다.아라고나이트는 칼사이트보다 용해성이 높고 압력에 따라 용해도 증가하므로 바다가 아라고나이트로 불포화된 깊이(아라곤산염 보상 깊이)는 칼사이트로 불포화된 깊이(칼사이트 보상 깊이)보다 낮다.그 결과 아라곤산염을 기반으로 하는 유기체는 얕은 환경에서 [23]산다.석회화 속도는 포화 수준이 300%[23]를 초과해도 크게 변하지 않습니다.포화상태는 용해도와 탄산 이온 농도의 영향을 받을 수 있기 때문에 온도, 염도 등 환경적인 요인에 의해 강한 영향을 받을 수 있다.

온도가 석회화에 미치는 영향

물의 온도는 극지방과 온대 서식지에서 계절에 따라 크게 달라지며, 이러한 조건에 노출된 유기체의 신진대사 변화를 일으킨다.계절적 기온 변동은 바다와 강물의 온도 차이뿐만 아니라 얕은 물의 표면적이 넓기 때문에 외양보다 하구에서 더욱 심하다.여름에는 강물이 바다보다 따뜻한 경우가 많기 때문에 하구에서는 바다 쪽으로 온도가 내려가는 경사가 있다.이것은 겨울에 바뀌어 바닷물이 강물보다 훨씬 따뜻해 반대 온도 구배를 일으킨다.온도도 더 큰 규모로 변화하고 있으며, 예측된 온도 변화는 담수와 바닷물 수원 모두를 천천히 증가시켜(변동 속도이긴 하지만),[15] 하구 환경의 조개 퇴적 과정에 미치는 영향을 더욱 강화한다.

용해도 산물

온도는 칼사이트와 아라고나이트의 용해도 생성물 상수에 강한 영향을 미치며 K'sp는 0~25°[22][24]C로 약 20% 감소한다.온도가 상승한 아라고나이트 및 아라고나이트의 낮은 용해도 상수는 탄산칼슘의 침전 및 증착에 긍정적인 영향을 미치므로 유기체가 [25][4]탄산칼슘의 용해도가 낮은 물에서 조개껍질을 쉽게 만들 수 있다.아라고나이트 강수량은 6°C를 웃돌며, 아라고나이트 강수량은 온도에 더 강하게 연관되어 있기 때문에 온도는 또한 아라고나이트:아라고나이트 비율에 영향을 미칠 수 있다.

포화 상태

익생동물인 리마시나 헬리시나

온도는 또한 불균형 수준(포화도)이 반응 속도에 강하게 영향을 미치기 때문에 탄산칼슘 종의 포화 상태에 큰 영향을 미친다.Comeau [4][26]등은 북극과 같은 추운 지역이 기후 변화와 관련된 아라고나이트 포화 상태(δ)의 가장 극적인 감소를 나타낸다고 지적한다.익룡은 얇은 아라고나이트 껍질을 가지고 있고 차가운 북극 [26]해역의 지배적인 플랑크톤 종이기 때문에 이것은 특히 영향을 미친다.동부 굴 Crassostrea virginica의 온도와 석회석 포화 상태 사이에는 양의 상관관계가 있으며, 이 굴은 주로 석회석으로 구성된 껍데기를 생산합니다.굴은 해저이고 아라곤석 대신 칼사이트를 사용하는 반면, 높은 온도 [15]처리에서 칼사이트 포화 수준과 굴 석회화 속도는 여전히 뚜렷하게 증가하고 있습니다.

조지아 주 콕스푸르 섬에 있는 Crassostrea virginica의 침대

온도는 칼사이트 및 아라고나이트의 용해성 및 포화상태에 영향을 미칠 뿐만 아니라 셸 또는 석회화된 골격의 조성을 변화시킬 수 있으며, 특히 마그네슘(Mg)의 광물 매트릭스 [6]내 혼입에 영향을 미칠 수 있다.탄산염 골격의 마그네슘 함량(MgCO와 같이3)은 온도에 따라 증가하며, 이는 바다의 별 Mg:Ca [14]비율의 3분의 1을 설명합니다.칼사이트 지배 골격의 8-12% 이상이 MgCO로3 구성되면 껍질 소재가 아라고나이트보다 용해성이 더 높기 때문에 이것은 중요하다.[6]온도와 Mg 함량 사이의 양의 상관관계로 인해, 심해와 고위도와 같은 추운 환경에 사는 생물들은 [25]껍질에 포함된 MgCO의3 비율이 낮습니다.

활암모니아 테피다 (유라미니페라)

지구 온난화 시나리오에서 예측된 것과 같은 작은 온도 변화도 유라미페란 암모니아 테피다의 온도 [18]상승당 Mg:Ca 비율을 4-5% 증가시키기 때문에 Mg:Ca 비율에 영향을 미칠 수 있다.갑각류 산호조류도 마그네슘의 함유량을 증가시켜 고온에서 [6]용해성을 증가시키기 때문에 이러한 반응은 동물이나 외양종에 국한되지 않는다.

조개 퇴적

단단한 기판 위의 Mytilus edulis

온도가 Mg:Ca 비율에 미치는 영향과 칼사이트 및 아라고나이트의 용해도 및 포화 상태에 미치는 영향 사이에서 해수 화학 변화를 통해 단기 또는 장기 온도 변화가 탄산칼슘의 퇴적에 영향을 미칠 수 있음은 분명하다.이러한 온도에 의한 화학적 변화가 셸 증착에 미치는 영향은 하구 및 해안 시스템에 거주하는 광범위한 유기체에 대해 반복적으로 입증되어 온도에 영향을 받는 모든 요소의 누적 효과를 강조하였다.

살아있는 모네아리아 고리

청홍합은 북미 동해안과 유럽 서해안의 단단한 기판 위에 있는 주요 우주공간 점유자로 [27]기온 상승에 따라 석회화 속도가 최대 5배까지 증가한다.동양의 굴과 갑각류인 산호조류도 온도가 올라가면 석회화 속도가 증가하는 것으로 나타났지만,[28] 이것은 유기체의 형태학에 다양한 영향을 미칠 수 있다.

쇼네 외(2006)는 따개비 Chthamalus fissus와 홍합 Mytella guanensis가 높은 온도에서 더 빠른 껍질 신장률을 보인다는 것을 발견했으며, 이러한 껍질 성장 변동의 50% 이상이 온도 변화에 의해 설명되었습니다.카우리(골뱅이) 모네아리아 고리는 해수면온도(SST)와 어린 [29]조개 껍데기의 바깥 표면인 굳은살 두께 사이에 양의 상관관계를 보였다.

누셀라필루스

포식성 조간 달팽이 누셀라 라필루스 또한 따뜻한 기후에서 두꺼운 껍데기를 발달시키는데, 이는 아마도 [3]찬물에서의 석회화에 제약이 있기 때문일 것이다.이매패 조개는 더 따뜻하고 낮은 위도에서 더 두꺼운 껍질, 더 많은 가시, 더 많은 조개 장식을 만들어 내는데, 이는 다시 따뜻한 [30]물과 그에 따른 화학적 변화로 인한 석회화의 증가를 보여준다.

상기 연구에서 설명한 석회화율과 셸 성장률의 단기적인 변화는 실험적인 온도 상승 또는 위도 열 구배에 기초하지만 장기적인 온도 경향은 셸 성장에도 영향을 미칠 수 있습니다.경화연대학은 다양한 [31]온도에서 차이 나는 성장률을 바탕으로 많은 석회화 유기체의 껍질에서 성장 증가로부터 과거의 온도 데이터를 재구성할 수 있다.이러한 성장 증대에 대한 가시적인 표시는 성장 고리와 유사하며 화석 껍질에도 존재하며, 연구자들은 파코소마 발틱과 루디타페스 필리피나룸과 같은 조개가 기후가 [32][33]따뜻한 시기에 가장 빨리 자랐다는 것을 증명할 수 있다.

염도가 석회화에 미치는 영향

염도가 다른 물의 용어

염도는 물의 "소금"을 말합니다.해양학이나 해양생물학에서는 염도를 백분율이 아니라 용액 1kg당 대략 그램의 소금인 페밀(permille, 1000분의 1)(),)로 표현하는 것이 전통이었다.염도는 강어귀의 온도보다 훨씬 더 다양하며, 종종 비교적 짧은 거리에 걸쳐 0에서 35까지 다양합니다.같은 장소에 있는 유기체라도 조수에 따라 염도가 크게 변동하여 석회화 과정을 지원하는 화학적 성질을 가진 매우 다른 물 덩어리에 노출됩니다.단일 하구 내에서도 각 종들이 다른 조개 퇴적 조건에 노출될 수 있으며, 이는 물의 화학적 변화와 그로 인한 석회화 속도에 따라 다양한 생육 패턴을 일으킨다.

마그네슘:칼슘비

염도는 마그네슘:칼슘(Mg:Ca) 비율과 양의 상관 관계를 나타내지만 온도보다 [7][18]절반 정도만 영향을 줍니다.일부 시스템의 염도는 Mg:Ca 비율 변동의 약 25%를 차지할 수 있으며, 32%는 온도로 설명되지만, 이러한3 염도 유도 MgCO 혼입 변화는 사용 가능한 [14]마그네슘의 차이 때문이 아니다.대신 플랑크톤 유채류에서 염도의 변화는 석회화 [7]전에 마그네슘을 제거하는 내부 메커니즘을 방해할 수 있다.유라미페란은 바닷물 주머니를 석회화 현장으로 운반하고, 바닷물의 구성을 바꾸고 마그네슘을 제거하는 석회화 액포를 생성하는 것으로 생각되는데, 이는 높은 [7]염도에 의해 방해될 수 있는 과정이다.염도는 또한 온도(T)와 염도([13]S)에서 K'sp까지의 염도(CaCO의3 겉보기 용해도 생성물 상수)에 관한 다음 공식에서 알 수 있듯이3 CaCO의 용해도에 영향을 미칠 수 있다.

K'sp (calcite) = (0.1614 + 0.05225 S – 0.0063 T) x 10−6

K'sp (aragonite) = (0.5115 + 0.05225 S – 0.0063 T) x 10−6

이러한 방정식은 온도가 K'sp와 음의 관계를 나타내며, 염도는 K'sp (칼슘과 아라곤산염)와 양의 관계를 나타냅니다.이러한 라인의 기울기는 동일하며, 다른 탄산염 종에 따라 절편만 변화하여 표준 온도와 압력에서 아라고나이트가 칼사이트보다 용해성이 높다는 것을 나타냅니다.Mucci는 K'sp에 대해 온도와 염도에 관한 보다 복잡한 방정식을 제시했지만, 동일한 일반적인 패턴이 나타난다.[34]

염도를 가진 CaCO의3 용해도 증가는 만약 이 인자가 셸 형성에 영향을 미치는 유일한 요소라면 더 많은 해양 환경에서 생물들이 셸 물질을 축적하는 데 어려움을 겪을 것임을 나타낸다.용해도 생성물은 용액의 이온 강도와 [34]물에 있는 탄산 이온의 양을 낮추는 양이온-카보네이트 이온 쌍의 형성 때문에 염도와 결합된다.이는 CaCO가3 물에 용해되는 공식(CaCO3 ↔ Ca2+ + CO32−)에서 생성물을 제거하는 것과 같으며, 이는 순방향 반응을 촉진하고 탄산칼슘의 용해를 선호한다.따라서 CaCO의3 용해도 생성물은 [22]증류수보다 35º 해수에서 193배 높다.

포화 상태

염도는 칼사이트와 아라고나이트의 포화 상태에 다른 영향을 미쳐 염도가 높은 칼슘 농도를 증가시켜 [35]탄산칼슘의 침전을 선호한다.알칼리성, 즉 산 완충능력과 CaCO3 포화상태는 염도와 함께 증가하며, 그렇지 않으면 껍데기 [17][18]형성에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 pH의 변동을 하구 유기체가 극복하는 데 도움을 줄 수 있습니다.그러나 일부 하구의 하천수는 탄산칼슘으로 과포화된 반면 혼합 하구수는 [17]호흡에 따른 pH가 낮아 저포화된다.높은 부영양 하구는 산소를 소비하고 이산화탄소를 생산하는 많은 양의 플랑크톤과 해저동물을 지원하는데, 이것은 하구 물의 pH와 활성 [17]탄산염의 양을 낮춥니다.따라서 높은 염도가 칼사이트와 아라고나이트의 포화 상태를 증가시킬 수 있지만, 하구 유기체의 껍질 퇴적에 영향을 미치기 위해 이 시스템에서 상호작용하는 다른 많은 요소들이 있습니다.

조개 퇴적

조개 퇴적물의 이러한 모든 측면은 다른 방식으로 염도의 영향을 받기 때문에, 특히 온도와 함께 하구 유기체의 석회화 속도와 조개 형성에 대한 염도의 전반적인 영향을 조사하는 것이 유용합니다.물고기의 뼈와 비늘은 심하게 석회화되어 있으며, 북극 물고기의 이러한 부분은 온대 환경(33%)과 열대 환경([36]50%)의 물고기의 석회화(27%)의 약 절반이다.해저청색홍합 Mytilus edulis도 염도와 함께 석회화 속도가 증가하여 [27]15º보다 최대 5배 높은 37º의 석회화 속도를 보였다.

체서피크 만의 굴의 경우 염도는 고온(30°C)에서는 석회화에 영향을 주지 않지만, 더 낮은 온도(20°C)[15]에서는 석회화를 크게 증가시킵니다.갑각류인 산호조류 피마톨리손 칼카룸에서는 온도와 염도가 첨가 효과를 보였는데, 이 두 가지 요인이 모두 이 [28]피복조류의 전체 석회화 속도를 증가시켰기 때문이다.석회화에 대한 염도의 총효과는 다양한 종의 석회화 속도에 대한 염도의 긍정적인 영향에서 입증되었듯이 대체로 긍정적인 영향이다.이는 염도를 가진 알칼리성 및 탄산칼슘 포화 상태가 증가하여 물 [18]속의 유리 수소 이온을 감소시키고 유리 탄산 이온을 증가시킨 결과일 수 있다.바닷물의 높은 알칼리도는 하구에서 호흡을 통해 생성되는 이산화탄소가 pH를 낮춰 칼사이트와 아라고나이트의 포화상태를 떨어뜨리고 CaCO3 용해를 [37]일으킬 수 있기 때문에 특히 중요하다.하구의 신선한 부분은 염도가 낮기 때문에 알칼리도가 낮아 pH가 낮아 하구 생물들이 탄산칼슘 용해에 대한 감수성이 높아진다.염도 및 온도 증가는 석회화 속도에 대한 pH의 부정적인 영향을 상쇄할 수 있습니다. 석회화 속도는 석회화 및 아라고나이트 포화 상태를 높이고 일반적으로 셸 성장에 더 유리한 조건을 만들기 때문입니다.

장래의 변화

껍데기 성장과 석회화 속도는 물의 화학 작용과 신진대사와 호흡과 같은 생물 작용에 대한 온도와 염도의 영향의 누적 결과입니다.온도와 염도는 탄산염 평형의 균형, 칼사이트와 아라고나이트의 용해도와 포화 상태, 그리고 껍데기의 광물 매트릭스에 포함된 마그네슘의 양에 영향을 미치는 것으로 확인되었다.이러한 모든 요인이 결합되어 서로 다른 물리적 및 환경 조건에서 관찰되는 순 석회화 속도를 생성합니다.많은 식물에서 나온 유기체는 탄산칼슘 골격을 생성하기 때문에 생물 과정은 매우 다양하지만, 물 화학에 대한 물리적 조건의 영향은 모든 석회화 [38]유기체에 영향을 미칩니다.이러한 조건은 하구에서는 동적이기 때문에 기후 변화에 따른 물의 화학적 변화에 기초하여 미래의 석회화율 변화에 대한 결론을 도출하는 이상적인 시험 환경이다.

기후 변화

미국 동부 해안의 체서피크 만(가운데)과 델라웨어 만(위) 위성도

기후 변화에 따라 많은 지역에서 강수량이 증가하여 하구 환경으로 유입되는 하천이 [15]증가할 것으로 예상됩니다.체서피크 만과 같은 큰 강어귀에서는 이로 인해 수백 평방 킬로미터의 서식지에 걸쳐 염도가 크게 감소하고 알칼리도와 CaCO3 포화 상태가 감소하여 영향을 받는 [18]서식지의 석회화 속도가 감소합니다.알칼리도가 낮아지고 유출로 인한 영양소 가용성이 증가하면 생물학적 활동이 증가하여 이산화탄소가 생성되고 따라서 이러한 [16][17]환경의 pH가 낮아집니다.이것은 하구 환경을 훨씬 더 부영양적으로 만들 수 있는 오염에 의해 악화될 수 있고, 더 산성적인 조건이 껍데기 용해를 선호하기 때문에 껍데기의 성장에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.그러나 지구 온난화로 인한 온도 상승으로 인해 Calcite 및 Aragonite의 용해도가 낮아지고 포화 상태가 높아져 CaCO3 침전 및 쉘 [23][39]형성이 용이해지기 때문에 이러한 현상은 완화될 수 있다.따라서, 생물들이 생리학적으로 높아진 온도에 적응하거나 적응할 수 있다면, 온도가 높은 물은 적어도 온대 지역에서는 현재의 수온보다 껍질 생산에 더 도움이 될 것이다.

석회화율

껍질 퇴적에서 제한 요인은 포화 상태일 수 있으며, 특히 아라고나이트의 경우, 아라고나이트는 칼사이트보다 용해성이 높고 안정성이 떨어지는 형태의 CaCO입니다3.1998년 전지구 평균 아라곤산염 포화 상태는 390%로 지난 빙하기 이후 일반적으로 경험된 범위이며 석회화 비율이 [23]고정한 백분율이었다.그러나 아라곤산염 포화 상태가 380% 미만으로 떨어지면서 석회화 속도가 급격히 떨어지고 포화도가 98%로 떨어진 후 석회화 속도가 3배 감소한다.2100년까지 pCO가2 560이고 pH가 7.93(지구 해양 평균)으로 떨어지면 포화 상태가 293%로 감소하므로 석회화 감소가 발생할 가능성은 낮다.향후 100~200년 후에는 PCO가2 1000으로 증가하고, pH가 7.71로 떨어지며, 아라곤산염 포화 상태가 192로 떨어질 수 있습니다.[23]이것만으로도 석회화율이 14% 감소합니다.이는 하구의 높은 강수량으로 인한 낮은 염도에 의해 악화될 수 있지만, 석회화 속도를 높일 수 있는 온도 상승으로 완화될 수도 있다.하구 및 세계 해양의 pH, 온도 및 염도 사이의 상호작용은 석회화 속도를 촉진하고 이러한 변화에 대한 민감성에 기초하여 미래의 종 집단을 결정할 것이다.

산성화가 석회화 속도에 미치는 영향을 상쇄하기 위해 온도가 상승할 때 발생하는 문제 중 하나는 온도와 Mg:Ca 비율 사이의 관계입니다. 온도가 상승하면 셸 [40][14][18]매트릭스에 마그네슘이 더 많이 포함되기 때문입니다.Mg:Ca 비율이 높은 껍질은 용해성이 더 높기 때문에 일차적으로 칼사이트 골격을 가진 유기체(아라곤산염보다 용해성이 낮은)라도 미래의 조건에 의해 큰 영향을 받을 수 있습니다.

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레퍼런스

인용문

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