"Eesti Teadusfondi uurimistoetus" projekt ETF9064
ETF9064 "Biomineralisatsiooni evolutsioon serpuliididel (Polychaeta, Annelida) (1.01.2012−31.12.2015)", Olev Vinn, Tartu Ülikool, Loodus- ja tehnoloogiateaduskond, Tartu Ülikooli Ökoloogia- ja Maateaduste Instituut.
ETF9064
Biomineralisatsiooni evolutsioon serpuliididel (Polychaeta, Annelida)
Evolution of biomineralization in the serpulid tubeworms (Polychaeta, Annelida)
1.01.2012
31.12.2015
Teadus- ja arendusprojekt
Eesti Teadusfondi uurimistoetus
ValdkondAlamvaldkondCERCS erialaFrascati Manual’i erialaProtsent
1. Bio- ja keskkonnateadused1.4. Ökoloogia, biosüstemaatika ja -füsioloogiaB330 Paleozooloogia, fülogenees 1.5. Bioteadused (bioloogia, botaanika, bakterioloogia, mikrobioloogia, zooloogia, entomoloogia, geneetika, biokeemia, biofüüsika jt50,0
4. Loodusteadused ja tehnika4.2. MaateadusedP420 Petroloogia, mineroloogia, geokeemia 1.4. Maateadused ja sellega seotud keskkonnateadused (geoloogia, geofüüsika, mineroloogia, füüsiline geograafia ning teised geoteadused, meteoroloogia ja ning teised atmosfääriteadused, klimatoloogia, okeanograafia, vulkanoloogia, paleoökoloogia50,0
PerioodSumma
01.01.2012−31.12.201214 400,00 EUR
01.01.2013−31.12.201314 400,00 EUR
01.01.2014−31.12.201414 400,00 EUR
01.01.2015−31.12.201514 400,00 EUR
57 600,00 EUR

Serpuliidid on olulised bioloogilisi koorikuid moodustavad ning kaltsifitseerivad merelised hulkharjasussid. Serpuliidide kojad on kas aragoniitsed, kaltsiitsed või segakoostisega (Lowenstam 1954; Bornhold & Milliman 1973; Simkiss & Wilbur 1989; Vovelle et al. 1991, Vinn et al. 2008 a, b, c). Serpuliidide biomineralisatsiooni evolutsiooni ei ole siiani uuritud. Varasemad serpuliidid ilmusid tõenäoliselt Triiase ajastu aragoniitses meres (Palmer et al. 1988, Taylor 2008, Vinn et al. 2008 c) ning aragoniit on arvatavasti serpuliidide esialgne mineraal (Vinn et al. 2008c). Temperatuuri mõju serpuliidide biomineralisatsiooni evolutsioonile ei ole teada. Käesoleva projekti üheks eesmärgiks on otsida seoseid serpuliidide mineraloogilise evolutsiooni ja ookeani temperatuuri vahel, analoogiliselt molluskitel ja sammalloomadel leitule. Globaalne soojenemine ei põhjusta ainult ookeani veetaseme tõusu. Inimtekkelise CO2 emissioon põhjustab veel ookenani vee happelisemaks muutumist. Eksperimentaalsed uuringud näitavad, et serpuliididele sarnaselt aragoniidist ja kõrge Mg sisaldusega kaltsiidist kodasid ehitavad loomad kannatavad kõige rohkem ookeani happeliseks muutumise tagajärjel. Uuringute kava: 1) Euroopa ning ülejäänud maailma serpuliidide stratigraafilise, geograafilise ja keskkonna leviku dokumenteerimine Mesosoikumist kuni tänapäevani (kasutades välitööde andmeid, muuseumi kogusid ja erilalast kirjandust). 2) Uurida serpuliidide kodade mineraloogilist koostist ning koja peenstruktuuri ning leida võimalike trende. 3) Uurida serpuliidide kodade moodustumist ning seda kuidas orgaaniline maatriks kontrollib kristallisatsiooni telgede orienteeritust serpuliidide kojas ning leida vastavaid evolutsioonilisi trende. 4) Leida sobivad geoloogilised kihid ja regioonid, ning tänapäevane materjal, et uurida keskkonna mõju (Mg/Ca suhe, temperatuur, vee sügavus ning rõhk, ookeani pH) serpuliidide biomineralisatsioonile (kaltsiit/aragoniit, madala/kõrge-Mg sisaldusega kaltsiit). 5) Uurida serpuliidide analoogide (tentakuliitide) leviku keskkonnast (sedimentoloogilised ning paleontoloogilised andmed) lähtuvaid seaduspärasusi Eesti Ordoviitsiumis ja Siluris.
Serpulids are one of the major groups of biofouling and calcifying marine organism. The mineral composition of serpulid tubes has been reported to be either calcitic, aragonitic or a combination of both (Lowenstam 1954; Bornhold & Milliman 1973; Simkiss & Wilbur 1989; Vovelle et al. 1991, Vinn et al. 2008 a, b, c). The mineralogical evolution of serpulids has not been investigated. The earliest serpulids presumably began to calcify in the Aragonite II seas of the Triassic Period (Palmer et al. 1988, Taylor 2008, Vinn et al. 2008 c) and aragonite is presumed to be the primitive biomineral for serpulids (Vinn et al. 2008c). The role of temperature in the evolution of serpulid biomineralogy is unknown. This proposal will seek to identify correlations between temperature and serpulid mineralogical evolution similar to those found in molluscs and bryozoans. Global warming is not the only consequence of rising levels of carbon dioxide in the atmosphere. The oceans are becoming more acidic due to anthropogenic emissions CO2. Experimental works suggests that invertebrates constructing their shells of aragonite and high Mg calcite, such as many serpulids, will be particularly affected by oceanic acidification. Specific goals of our proposed research are to: 1) document the stratigraphical, geographical and environmental distribution of serpulids in Mesozoic to Recent sections of Europe and world-wide (based on field data, museum collections and literature). 2) analyse variation and possible trends in mineralogy and ultrastructure of serpulid tubes. 3) study serpulid tube formation and how the organic matrix controls the orientations of crystallization axes for the main serpulid tube ultrastructures (both calcitic and aragonitic), and to identify respective evolutionary trends. 4) identify appropriate horizons and regions for analysing environmental controls (Mg/Ca ratios, temperature, water depth/pressure, pH of the ocean water) on biomineralisation (calcite/aragonite, low/high-Mg calcite) among serpulids; 5) analyse relationships between the distribution of serpulid analogues (tentaculitoids) and environmental patterns documented from other sedimentological and palaeontological data in the Ordovician and Silurian of Estonia.
Selgus, et serpuliidide juveniilsed kojad on reeglina aragoniitse koostisega, mis teeb sellised serpuliidid eriti tundlikuks ookeani vee happelisemaks muutumise suhtes. Ookeani süvikutes elav serpuliid Protis sp. omab madalas meres elevate sama perekonna liikidega sarnast koja peenstruktuuri. EDX analüüs tuvastas peamiselt kaltsiitse (kõige stabiilsem CaCO3 polümorf) koostise süvamere serpuliididel, kuid üllatavalt esineb neil ka aragoniitseid (vähem stabiilne CaCO3 polümorf) kodasid, mida kinnitab Raman spektroskoopiline analüüs. Oletatavasti arenesid orgaanilised kiled serpuliidide klaadi A kodades koja mehhaaniliste omaduste parandamiseks. Serpuliidide analoogid Paleosoikumis - tentakuliidid kuuluvad suure tõenäosusega Lophotrochozoa hulka. Neid võib kitsamalt lugeda Brachiozoa hulka kuuluvateks.