Name: sea surface temperature from alkenone ratios
Uploaded: 2023-04-30T06:47:01.000Z
Duration: 10 min 10 s
Channel: JoVE

K12 Standards

north-carolina-k-12-science-standard-course-of-study

North Carolina K-12 Science Standard Course of Study

9-12

Earth and Environmental Science

Earth's Systems

ESS.EES.2.3

an-overview-of-alkenone-biomarker-analysis-for-paleothermometry

An Overview of Alkenone Biomarker Analysis for Paleothermometry

<div class="chapter_text" id="script_0">
Paläothermometrie ist die Berechnung vergangener Temperaturen durch die Analyse bestimmter Chemikalien in natürlichen Proben, wie sie von prähistorischen Algen hinterlassen werden. 
Algen sind eine vielfältige Gruppe von Organismen, die seit Jahrtausenden in den Ozeanen und Seen der Erde reichlich vorhanden sind. Als Biomarker fungieren bestimmte chemische Verbindungen, die von uralten Algen im Sediment abgelagert werden – organische Verbindungen, die Forschern wertvolle Einblicke in die Erdgeschichte geben können. Die Analyse des Biomarkergehalts von Algen im Sediment ermöglicht es den Forschern, die Temperatur der Erde vor Hunderten von Millionen Jahren zu bestimmen. 
Ein solcher Nachweis stammt von einigen Arten von Coccolithophoren. Diese Algen produzieren unterschiedliche Mengen an Alkenonen, einer Klasse robuster Biomarker, die auf der Temperatur ihrer Umgebung basieren. Die Alkenon-Analyse wird hauptsächlich verwendet, um die Meeresoberflächentemperatur der Ozeane der Erde vor Äonen und Äonen zu berechnen. 
Dieses Video veranschaulicht die Verwendung von Alkenonen in der Paläoklimatologie und beschreibt den Prozess der Isolierung, Reinigung und Analyse von Alkenonen, um die vergangene Meeresoberflächentemperatur zu berechnen. 
</div>
<div class="chapter_text" id="script_1">
Wie der Name schon sagt, basiert die "Alkenon-Paläothermometrie" auf der Analyse von Lipiden, die als Alkenone bekannt sind. Die Alkenon-Paläothermometrie basiert auf Alkenonen; langkettige, ungesättigte Alkylketone, die 37 Kohlenstoffatome und 2 bis 4 Doppelbindungen enthalten. Jede Doppelbindung ist ein Ort der Ungesättigtheit. Bei niedrigen Meeresoberflächentemperaturen erzeugen Alkenonproduzenten mehr ungesättigte Alkenone als gesättigte. Das Verhältnis von Sättigung zu Unsättigung ist als Alkenon-Unsättigungsindex bekannt. 
Die üblicherweise bewerteten Alkenone sind C37:2 und C37:3, die 37 Kohlenstoffe bzw. zwei bzw. drei Doppelbindungen haben. Der Unsättigungsindex dieser Alkenone, oder UK'37, steht in einem positiven Zusammenhang mit der Meeresoberflächentemperatur. Die als Gaschromatographie bekannte Analysemethode ist in der Regel empfindlich genug, um diese Alkenone voneinander zu trennen. Alkenon-produzierende Algen erzeugen jedoch oft auch chemisch ähnliche Fettsäuremethylester oder Alkenoate, die mit dieser Technik nicht von Alkenonen unterschieden werden können. Auch die Kohlenwasserstoffkontamination durch Verschmutzung kann die chromatographische Analyse weiter verunsichern. Um die relative Alkenonkonzentration genau bestimmen zu können, müssen Alkenoate und unbekannte Kohlenwasserstoffe vor der Analyse mit den Methoden der Verseifung und Harnstoffadduktion entfernt werden. 
Nachdem nun die Beziehung zwischen den Alkenonverhältnissen der Sedimente und der Meeresoberflächentemperatur überprüft wurde, schauen wir uns die Techniken zu ihrer Reinigung aus einem Gesamtlipidextrakt und die Analyse des Unsättigungsverhältnisses an. 
</div>
<div class="chapter_text" id="script_2">
Sobald das Meeressediment gesammelt und extrahiert wurde, muss der Gesamtlipidextrakt (TLE) einen mehrstufigen Reinigungsprozess durchlaufen und analysiert werden. Zunächst wird der Extrakt verseift, um Alkenoate mit einer starken Base und Hitze in Carboxylatsalze und Methanol umzuwandeln. Andere im TLE enthaltene Fettsäureester werden zu Salzen und Glycerin verseift. 
Nach dem Abkühlen des Gemisches auf Raumtemperatur wird eine wässrige Salzlösung zugegeben, um Salze und Glycerin zu bilden. Das Gemisch wird dann angesäuert, um die Carboxylat-Anionen zu protonieren, wodurch Fettsäuren entstehen. Schließlich werden die Alkenone und Fettsäuren aus dem Gemisch mit Hexan extrahiert. 
Anschließend wird eine Kieselgel-Chromatographie durchgeführt, um sowohl unpolare Verbindungen als auch die durch Verseifung entstehenden polaren Fettsäuren zu entfernen. Das getrocknete und verseifte TLE wird in Hexan aufgelöst und anschließend auf eine Säule geladen. Kieselsäure hält polare Verbindungen stärker zurück als unpolare. 
Zuerst werden unpolare Verbindungen mit einem unpolaren Lösungsmittel, wie z.B. Hexan, entfernt. Als nächstes werden Alkenone durch ein mäßig polares Lösungsmittel, wie z. B. Dichlormethan, eluiert, wobei die hochpolaren Fettsäuren und andere unerwünschte polare Verbindungen auf der Säule verbleiben. 
Wenn die ursprüngliche Sedimentprobe aus einem stark verschmutzten Gebiet entnommen wurde, wird eine Harnstoffadduktion durchgeführt, um verbleibende stark verzweigte oder zyklische Kohlenwasserstoffe zu entfernen. Die getrocknete Mittelpolaritätsfraktion wird in einem Lösungsmittelgemisch gelöst, in dem der stark polare Harnstoff wie DCM und Hexan minimal löslich ist. Eine konzentrierte Lösung von Harnstoff in Methanol wird dann dem TLE zugesetzt, wodurch Harnstoffkristalle ausfallen. 
Geradkettige Moleküle wie Alkenone passen in die Zwischenräume zwischen den Molekülen im Harnstoffkristallgitter, stark verzweigte und zyklische Moleküle jedoch nicht und werden ausgestoßen. 
Sobald das Kristallwachstum abgeschlossen ist, werden die Harnstoffkristalle getrocknet und dann mit einem apolaren Lösungsmittel gewaschen, um ausgestoßene Verbindungen zu entfernen. Dann werden die Kristalle in einer kleinen Menge Wasser aufgelöst. Die Alkenone werden zur Analyse mit einem unpolaren Lösungsmittel aus dem Wasser extrahiert. 
</div>
<div class="chapter_text" id="script_3">
Während bei allen vorangegangenen Reinigungsschritten nicht zwischen Alkenonspezies unterschieden wurde, reichen kleine Unterschiede im Siedepunkt und in der Molekülstruktur für die Trennung auf einer Gaschromatographiesäule aus. In Kombination mit einem Flammenionisationsdetektor können relative Konzentrationen der Alkenone bestimmt werden. 
Moleküle werden auf dem Chromatogramm durch ihre Retentionszeit identifiziert, d. h. durch die Zeit, die benötigt wird, bis die Verbindung die Säule verlässt. Die Retentionszeiten der gewünschten Verbindungen werden mit Alkenonstandards ermittelt. 
Die relativen Konzentrationen der Alkenone werden aus der Analyse der Gebiete unter den interessierenden Peaks bestimmt. Der Wert UK'37 wird dann aus den Konzentrationen von C37:2 und C37:3 in der Probe berechnet. Mit der Proxy-Beziehung der Meeresoberflächentemperatur und dem UK'37-Wert kann der Analyst die Meeresoberflächentemperatur zum Zeitpunkt der Sedimentablagerung berechnen. 
</div>
<div class="chapter_text" id="script_4">
Viele verschiedene Facetten der Erdgeschichte können durch die Analyse von Sedimenten und Sedimentgesteinen untersucht werden. 
Biostratigraphie ist die Lehre von der Bestimmung des Alters von Gesteinsschichten oder -schichten durch Analyse der vorhandenen Fossilien. Da es viele Sedimentquellen gibt, können Sedimentgesteine aus der gleichen Zeit auf der ganzen Welt dramatisch unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen. Bestimmte Gruppen von Arten existierten im Laufe der Erdgeschichte, wie z. B. die Ammoniten, weltweit und durchliefen eine rasante Evolution. Wenn visuell unähnliche Gesteinsschichten beide die gleiche Ammonitenart enthalten, dann kann eine zeitliche Korrelation zwischen den Schichten gezogen werden. In Kombination mit Techniken wie der Paläothermometrie lassen sich aus Fossilienbeständen in natürlichen Proben umfangreiche Informationen über die Erdgeschichte ermitteln. 
Viele Arten von Foraminiferen oder Foramen sind in Meeressedimenten weltweit zu finden. Foramen haben Kalziumkarbonatschalen und existieren seit Millionen von Jahren in den Ozeanen der Erde. Viele Arten leben auf dem Meeresboden und können so Temperaturinformationen über tiefere Teile des Ozeans liefern. Das Magnesium-Kalzium-Verhältnis der Foramen entspricht der Temperatur, da sie in wärmeren Klimazonen mehr Magnesium in ihre Schalen einbauen. Die Vielzahl der Arten und der Reichtum an Foramen machen ihren Fossilienbestand nützlich, um Veränderungen der Meeresströmungen im Laufe der Erdgeschichte zu verfolgen und für die Biostratigraphie. 
Wenn tektonische Platten auseinanderdriften, bildet sich zwischen ihnen neues Gestein. Entsprechend geben die Eigenschaften des Gesteins, das eine divergente Plattengrenze umgibt, Aufschluss über die Plattenbewegungen im Zeitverlauf. Zum Beispiel sind Änderungen des Erdmagnetfeldes in einigen Mineralien erhalten, die in Fossilien, Gestein und Sedimenten vorkommen. Die Entdeckung symmetrischer Änderungen des Magnetismus um mittelozeanische Rücken trug wesentlich zum aktuellen Verständnis der Ausbreitung des Meeresbodens und der Plattentektonik bei. 
</div>
<div class="chapter_text" id="script_5">
Sie haben gerade den Überblick über die Alkenon-Paläothermometrie von JoVE gesehen. Sie sollten nun die Prinzipien der Paläothermometrie und die Beziehung der Alkenonverhältnisse im Meeressediment zur Meeresoberflächentemperatur verstehen. In den folgenden Videos dieser Serie wird dieser komplexe Prozess näher erläutert. 
Danke fürs Zuschauen! 
</div>

ein Überblick über die alkenon-biomarker-analyse für die paläothermometrie

<>Quelle: Labor von Jeff Salacup - University of Massachusetts Amherst
In dieser Serie von Videos wurden natürliche Proben extrahiert und gereinigt auf der Suche nach organischen Verbindungen, genannt Biomarker, die Informationen über die klimatischen Bedingungen und Umgebungen der Vergangenheit beziehen können. Eines der analysierten Proben war Sediment. Sedimente reichern sich im Laufe der geologischen Zeit in Becken, Vertiefungen in der Erde in denen Sediment fließt durch die Einwirkung von Flüssigkeit (Wasser oder Luft), Bewegung und Schwerkraft. Zwei Haupttypen von Becken vorhanden, Marine (Ozeane und Meere) und lacustrine (Seen). Wie man vermuten könnte, Leben sehr unterschiedliche Arten des Lebens in diesen Einstellungen, der Unterschied im Salzgehalt zwischen ihnen größtenteils angetrieben. In den letzten Jahrzehnten entdeckt Bio Geochemiker eine Toolbox von Biomarker-Proxys oder Verbindungen, die zur Beschreibung Klima oder Umwelt, von denen einige in marinen Lebensräume und einige von denen arbeiten in lacustrine arbeiten. Wir richten unsere Aufmerksamkeit hier auf die marine Realm und Alkenone Paleothermometry über die Uk'37 Meer Oberflächentemperatur Proxy.
Die etabliertesten und allgemein angewandten offenen Ozean Biomarker Meer Oberflächentemperatur (SST) Proxy ist Uk'37.
Uk'37 = (C37:2) / (C37:2 + C37:3) (siehe Herbert1 für eine Rezension)
Der Index basiert auf dem Verhältnis von zwei mehrfach ungesättigten langkettigen-Alkyl-Ketonen, genannt Alkenone, produziert durch einige Klassen von Haptophyte Algen2,3. 4,5 und Kern-Top Sediment6 Kalibrierung Kulturwissenschaften führte zur Entwicklung des Uk'37 Index als quantitative SST Proxy. Erstaunlich, die Kultur-basierte Kalibrierung von Prahl Et al. 4:
Uk'37 = 0.034(SST) + 0,039,
Und der Kern-Top-Kalibrierung von Müller Et al. 6,
Uk'37 = 0.033(SST) + 0,044,
statistisch gesehen identisch sind.
Rekonstruiert Uk'37 Temperaturen korreliert am besten mit mittleren jährlichen SST für eine Vielzahl von Klima und Haptophyte Produktion Regimen in der globalen Ozean7. Alkenone werden in marinen Sedimentkernen des frühen Eozän bis Neuzeit8und in exponierten Felsen erhobenen Meeresablagerungen9 vorzuschlagen, sind sie sehr stabil im Laufe der geologischen Zeit, und so nützlich wie ein Paläoklima-Tool erkannt. Uk'37 verwendet wurde, um Paleo Meer Oberflächentemperatur Belegänderungen bei dekadische10 zu orbital11,12 Fristen und sind daher sehr vielseitig.
Im offenen Ozean sind die Coccolithophores Emiliania Huxleyi und Gephyrocapsa Oceanica für die meisten Alkenone Produktion verantwortlich. Es ist noch nicht bekannt, warum diese Kalkalgen Ungesättigtheit Verhältnis von Alkenone basierend auf Wachstum Temperatur verändern. Es war ursprünglich gedacht, dass Alkenone Bestandteile der Zellwände Haptophyte waren und ihre Ungesättigtheit angepasst wurde, um die Membran Flüssigkeit zu halten, ähnlich wie gesättigte Fette bei Raumtemperatur fest sind, während ungesättigte Fettsäuren fließend sind. Jedoch Experimente, die darauf abzielen, diese Frage gefunden, dass anstelle der Zellmembranen zugeordnet, Alkenone Energie-Lagerung-Strukturen innerhalb der Zelle zugeordnet waren. So bleibt ihre Verwendung innerhalb der Zelle eine offene Frage.
Vor kurzem wurden Alkenone in lacustrine Umgebungen gefunden. Ihre Nützlichkeit wurde jedoch bisher beschränkt. Verschiedenen Alkenone Produzenten als jene im marinen Bereich wohnen in Seen und damit die Kalibrierung zwischen Wassertemperatur und Ungesättigtheit (Uk'37) unterscheidet. Darüber hinaus unterscheidet sich diese Kalibrierung zwischen Seen, was die Schaffung einer "globalen" Kalibrierung unwahrscheinlich. Leider, die Schaffung von lokalen Kalibrierungen ist teuer und zeitaufwändig und so die Zukunft für Uk'37 in den Seen ist auch derzeit begrenzt.
Alkenone sind in der Regel aus marinen Sedimenten gewonnen. Sehr oft produzieren die gleichen Organismen, die Alkenone produzieren Fettsäure-Methylester von jenen Alkenone genannt Alkenoates. Diese Verbindungen zusammen eluieren mit Alkenone auf einen Gaschromatographen und erschweren deren Quantifizierung. Diese Extrakte werden daher oft eine Verseifung um Alkenoates zu entfernen durchlaufen. Weil die Verseifung Karboxylhaltige Säuren, die nicht Gaschromatograph zugänglich sind produziert, muss eine Silica-Gel-Spalte nach der Verseifung aus dem Extrakt der Carbonsäuren entfernen durchgeführt werden. Die Alkenone kommen in der mittleren Polarität-Keton-Bruch in Dichlormethan elutes, während die Säuren in der Spalte links. Schließlich kann in extremen Fällen, wie z. B. in Sedimenten von hoch belasteten Bereichen, wie Flussmündungen in der Nähe von industriellen Zentren erworben eine Harnstoff-Adduktion auch verpflichtet werden unbekannte Verbindungen zu entfernen, die mit der Alkenone am Gaschromatographen coelute.
Sobald der gesamten Lipid-Extrakt gereinigt wird, läuft die extrahierte und gereinigte Probe auf einen Gaschromatographen, gekoppelt an eine Flamme ionisierende Strahlung Detektor. Die relative Konzentration der beiden Alkenone wird bestimmt, indem man die Fläche unter der Kurve für jede der Verbindungen auf Computersoftware für genau diesen Zweck (z. B. Agilent Chemstation). Diese Bereiche sind dann legen Sie in die Uk'37 Verhältnis Gleichung oben gezeigt zu einem Uk'37 -Wert, der zwischen 0 und 1 liegt. Diese Uk'37 Werte dann Meer Oberflächentemperatur Wert mithilfe einer Kalibrierung wie beschrieben oben zugeordnet sind.
<div class="chapter_text" id="script_0">
Paleothermometry ist die Berechnung der letzten Temperaturen durch Analyse von bestimmten Chemikalien in natürlichen Proben, wie jene von prähistorischen Algen hinterlassen.
Algen sind eine heterogene Gruppe von Organismen, die seit Jahrtausenden in Meeren und Seen der Erde reichlich vorhanden gewesen sein. Bestimmte chemischen Verbindungen, die von alten Algen im Sediment abgelagert werden, fungieren als Biomarker – organische Verbindungen, die Forscher wertvolle Einblicke in die Geschichte der Erde bieten kann. In der Tat ermöglicht die Analyse der Algen Biomarker Inhalt im Sediment abschätzen, die Temperatur der Erde Hunderte von Millionen von Jahren.
Eine solche Aufzeichnung stammt aus dem einige Arten von Coccolithophores. Diese Algen produzieren unterschiedliche Mengen an Alkenone, eine Klasse von robusten Biomarker, die Temperatur ihrer Umgebung abhängig. Alkenone Analyse dient in erster Linie zur Berechnung der Oberflächentemperatur der Weltmeere Äonen und Äonen vor.
Dieses Video wird veranschaulichen die Verwendung von Alkenone in Paläoklimatologie und beschreiben den Prozess der Isolierung, Reinigung und Analyse Alkenone, vorbei an Temperatur der Meeresoberfläche zu berechnen.
</div>
<div class="chapter_text" id="script_1">
Wie der Name schon sagt, basiert "Alkenone Paleothermometry" auf die Analyse, wenn Lipide, bekannt als Alkenone Alkenone Paleothermometry basiert auf Alkenone; langkettige, ungesättigte Alkyl-Ketone, die 37 Kohlenstoffatomen und 2 bis 4 Doppelbindungen enthalten. Jede Doppelbindung ist eine Seite von Ungesättigtheit. Bei niedrigen Wassertemperaturen Oberfläche generieren Alkenone Produzenten mehr ungesättigte Alkenone als gesättigt. Das Verhältnis der Sättigung zu Ungesättigtheit bekannt als Alkenone Ungesättigtheit Index.
Die Alkenone meist bewertet sind die C37:2 und C37:3, die 37 Kohlenstoffe und zwei oder drei Doppelbindungen, bzw. haben. Der Ungesättigtheit Index des diese Alkenone bzw. die UK'37, bezieht sich positiv auf die Temperatur der Meeresoberfläche. Die analytische Methode, wie Gaschromatographie in der Regel empfindlich genug, um diese Alkenone voneinander zu trennen. Alkenone erzeugenden Algen erzeugen jedoch oft auch chemisch ähnliche Fettsäure-Methylester oder Alkenoates, die von Alkenone mit dieser Technik nicht zu unterscheiden. Kohlenwasserstoff-Kontamination vor Verschmutzung kann auch weitere chromatographische Analyse schlammig. Um relative Alkenone Konzentration genau zu bestimmen, müssen Alkenoates und unbekannte Kohlenwasserstoffe vor der Analyse durch die Methoden der Verseifung und Harnstoff Adduktion entfernt werden.
Nun, da das Verhältnis von Sediment Alkenone Verhältnis zur Temperatur der Meeresoberfläche überprüft wurde, betrachten wir die Techniken für ihre Reinigung von einem gesamten Lipid-Extrakt und Analyse des Verhältnisses von Ungesättigtheit.
</div>
<div class="chapter_text" id="script_2">
Sobald Meeresablagerungen gesammelt und extrahiert wurde, den gesamten Lipid-Extrakt oder TLE, einen mehrstufigen Reinigungsprozess durchlaufen muss, und analysiert. Zunächst durchläuft das Extrakt Verseifung zur Umwandlung von Alkenoates in Carboxylat Salze und Methanol mit einer starken Basis und Wärme. Anderen Fettsäureester vorhanden in der TLE werden in Salze und Glycerin verseift.
Nach dem Abkühlen der Mischung auf Raumtemperatur wird eine wässrige Salzlösung zur Form Salze und Glycerin hinzugefügt. Die Mischung wird dann angesäuert, Protonate Carboxylat Anionen, Herstellung von Fettsäuren. Zu guter Letzt werden die Alkenone und Fettsäuren aus der Mischung mit Hexan extrahiert.
Silica-Gel Chromatographie erfolgt dann um apolaren Verbindungen und die polar Fettsäuren produziert durch Verseifung zu entfernen. Die getrockneten und verseift TLE wird in Hexan gelöst und dann auf eine Spalte geladen. Kieselsäure behält polare Verbindungen stärker als diejenigen apolaren.
Erstens sind apolaren Verbindungen mit einem apolaren Lösungsmittel wie Hexan entfernt. Als nächstes sind Alkenone durch ein mäßig polaren Lösungsmittel wie Dichlormethan, verlassen die stark polaren Fettsäuren und andere unerwünschten polaren Verbindungen an der Säule eluiert.
Wenn die ursprüngliche Sedimentprobe aus einem stark belasteten Bereich gesammelt wurden, wird Harnstoff Adduktion durchgeführt, um alle verbleibenden hoch verzweigte oder zyklische Kohlenwasserstoffe zu entfernen. Die getrockneten Mid Polarität Bruchteil wird in einem Lösungsmittelgemisch aufgelöst in dem stark polare Harnstoff minimal löslich, wie DCM und Hexan ist. Eine konzentrierte Lösung von Harnstoff in Methanol wird dann die TLE verursacht Harnstoff Kristalle ausgefällt hinzugefügt.
Straight-Kettenmoleküle wie Alkenone passen in die Räume zwischen den Molekülen im Kristallgitter Harnstoff, aber stark verzweigte und zyklische Moleküle nicht und ausgestoßen werden.
Sobald Kristallwachstum beendet hat, sind die Harnstoff-Kristalle getrocknet und dann gewaschen, mit einem apolaren Lösungsmittel, vertriebene Substanzen zu entfernen. Dann werden die Kristalle in einer kleinen Menge Wasser aufgelöst. Das Wasser mit einem apolaren Lösungsmittel für die Analyse sind die Alkenone entzogen.
</div>
<div class="chapter_text" id="script_3">
Während alle vorherigen Reinigungsschritte Alkenone Arten nicht unterschieden, genügen kleine Unterschiede in der Siedepunkt und molekulare Struktur Trennung auf einer Gaschromatographie-Spalte. In Verbindung mit einem Flammenionisationsdetektor werden relativen Konzentrationen von Alkenone, ermittelt.
Moleküle werden durch ihre Verweildauer auf dem Chromatogramm identifiziert, oder die Zeit benötigt für die Verbindung zu beenden der Spalte. Die Retentionszeiten der gewünschten Verbindungen sind mit Alkenone Normen ermittelt.
Die relativen Konzentrationen von der Alkenone werden von der Analyse der Peakflächen von Interesse bestimmt. Die UK'37 Wert errechnet sich dann aus der Konzentrationen von C37:2und C37:3 in der Probe. Mit dem Meer Oberflächentemperatur Proxy-Beziehung und die UK'37 Wert, der Analytiker für die Temperatur der Meeresoberfläche lösen kann, zur Zeit der Ablagerung von Sedimenten.
</div>
<div class="chapter_text" id="script_4">
Viele verschiedene Facetten der Erdgeschichte können durch die Analyse von Sedimenten und Sedimentgesteinen untersucht werden.
Biostratigraphie ist die Studie das Alter der Schichten oder Schichten, der Rock durch Analyse der vorliegenden Fossilien zu bestimmen. Da gibt es viele Quellen von Sedimenten, möglicherweise Sedimentgesteine aus dem gleichen Zeitraum drastisch unterschiedliche Zusammensetzungen auf der ganzen Welt. Bestimmte Gruppen von Arten in der gesamten Erdgeschichte wie die Ammoniten existierten weltweit und erlebte rasante Entwicklung. Wenn optisch unterschiedliche Gesteinsschichten beide die gleichen Arten von Ammoniten enthalten, kann eine zeitliche Korrelation zwischen den Schichten gezogen werden. In Kombination mit Techniken wie Paleothermometry, kann umfangreiche Informationen über die Geschichte der Erde aus fossilen Aufzeichnungen in natürlichen Proben ermittelt werden.
Viele Arten von Foraminiferen oder Forams, sind weltweit in marinen Sedimenten gefunden. Forams kalkhaltigen Schalen haben und ganze Meere der Erde seit Millionen von Jahren existiert haben. Viele Arten leben auf dem Meeresboden und somit informieren Sie Temperatur über tiefere Teile des Ozeans. Die Magnesium-Calcium-Verhältnis von Forams entspricht Temperatur, wie sie mehr Magnesium in ihren Schalen in den wärmeren Klimata zu integrieren. Die Vielzahl der Arten und der Fülle von Forams macht ihre Fossilien nützlich zum Nachverfolgen von Änderungen in Meeresströmungen in der gesamten Erdgeschichte und Biostratigraphie.
Tektonische Platten divergieren, bildet neue Felsen zwischen ihnen. Entsprechend informieren die Eigenschaften des Gesteins umgibt eine divergierende Plattengrenze über Platte Bewegungen im Laufe der Zeit. Zum Beispiel sind Veränderungen im Magnetfeld der Erde in einigen Mineralien in Fossilien, Rock und Sediment erhalten. Die Entdeckung der symmetrischen Änderungen in Magnetismus über Mittelozeanischen Rücken trug maßgeblich zur das gegenwärtige Verständnis von Seafloor verbreiten und Plattentektonik.
</div>
<div class="chapter_text" id="script_5">
Sie habe nur Jupiters Übersicht der Alkenone Paleothermometry beobachtet. Sie sollten jetzt verstehen die Prinzipien der Paleothermometry und das Verhältnis der Alkenone Verhältnisse in marinen Sedimenten, Temperatur der Meeresoberfläche. Die folgenden Videos in dieser Serie gehen mehr ins Detail über dieses komplexen Prozesses.
Danke fürs Zuschauen!
</div>

Ein Überblick über die Alkenon-Biomarker-Analyse für die Paläothermometrie

Source: Laboratory of Jeff Salacup&#160;- University of Massachusetts Amherst
Throughout this series of videos, natural samples were extracted and ...

Paläothermometrie ist die Berechnung vergangener Temperaturen durch die Analyse bestimmter Chemikalien in natürlichen Proben, wie sie von prähistorischen Algen hinterlassen werden. Algen sind eine vielfältige Gruppe von Organismen, die seit Jahrtausenden in den Ozeanen und Seen der Erde reichlich vorhanden sind. Bestimmte chemische Verbindungen, die von uralten Algen im Sediment abgelagert werden, wirken als Biomarker ? organische Verbindungen, die Forschern wertvolle Einblicke in die Erdgeschichte geben können. Die Analyse des Biomarkergehalts von Algen im Sediment ermöglicht es den Forschern, die Temperatur der Erde vor Hunderten von Millionen Jahren zu bestimmen. Ein solcher Nachweis stammt von einigen Arten von Coccolithophoren. Diese Algen produzieren unterschiedliche Mengen an Alkenonen, einer Klasse robuster Biomarker, die auf der Temperatur ihrer Umgebung basieren. Die Alkenon-Analyse wird hauptsächlich verwendet, um die Meeresoberflächentemperatur der Ozeane der Erde vor Äonen und Äonen zu berechnen. Dieses Video veranschaulicht die Verwendung von Alkenonen in der Paläoklimatologie und beschreibt den Prozess der Isolierung, Reinigung und Analyse von Alkenonen, um die vergangene Meeresoberflächentemperatur zu berechnen. Wie der Name schon sagt, ? Alkenon-Paläothermometrie? basiert auf der Analyse von Lipiden, den sogenannten Alkenonen. Die Alkenon-Paläothermometrie basiert auf Alkenonen; langkettige, ungesättigte Alkylketone, die 37 Kohlenstoffatome und 2 bis 4 Doppelbindungen enthalten. Jede Doppelbindung ist ein Ort der Ungesättigtheit. Bei niedrigen Meeresoberflächentemperaturen erzeugen Alkenonproduzenten mehr ungesättigte Alkenone als gesättigte. Das Verhältnis von Sättigung zu Unsättigung ist als Alkenon-Unsättigungsindex bekannt. Die üblicherweise bewerteten Alkenone sind C37:2 und C37:3, die 37 Kohlenstoffe bzw. zwei bzw. drei Doppelbindungen aufweisen. Der Unsättigungsindex dieser Alkenone, oder UK'37, steht in einem positiven Zusammenhang mit der Meeresoberflächentemperatur. Die als Gaschromatographie bekannte Analysemethode ist in der Regel empfindlich genug, um diese Alkenone voneinander zu trennen. Alkenon-produzierende Algen erzeugen aber oft auch chemisch ähnliche Fettsäuremethylester oder Alkenoate, die mit dieser Technik nicht von Alkenonen unterschieden werden können. Kohlenwasserstoffkontamination durch Verschmutzung kann auch die chromatographische Analyse weiter verunreinigen. Um die relative Alkenonkonzentration genau bestimmen zu können, müssen Alkenoate und unbekannte Kohlenwasserstoffe vor der Analyse mit den Methoden der Verseifung und Harnstoffadduktion entfernt werden. Nachdem nun die Beziehung zwischen den Alkenonverhältnissen der Sedimente und der Meeresoberflächentemperatur überprüft wurde, schauen wir uns die Techniken zu ihrer Reinigung aus einem Gesamtlipidextrakt und die Analyse des Unsättigungsverhältnisses an. Sobald das Meeressediment gesammelt und extrahiert wurde, muss der Gesamtlipidextrakt (TLE) einen mehrstufigen Reinigungsprozess durchlaufen und analysiert werden. Zunächst wird der Extrakt verseift, um Alkenoate mit einer starken Base und Hitze in Carboxylatsalze und Methanol umzuwandeln. Andere im TLE enthaltene Fettsäureester werden zu Salzen und Glycerin verseift. Nach dem Abkühlen des Gemisches auf Raumtemperatur wird eine wässrige Salzlösung zugegeben, um Salze und Glycerin zu bilden. Das Gemisch wird dann angesäuert, um die Carboxylat-Anionen zu protonieren, wodurch Fettsäuren entstehen. Schließlich werden die Alkenone und Fettsäuren aus dem Gemisch mit Hexan extrahiert. Anschließend wird eine Kieselgel-Chromatographie durchgeführt, um sowohl unpolare Verbindungen als auch die durch Verseifung entstehenden polaren Fettsäuren zu entfernen. Das getrocknete und verseifte TLE wird in Hexan aufgelöst und anschließend auf eine Säule geladen. Kieselsäure hält polare Verbindungen stärker zurück als unpolare. Zuerst werden unpolare Verbindungen mit einem unpolaren Lösungsmittel, wie z.B. Hexan, entfernt. Als nächstes werden Alkenone durch ein mäßig polares Lösungsmittel, wie z. B. Dichlormethan, eluiert, wobei die hochpolaren Fettsäuren und andere unerwünschte polare Verbindungen auf der Säule verbleiben. Wenn die ursprüngliche Sedimentprobe aus einem stark verschmutzten Gebiet entnommen wurde, wird eine Harnstoffadduktion durchgeführt, um verbleibende stark verzweigte oder zyklische Kohlenwasserstoffe zu entfernen. Die getrocknete Mittelpolaritätsfraktion wird in einem Lösungsmittelgemisch gelöst, in dem der stark polare Harnstoff wie DCM und Hexan minimal löslich ist. Eine konzentrierte Lösung von Harnstoff in Methanol wird dann dem TLE zugesetzt, wodurch Harnstoffkristalle ausfallen. Geradkettige Moleküle wie Alkenone passen in die Zwischenräume zwischen den Molekülen im Harnstoffkristallgitter, stark verzweigte und zyklische Moleküle jedoch nicht und werden ausgestoßen. Sobald das Kristallwachstum abgeschlossen ist, werden die Harnstoffkristalle getrocknet und dann mit einem apolaren Lösungsmittel gewaschen, um ausgestoßene Verbindungen zu entfernen. Dann werden die Kristalle in einer kleinen Menge Wasser aufgelöst. Die Alkenone werden zur Analyse mit einem unpolaren Lösungsmittel aus dem Wasser extrahiert. Während bei allen vorangegangenen Reinigungsschritten nicht zwischen Alkenonspezies unterschieden wurde, reichen kleine Unterschiede im Siedepunkt und in der Molekülstruktur für die Trennung auf einer Gaschromatographiesäule aus. In Kombination mit einem Flammenionisationsdetektor können die relativen Konzentrationen der Alkenone bestimmt werden. Moleküle werden auf dem Chromatogramm durch ihre Retentionszeit identifiziert, d. h. durch die Zeit, die benötigt wird, bis die Verbindung die Säule verlässt. Die Retentionszeiten der gewünschten Verbindungen werden mit Alkenonstandards ermittelt. Die relativen Konzentrationen der Alkenone werden aus der Analyse der Gebiete unter den interessierenden Peaks bestimmt. Der UK'37-Wert wird dann aus den Konzentrationen von C37:2 und C37:3 in der Probe berechnet. Mit der Proxy-Beziehung der Meeresoberflächentemperatur und dem UK'37-Wert kann der Analyst die Meeresoberflächentemperatur zum Zeitpunkt der Sedimentablagerung ermitteln. Viele verschiedene Facetten der Erdgeschichte können durch die Analyse von Sedimenten und Sedimentgesteinen untersucht werden. Biostratigraphie ist die Lehre von der Bestimmung des Alters von Gesteinsschichten oder -schichten durch Analyse der vorhandenen Fossilien. Da es viele Sedimentquellen gibt, können Sedimentgesteine aus der gleichen Zeit auf der ganzen Welt dramatisch unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen. Bestimmte Gruppen von Arten existierten im Laufe der Erdgeschichte, wie z. B. die Ammoniten, weltweit und durchliefen eine rasante Evolution. Wenn visuell unähnliche Gesteinsschichten beide die gleiche Ammonitenart enthalten, dann kann eine zeitliche Korrelation zwischen den Schichten gezogen werden. In Kombination mit Techniken wie der Paläothermometrie lassen sich aus Fossilienbeständen in natürlichen Proben umfangreiche Informationen über die Erdgeschichte ermitteln. Viele Arten von Foraminiferen oder Foramen sind in Meeressedimenten weltweit zu finden. Foramen haben Kalziumkarbonatschalen und existieren seit Millionen von Jahren in den Ozeanen der Erde. Viele Arten leben auf dem Meeresboden und können so Temperaturinformationen über tiefere Teile des Ozeans liefern. Das Magnesium-Kalzium-Verhältnis von Foramen entspricht der Temperatur, da sie in wärmeren Klimazonen mehr Magnesium in ihre Schalen einbauen. Die Vielzahl der Arten und der Reichtum an Foramen machen ihren Fossilienbestand nützlich, um Veränderungen der Meeresströmungen im Laufe der Erdgeschichte zu verfolgen und für die Biostratigraphie. Wenn tektonische Platten auseinanderdriften, bildet sich zwischen ihnen neues Gestein. Entsprechend geben die Eigenschaften des Gesteins, das eine divergente Plattengrenze umgibt, Aufschluss über die Plattenbewegungen im Zeitverlauf. Zum Beispiel sind Änderungen des Erdmagnetfeldes in einigen Mineralien erhalten, die in Fossilien, Gestein und Sedimenten vorkommen. Die Entdeckung symmetrischer Änderungen des Magnetismus um mittelozeanische Rücken trug wesentlich zum aktuellen Verständnis der Ausbreitung des Meeresbodens und der Plattentektonik bei. Sie haben gerade den Überblick über die Alkenon-Paläothermometrie von JoVE gesehen. Sie sollten nun die Prinzipien der Paläothermometrie und die Beziehung der Alkenonverhältnisse im Meeressediment zur Meeresoberflächentemperatur verstehen. In den folgenden Videos dieser Serie wird dieser komplexe Prozess näher erläutert. Danke fürs Zuschauen!

Education

Lehre

JoVE Science Education

Environmental Sciences

Umweltwissenschaften

Earth Science

Geowissenschaften

sea surface temperature from alkenone ratios

Sea surface temperature can be reconstructed from alkenone ratios preserved in marine sediment. Alkenones are long-chain, unsaturated alkyl ketones made by some haptophyte algae, especially coccolithophores such as Emiliania huxleyi and Gephyrocapsa oceanica in the open ocean. The most widely used proxy is the U K'37 index, which compares the C37:2 and C37:3 alkenones. Because the ratio changes with growth temperature, it can be used to estimate past sea surface temperature.

The U K'37 proxy was developed from both culture studies and core-top sediment calibration work. The culture-based relationship reported by Prahl and colleagues and the core-top relationship reported by Müller and colleagues are statistically very similar. Reconstructed U K'37 temperatures tend to match mean annual sea surface temperature across many ocean settings. Alkenones are also stable enough to be found in marine sediment cores from the early Eocene to modern deposits and in exposed outcrops of uplifted marine sediment. That long record makes them useful for studying climate change across both short and long time scales.

Scientists first thought alkenones were part of algal cell walls and helped control membrane fluidity, similar to how unsaturated fats stay fluid. Later work showed that alkenones are associated with energy storage structures inside the cell instead. Their exact role in the cell is still not fully known. Alkenones have also been found in lakes, but lacustrine use is more limited because the producers are different and the calibration between temperature and unsaturation changes from one lake to another. A single global lake calibration is unlikely, and making local calibrations takes time and money.

Marine sediment samples usually need several cleanup steps before analysis. Alkenone-producing algae often make alkenoates, which are fatty acid methyl esters that can co-elute with alkenones on a gas chromatograph and make quantification harder. To remove them, the total lipid extract is saponified, which converts the alkenoates into carboxylic acids and salts. The mixture is then acidified, and the resulting fatty acids are separated from the alkenones by silica gel chromatography. In polluted samples, such as sediment from estuaries near industrial centers, urea adduction may also be needed to remove unknown compounds that co-elute with the target molecules.

After purification, the sample is analyzed by gas chromatography with a flame ionization detector. The alkenones are identified by retention time using standards, and the areas under the peaks are used to determine the relative amounts of C37:2 and C37:3. Those values are inserted into the U K'37 equation to obtain a number between 0 and 1. A temperature calibration then converts that value into sea surface temperature at the time the sediment was deposited. This approach helps researchers study past ocean climates using biomarkers preserved in natural samples.

Alkenone paleothermometry is one part of a larger field of paleothermometry, which uses chemicals in sediments and rocks to estimate past temperatures. Algal biomarkers can preserve climate information from hundreds of millions of years ago. Sediment records can also be compared with other tools from Earth science, including biostratigraphy, which uses fossils to match rock layers by age. For example, ammonites can link separate strata, and foraminifera can provide temperature clues because their magnesium-to-calcium ratio changes with warmer water. Together with evidence from magnetism in rocks and sediment, these methods help scientists rebuild Earth’s history and track processes such as seafloor spreading and plate tectonics.

Sea Surface Temperature from Alkenone Ratios

sea-surface-temperature-from-alkenone-ratios

determining spatial orientation of rock layers with the brunton compass

determining-spatial-orientation-rock-layers-with-brunton

Measuring Rock Layer Strike and Dip

The Brunton compass is used to measure the spatial orientation of rock layers and other rock features. Many rock units show planar surfaces or linear features. These include bedding surfaces, fault surfaces, fracture surfaces, joint surfaces, foliation, and mineral alignment. These measurements give geologists the raw data they need to study how rock units formed and how they changed over time. The directions are recorded as strike and dip. Strike is the direction of a flat surface, and dip...

using topographic maps to generate topographic profiles

using-topographic-maps-to-generate-topographic-profiles

Reading Contour Lines on Topographic Maps

Topographic maps show Earth’s surface in a plan view, which means an overhead view. They give a clear look at land shape from above. These maps are a standard way to represent three-dimensional terrain on a flat page. Contour lines are the key feature of a topographic map. Each line connects places with the same elevation, or height above sea level. The spacing between contour lines is called the elevation interval, and it depends on how much detail the map shows and on the land itself. <br...

making a geologic cross section

Reading Geologic Maps in 3D

Geologic maps show rock units at Earth’s surface and help geologists infer what lies below it. They began in Europe in the mid-to-late 18th century and have since become a key tool for studying rock distribution, subsurface structure, and changes through time. A modern geologic map is a data-rich, two-dimensional plan view built on a topographic map. On these maps, color variations mark specific rock units. The lines where one unit meets another are called contacts. Geologic maps also use...

physical properties of minerals i: crystals and cleavage

physical-properties-of-minerals-i-crystals-and-cleavage

Mineral Crystal Shapes and Cleavage

Mineral crystal shapes and cleavage reveal how a mineral is built at the atomic level. These physical properties are measurable and visible traits that help identify minerals. They include color, streak, magnetic properties, hardness, crystal growth form, and crystal cleavage. Each of these properties is specific to a mineral. They are tied to the mineral’s chemical make-up and atomic structure. Crystal growth form and crystal cleavage both come mainly from the repeated pattern of basic atomic...

physical properties of minerals ii: polymineralic analysis

physical-properties-of-minerals-ii-polymineralic-analysis

Mineral Clues for Rock Identification

Mineral color, streak, luster, hardness, magnetism, and acid reaction help identify minerals and rocks. These physical properties can be seen or measured in hand samples and in the field. They are tied to a mineral’s chemical makeup and, to a lesser extent, its atomic structure. The video also explains why these clues work for rocks as well as minerals. Rocks are made of mineral grains, and most rocks contain more than one mineral type, which means they are polymineralic. Some rocks are...

igneous volcanic rock

How Volcanic Rock Forms From Lava

Volcanic rock forms when magma reaches Earth’s surface and cools. It is a type of igneous rock, which means it comes from cooling and crystallization of molten material. When magma is on the surface, it is called lava. Magma is molten rock that is usually between about 800 °C and 1,200 °C. It forms inside Earth through three main melting processes. These are the addition of heat, the addition of volatiles, and decompression. Each way of making magma can produce a different kind of magma. That...

igneous intrusive rock

Magma Cooling and Igneous Rock

Igneous rocks form when hot liquid rock, called magma, cools and crystallizes. Magma temperatures typically range from about 800 °C to 1,200 °C. These rocks record the freezing of molten material inside Earth.

an overview of bgdgt biomarker analysis for paleoclimatology

an-overview-of-bgdgt-biomarker-analysis-for-paleoclimatology

Sediment Biomarkers for Past Climate Records

Sediment biomarkers can record past climate conditions, and branched GDGTs are one example used to study temperature in freshwater basins. These organic compounds are extracted from natural samples, purified, and then measured to help reconstruct environments from the past. In paleoclimatology, scientists use these records to better understand climate change over time. Sediments build up over geologic time in sedimentary basins, which are low areas in the Earth’s crust where material is...

an overview of alkenone biomarker analysis for paleothermometry

Sea surface temperature can be reconstructed from alkenone ratios preserved in marine sediment. Alkenones are long-chain, unsaturated alkyl ketones made by some haptophyte algae, especially coccolithophores such as Emiliania huxleyi and Gephyrocapsa oceanica in the open ocean. The most widely used proxy is the U K'37 index, which compares the C37:2 and C37:3 alkenones. Because the ratio changes with growth temperature, it can be used to estimate past sea surface temperature. The U K'37 proxy...

sonication extraction of lipid biomarkers from sediment

sonication-extraction-of-lipid-biomarkers-from-sediment

How Organic Carbon Becomes Biomarkers

Organic material and inorganic material are chemically different. In an ecosystem, living material includes leaves, fungi, bark, and tissue. Non-living material includes rocks, their minerals, oxygen, water, and metals. Organic matter contains carbon linked to other carbon and hydrogen molecules, which sets it apart from inorganic matter. Carbon is especially flexible in the kinds of bonds it can form. Its valence range from -4 to +4 lets it make up to four separate covalent bonds with nearby...

soxhlet extraction of lipid biomarkers from sediment

soxhlet-extraction-of-lipid-biomarkers-from-sediment

Large-Volume Sediment Extraction for Standards

Large-volume sediment extraction is used to isolate compounds for chemical standards. These standards help labs track the performance, accuracy, and precision of instruments over time. That way, a measurement made today can be compared with one made a year later. Because standards must be checked over long periods, labs often need large amounts of material. Many chemical standards can be bought from companies such as Sigma-Aldrich and Fisher. But some natural compounds needed for paleoclimatic...

extraction of biomarkers from sediments - accelerated solvent extraction

extraction-of-biomarkers-from-sediments-accelerated-solvent-extraction

Sediment biomarkers can help scientists reconstruct past air and water temperatures. In this method, a group of organic biomarkers called glycerol-dialkyl glycerol-tetraethers, or GDGTs, is studied in modern sediments and in older sediment layers of known age. GDGTs are produced by a suite of archaea and bacteria. Their distribution changes in a predictable way in response to temperature. That pattern lets researchers use sediment records to track how climate changed over time. These...

conversion of fatty acid methyl esters by saponification for uk'37 paleothermometry

conversion-fatty-acid-methyl-esters-saponification-for-uk-37

Saponification for Cleaner GC-FID Analysis

Saponification helps clean up complex lipid samples before gas chromatography analysis. A total lipid extract, or TLE, from an organic solvent extraction can contain hundreds or even thousands of compounds. Researchers may only need a few target compounds. They may also need to remove unwanted material that gets in the way or co-elutes, meaning it comes off the gas chromatograph at the same time as another compound. This sample cleanup supports measurement on a gas chromatograph coupled to a...

purification of a total lipid extract with column chromatography

purification-of-a-total-lipid-extract-with-column-chromatography

Separating Lipid Classes by Column Chromatography

Column chromatography is used to separate lipid classes in a total lipid extract. A total lipid extract, or TLE, is often a complex mixture made up of hundreds or even thousands of compounds. Researchers may only need a few target compounds, so they remove the compounds they are not studying. Those target compounds can belong to different classes, including alkanes, ketones, alcohols, and acids. In some studies, a sample may contain many compounds, but only a small set matters for analysis.

removal of branched and cyclic compounds by urea adduction for uk'37 paleothermometry

removal-branched-cyclic-compounds-urea-adduction-for-uk-37

Urea Adduction Separates Lipid Shapes

Urea adduction separates straight-chain lipids from branched and cyclic compounds in a total lipid extract. Researchers use this step when they want only a small set of target molecules from a sample that may contain hundreds or even thousands of compounds. For paleothermometry, the target compounds are the alkenones used in U k'37 and the isoprenoidal glycerol dialkyl glycerol tetraethers, or GDGTs, used in MBT/CBT. Together, these organic paleothermometers depend on only six compounds: two...

earth science

Diese Sammlung beinhaltet Thematiken von der Geologie bis zur Geochemie, die mit einer Vielzahl von Demonstrationen veranschaulicht werden, darunter physikalische und chemische Eigenschaften von Mineralien und die Analyse von Felsformationen.

Learn how alkenone biomarkers in marine sediment are purified and measured with gas chromatography to estimate past sea surface temperature using the U K'37 proxy.

Sea Surface Temperature from Alkenone Ratios | JoVE K12

Pennsylvania State Academic Standards

Earth and Space Science

3.3.9-12.I

History of Earth

3.3.9-12.F

3.3.9-12.G

3.3.9-12.J

Weather and Climate

3.3.9-12.E

Louisiana Student Standards for Science

High School

Earth’s Systems

HS-ESS2-1

HS-ESS2-3

HS-ESS2-4

ohios-learning-standards-and-model-curriculum

Ohio’s Learning Standards and Model Curriculum

Physical Geology

Minerals

properties-minerals-hardness-luster-cleavage-streak-crystal-shape

Properties of minerals (hardness, luster, cleavage, streak, crystal shape, fluorescence, flammability, density/specific gravity, malleability)

Earth's History

The geologic rock record

Plate Tectonics

Internal Earth

Historical review

Virginia  Standards of Learning

HIgh School

ES.5

ES.5.a

ES.9

ES.9.a

ES.10

ES.10.d

Texas Essential Knowledge and Skills

Earth Systems Science

112.49.c.11

112.49.c.11.E.

Alabama Course of Study Science

9-12.ESS.2.5.d

Florida Department of Education

SC.912.E.6

SC.912.E.6.3

SC.912.E.7

SC.912.E.7.7

Georgia Standards of Excellence

Geology

Geologic Time

SG3.a

new-york-state-science-learning-standards

New York State Science Learning Standards

Physical Science

HS. Structure and Properties of Matter

HS-PS1-10.

HS. Waves and Electromagnetic Radiation

HS-PS4-5.

Life Science

matter-and-energy-in-organisms-and-ecosystems

Matter and Energy in Organisms and Ecosystems

HS-LS1-6.

HS-LS2-4.

Earth and Space Sciences

HS-ESS2-2.

HS-ESS2-6.

HS-ESS2-7.

Jeff Salacup

Overview

Principles of Alkenone Paleothermometry

Alkenone Purification

Analysis of Relative Alkenone Concentrations

Applications

Summary

Igneous Volcanic Rock

Source: Laboratory of Alan Lester - University of Colorado Boulder
Igneous rocks are the products of cooling and crystallization of magma. Volcanic rocks ...

The Carbon Cycle

Carbon is the basis of all organic matter on Earth, and is recycled through the ecosystem in two primary processes: one in which carbon is exchanged among ...

Igneous Intrusive Rock

Source: Laboratory of Alan Lester - University of Colorado Boulder
Igneous rocks are products of the cooling and crystallization of high temperature ...

Using Topographic Maps to Generate Topographic Profiles

Source: Laboratory of Alan Lester - University of Colorado Boulder
Topographic maps are &#34;plan-view&#34; representations of Earth&#39;s ...

Determining Spatial Orientation of Rock Layers with the Brunton Compass

Source: Laboratory of Alan Lester - University of Colorado Boulder
Most rock units exhibit some form of planar surfaces or linear features. Examples ...

Making a Geologic Cross Section

Source: Laboratory of Alan Lester - University of Colorado Boulder
Geologic maps were first made and utilized in Europe, in the mid-to-late 18th century. ...

Use models to explain how mantle convection powers plate tectonics.

ESS.EES.2.1

Analyze and interpret data to predict locations of volcanoes and earthquakes based on plate boundaries.

ESS.EES.2.2

Topographic Surveying and Contours

Topographic surveying is critical for documenting the Earth's surface, focusing on capturing elevations, slopes, and natural and man-made features. It is ...

Plotting of Topographic Maps

Topographic maps represent the Earth's surface features using contour lines, which connect points of equal elevation to create a two-dimensional ...

Methods of Obtaining Topography

Topography involves measuring and mapping land elevations, natural features, and artificial structures to create accurate representations of the terrain. ...

Use models to explain how plate tectonics influence topography.

The Soil Ecosystem

Plants obtain inorganic minerals and water from the soil, which acts as a natural medium for land plants. The composition and quality of soil depend not ...

Conditions on Early Earth

What are Biogeochemical Cycles?

The most common elements in organic molecules, carbon, hydrogen, oxygen, nitrogen, sulfur, and phosphorus, are only available in the ecosystem in limited ...

The Water Cycle

The Earth&rsquo;s hydrosphere includes all of the areas where the storage and movement of water occurs. Since water is the basis of all living processes, ...

The Nitrogen Cycle

Nitrogen atoms, present in all proteins and DNA, are recycled between abiotic and biotic components of the ecosystem. However, the primary form of ...

The Phosphorus Cycle

Unlike carbon, water, and nitrogen, phosphorus is not present in the atmosphere as a gas. Instead, most phosphorus in the ecosystem exists as compounds, ...

The Sulfur Cycle

Sulfur, an important element in the chemical makeup of proteins, is recycled through the atmosphere and aquatic and terrestrial environments. Found in the ...

Bioremediation

Bioremediation is the use of prokaryotes, fungi, or plants to remove pollutants from the environment. This process has been used to remove harmful toxins ...

Carry out investigations to explain how the rock cycle and rates of weathering, erosion, and soil formation influence Earth's systems.

ESS.EES.2.4

What is Climate?

Climate refers to the prevailing weather conditions in a specific area over an extended period. As the saying goes, &#8220;Climate is what you expect. ...

What is Weather?

Overview

Weather refers to the current state of atmospheric conditions at a specific time and place. Weather is temporary and is influenced by the ...

Analyze and interpret data to explain how volcanic activity influences changes in Earth's atmosphere, geosphere, biosphere, and hydrosphere.

ESS.EES.2.5

Analyze how the geosphere is shaped by plate tectonics and the rock cycle.

Sea Surface Temperature from Alkenone Ratios

Description

Transcript

Tags

More videos by Standards