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

K12 Standards

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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">
팔레더모메트리는 선사시대 조류에 의해 남겨진 것과 같은 자연 샘플의 특정 화학 물질을 분석하여 과거의 온도를 계산하는 것입니다.
조류는 수천 년 동안 지구의 바다와 호수에 풍부한 유기체의 다양한 그룹입니다. 고대 조류에 의해 퇴적물에서 퇴적되는 특정 화학 화합물은 바이오 마커역할을하며, 연구자들이 지구의 역사에 대한 귀중한 통찰력을 제공할 수 있는 유기 화합물입니다. 사실, 퇴적물에서 조류 바이오 마커 함량의 분석은 연구원이 지구의 온도 수억 년 전을 결정할 수 있습니다.
이러한 기록 중 하나는 코콜리토포의 일부 종에서 온다. 이 조류는 환경의 온도에 따라 견고한 바이오 마커의 클래스인 알케논의 다양한 양을 생산합니다. 알케논 분석은 주로 지구의 바다 와 이온전의 해수면 온도를 계산하는 데 사용됩니다.
이 비디오는 고생물학에서 알케네의 사용을 설명하고 과거 해표면 온도를 계산하기 위해 알케네를 분리, 정화 및 분석하는 과정을 설명합니다.
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<div class="chapter_text" id="script_1">
그 이름에서 알 케 논, "알케논 팔레테모메트리"는 알케논으로 알려진 지질의 분석을 기반으로합니다. 알케논 팔레더모메트리는 알케논을 기반으로 합니다. 37개의 탄소 원자와 2~4개의 이중 결합을 포함하는 롱 체인, 불포화 알킬 케톤. 각 이중 결합은 포화의 사이트입니다. 낮은 해표면 온도에서 알케네 생산자는 포화보다 더 많은 불포화 알케네를 생성합니다. 포화와 포화의 비율은 알케네 언채션 인덱스라고 합니다.
일반적으로 평가된 알케네네스는 각각 37개의 탄소와 2개 또는 3개의 이중 채권을 가진 C37:2 및 C37:3입니다. 이러한 알케네네스의 포화 지수 또는 UK'37은해수면 온도와 긍정적으로 관련이 있습니다. 가스 크로마토그래피로 알고 있는 분석 방법은 일반적으로 이러한 알케네를 서로 분리할 만큼 민감하다. 그러나, 알케네 산 생산 조류는 종종 화학적으로 유사한 지방산 메틸 에스테르, 또는 알케노아이트 생성, 이 기술을 사용 하 여 알케네온에서 구별 될 수 없는. 오염으로부터탄탄수소 오염은 또한 진흙 투성이의 크로마토그래피 분석을 추가로 수 있습니다. 상대적 알케논 농도를 정확하게 결정하기 위해서는, 알케노아이트와 알 수 없는 탄화수소는 색소화 및 우레아 첨가제 방법에 의한 분석 전에 제거되어야 한다.
이제 퇴적물 알케네 비율과 해면 온도의 관계가 검토되었으므로 총 지질 추출물에서 정제하고 비포화 비율에 대한 분석을 살펴 보겠습니다.
</div>
<div class="chapter_text" id="script_2">
일단 해양 퇴적물을 채취하고 추출하면, 총 지질 추출물 또는 TLE는 다단계 정화 과정을 거쳐분석되어야 한다. 첫째, 추출물은 알케노아이트들을 강력한 염과 열을 사용하여 카박스실레이트 염과 메탄올로 변환하기 위해 묘목을 수행한다. TLE에 존재하는 그밖 지방산 에스테르는 소금과 글리세롤로 삽화될 것입니다.
혼합물을 실온으로 냉각한 후 수성 염액을 첨가하여 염과 글리세롤을 형성합니다. 혼합물은 다음 지방산을 생산, 카박스 일레이트 음이온을 프로토탈산된다. 마지막으로, 알케네네스와 지방산은 헥산과 혼합물에서 추출됩니다.
실리카 젤 크로마토그래피는 사포화에 의해 생성된 극성 화합물과 극지방산을 모두 제거하기 위해 수행됩니다. 건조되고 수피화된 TLE는 헥산에 용해된 다음 컬럼에 적재됩니다. 실리카는 극성 화합물보다 극성 화합물을 더 강하게 유지합니다.
첫째, 극성 화합물은 헥산과 같은 극성 용매로 제거됩니다. 다음으로, 알케논은 디클로로메탄과 같은 적당히 극성 용매에 의해 용출되어 극성 지방산 및 기타 원치 않는 극성 화합물을 기둥에 남깁니다.
원래 퇴적물 시료가 오염이 심한 지역에서 수집된 경우, 우레아 첨가제는 잔류된 고분또는 순환탄화수소를 제거하기 위해 수행됩니다. 건조된 중간 극성 분획은 강하게 극성 우레아가 DCM 및 헥산과 같은 최소용성용성용광 혼합물에 용해된다. 메탄올에 있는 우레아의 농축된 용액이 TLE에 첨가되어 우레아 결정이 침전됩니다.
알케네네스와 같은 직선 사슬 분자는 우레아 결정 격자에 있는 분자 사이 공간에 맞습니다, 그러나 높게 분기되고 순환 분자는 하지 않으며, 추방됩니다.
결정 성장이 완료되면, 우레아 결정은 건조한 다음 극성 용매로 세척하여 배출된 화합물을 제거합니다. 그런 다음, 결정은 소량의 물에 용해된다. 알케넌은 분석을 위해 극성 용매로 물에서 추출됩니다.
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<div class="chapter_text" id="script_3">
이전의 모든 정제 단계는 알케논 종을 구별하지 는 않았지만, 비등점과 분자 구조의 작은 차이는 가스 크로마토그래피 컬럼의 분리에 충분합니다. 화염 이온화 검출기와 결합하면 알케논의 상대농도가 결정될 수 있다.
분자는 그들의 보존 시간에 의해 크로마토그램에 확인됩니다, 또는 화합물이 열을 종료하는 데 필요한 시간. 원하는 화합물의 보존 시간은 알케네 표준으로 확인됩니다.
알케네네스의 상대적 농도는 관심의 피크 아래 영역의 분석에서 결정된다. 그런 다음 UK의37 값은 샘플에서 C 37:2 및 C37:3의 농도에서 계산됩니다. 해수면 온도 프록시 관계와 UK의37 값으로, 분석가는 퇴적물 증착 시 해수면 온도를 해결할 수 있습니다.
</div>
<div class="chapter_text" id="script_4">
퇴적물과 퇴적암의 분석에 의해 지구 역사의 많은 다른 측면을 조사 할 수 있습니다.
생물 학적 분석은 존재하는 화석의 분석에 의해 암석의 층, 또는 지층의 나이를 결정하는 연구입니다. 퇴적물의 많은 소스가 있기 때문에, 같은 기간에서 퇴적암은 전 세계적으로 극적으로 다른 구성을 가질 수 있습니다. 암모인과 같은 지구 역사를 통해 특정 종의 집합은 전 세계적으로 존재하고 급속한 진화를 겪었습니다. 시각적으로 서로 다른 바위 지층이 모두 동일한 종의 암모좀을 함유하고 있다면 지층 간의 시간적 상관 관계를 그릴 수 있습니다. 팔레더모메트리와 같은 기술과 결합하면 자연 샘플의 화석 기록에서 지구 역사에 대한 광범위한 정보를 확인할 수 있습니다.
포르미니페라 또는 포람의 많은 종은 전 세계적으로 해양 퇴적물에서 발견된다. Forams는 탄산칼슘 껍질을 가지고 있으며 수백만 년 동안 지구 의 바다 전체에 존재해 왔습니다. 많은 종은 바다 바닥에 살고, 따라서 바다의 깊은 부분에 대한 온도 정보를 제공 할 수 있습니다. 포람스의 칼슘 대 칼슘 비율은 따뜻한 기후에서 더 많은 마그네슘을 껍질에 통합하기 때문에 온도에 해당합니다. 수많은 종과 포람의 풍요로움은 지구 역사의 해류의 변화를 추적하고 생물학적 으로 도포하는 데 화석 기록을 유용하게 만듭니다.
지각판이 갈라지면서 그 사이에 새로운 바위가 형성됩니다. 이에 따라, 엇간플레이트 경계를 둘러싼 암석의 특성은 시간이 지남에 따라 판 의 움직임에 대한 정보를 제공한다. 예를 들어, 화석, 바위 및 퇴적물에서 발견되는 일부 광물에는 지구 자기장의 변화가 보존됩니다. 중해 능선에 대한 자기의 대칭적 변화의 발견은 크게 해저 확산및 판 지각학의 현재 이해에 기여.
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<div class="chapter_text" id="script_5">
당신은 방금 조브의 알케노네 팔레더메트리 개요를 보았습니다. 이제 해양 퇴적물의 알케네 비율과 해면 온도의 알케네 비율의 관계를 이해해야 합니다. 이 시리즈의 다음 동영상은 이 복잡한 프로세스에 대해 자세히 설명합니다.
시청해 주셔서 감사합니다!
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고수온계 알케논 생물지표 분석의 개요

출처: 제프 살라컵 연구소 - 매사추세츠 대학교 애머스트
이 비디오 시리즈를 통해, 천연 샘플추출 및 과거의 기후와 환경에 대한 정보를 관련시킬 수 있는 바이오마커라고 하는 유기 화합물을 찾아 정제되었습니다. 분석된 샘플 중 하나는 퇴적물이었습니다. 퇴적물은 분지의 지질학적 시간, 퇴적물이 유체(물 또는 공기), 움직임 및 중력의 작용을 통해 흐르는 지구의 우울증에 걸쳐 축적됩니다. 두 가지 주요 유형의 분지가 존재, 해양 (바다와 바다) 및 lacustrine (호수). 하나는 추측 할 수 있듯이, 삶의 매우 다른 유형은 그들 사이의 신도의 차이에 의해 큰 부분에서 구동, 이러한 설정에 살고있다. 지난 수십 년 동안 유기 지구 화학자는 기후 또는 환경을 설명하는 데 사용할 수있는 바이오 마커 프록시 또는 화합물의 도구 상자를 발견했으며, 그 중 일부는 해양 환경에서 작동하고 일부는 락서스트린에서 작동합니다. 우리는 Uk'37 해표면 온도 프록시를 사용하여 해양 영역과 알케노네 팔레더 모메트리에 관심을 돌립니다.
가장 잘 확립되고 널리 적용되는 오픈 오션 바이오마커 해표면 온도(SST) 프록시는 Uk'37이다.
Uk'37 = (C37:2) / (C37:2 + C37:3) (검토에 대 한 허버트1 참조)
지수는 합토피테 조류2,3의일부 클래스에 의해 생성 된 알케논이라고 불리는 두 개의 고도 불포화 긴 사슬 알킬 케톤의 비율을 기반으로합니다. 문화4,5및 코어탑침전6 캘리브레이션 연구는Uk'37 지수를 정량적 SST 프록시로 개발하도록 이끌었다. 놀랍게도, Prahl 외의 문화 기반 교정. 4:
Uk'37 = 0.034 (SST) + 0.039,
그리고 뮐러 외의 핵심 최고 교정. 6.
Uk'37 = 0.033 (SST) + 0.044,
통계적으로 동일합니다.
재건된 Uk'37 기온은 세계 해양7의다양한 기후 및 햅토피테 생산 체제에 대한 평균 연간 SST와 가장 상관관계가 있습니다. 알케네네스는8세초반의 아오센 해양 퇴적물 코어에서 발견되며, 고양된 해양 퇴적물9의 노출된 노두에서 지질학적 시간이 지남에 따라 매우 안정적이며, 따라서 고생물학 도구로 유용하다는 것을 시사한다. Uk'37은 10에서 궤도11,12 의 시간대로 팔레오 해면 온도 변화를 문서화하는 데 사용되어 매우 다재다능하다.
열린 바다에서 는 코콜리토포레스 에밀리아니아 헥슬리와 게피로캡사 오세니카가 대부분의 알케네 생산을 담당합니다. 이 햅토피테스가 성장 온도에 따라 알케논의 비포화 비율을 변경하는 이유는 아직 알려져 있지 않다. 알케네네스는 햅토피테 세포벽의 구성요소이며, 포화 지방이 실온에서 고체인 것처럼, 포화 지방이 체형인 반면, 불포화 지방은 유체인 것처럼 막 유체를 유지하기 위해 그들의 비포화가 조정되었다고 처음에는 생각되었다. 그러나, 이 질문을 겨냥한 실험은 세포막과 연관되는 대신, 알케네온이 세포 내의 에너지 저장 구조와 연관되었다는 것을 것을을 발견했습니다. 따라서 셀 내부의 사용은 열려있는 질문으로 남아 있습니다.
최근에는 락서스트린 환경에서 알케네언이 발견되었습니다. 그러나, 그들의 유틸리티는 지금까지 제한 되었습니다. 해양 지역에 있는 것과는 다른 알케네 생산자는 호수에 거주하므로 수온과 비포화(Uk'37)사이의 보정은 다릅니다. 또한, 이 보정은 호수마다 다르기 때문에 '글로벌' 교정을 불가능하게 만듭니다. 불행히도, 지역 교정의 생성은 비싸고 시간이 많이 걸리기 때문에 호수에서 Uk'37의 미래도 현재 제한되어 있습니다.
알케네네스는 일반적으로 해양 퇴적물에서 추출됩니다. 아주 자주 알케네를 생산하는 동일한 유기체는 알케노아테라고 불리는 알케네네스의 지방산 메틸 에스테르를 생성합니다. 이 화합물은 가스 크로마토그래프에 알케논과 공동 엘테우트와 그들의 정량화를 복잡하게. 따라서 이러한 추출물은 종종 알케노이트제거를 위한 묘면화를 겪게 된다. 묘포화는 가스 크로마토그래프가 아닌 카복실산을 생성하기 때문에, 추출물로부터 카복실산을 제거하기 위해 묘면 화 후 실리카 젤 컬럼을 수행해야 한다. 알케논은 산이 기둥에 남아있는 동안 디클로로 메탄에서 엘테되는 중간 극성 케톤 분획에서 나옵니다. 마지막으로, 산업 센터 근처의 하구와 같이 오염이 심한 지역에서 획득한 퇴적물과 같은 극단적인 경우, 우레아 첨가제는 가스 크로마토그래프상 알케논과 응축되는 알 수 없는 화합물을 제거해야 할 수도 있다.
총 지질 추출물이 정제되면 추출 및 정제 된 샘플은 화염 이온화 검출기에 결합 된 가스 크로마토그래프에서 실행됩니다. 두 알케논의 상대적 농도는 단지 이 목적을 위해 설계된 컴퓨터 소프트웨어의 각 화합물에 대한 곡선 아래 영역을 획득하여 결정된다(예: 애질런트 켐스테이션). 그런 다음 위의 표시된 Uk'37 비율 방정식에 넣어 0에서 1 사이의 Uk'37 값을 가져옵니다. 이러한 Uk'37 값은 위에서 설명한 것과 같은 교정을 사용하여 바다 표면 온도 값에 매핑됩니다.
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팔레더모메트리는 선사시대 조류에 의해 남겨진 것과 같은 자연 샘플의 특정 화학 물질을 분석하여 과거의 온도를 계산하는 것입니다.
조류는 수천 년 동안 지구의 바다와 호수에 풍부한 유기체의 다양한 그룹입니다. 고대 조류에 의해 퇴적물에서 퇴적되는 특정 화학 화합물은 바이오 마커역할을하며, 연구자들이 지구의 역사에 대한 귀중한 통찰력을 제공할 수 있는 유기 화합물입니다. 사실, 퇴적물에서 조류 바이오 마커 함량의 분석은 연구원이 지구의 온도 수억 년 전을 결정할 수 있습니다.
이러한 기록 중 하나는 코콜리토포의 일부 종에서 온다. 이 조류는 환경의 온도에 따라 견고한 바이오 마커의 클래스인 알케논의 다양한 양을 생산합니다. 알케논 분석은 주로 지구의 바다 와 이온전의 해수면 온도를 계산하는 데 사용됩니다.
이 비디오는 고생물학에서 알케네의 사용을 설명하고 과거 해표면 온도를 계산하기 위해 알케네를 분리, 정화 및 분석하는 과정을 설명합니다.
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<div class="chapter_text" id="script_1">
그 이름에서 알 수 있듯이, "알케논 팔레더모메트리"는 알케논 알케논 팔레네네 팔레더모네트리로 알려진 지질이 알케논을 기반으로 하는 경우 분석을 기반으로 합니다. 37개의 탄소 원자와 2~4개의 이중 결합을 포함하는 롱 체인, 불포화 알킬 케톤. 각 이중 결합은 포화의 사이트입니다. 낮은 해표면 온도에서 알케네 생산자는 포화보다 더 많은 불포화 알케네를 생성합니다. 포화와 포화의 비율은 알케네 언채션 인덱스라고 합니다.
일반적으로 평가된 알케네네스는 각각 37개의 탄소와 2개 또는 3개의 이중 채권을 가진 C37:2 및 C37:3입니다. 이러한 알케네네스의 포화 지수 또는 UK'37은해수면 온도와 긍정적으로 관련이 있습니다. 가스 크로마토그래피로 알고 있는 분석 방법은 일반적으로 이러한 알케네를 서로 분리할 만큼 민감하다. 그러나, 알케네 산 생산 조류는 종종 화학적으로 유사한 지방산 메틸 에스테르, 또는 알케노아이트 생성, 이 기술을 사용 하 여 알케네온에서 구별 될 수 없는. 오염으로부터탄탄수소 오염은 또한 진흙 투성이의 크로마토그래피 분석을 추가로 수 있습니다. 상대적 알케논 농도를 정확하게 결정하기 위해서는, 알케노아이트와 알 수 없는 탄화수소는 색소화 및 우레아 첨가제 방법에 의한 분석 전에 제거되어야 한다.
이제 퇴적물 알케네 비율과 해면 온도의 관계가 검토되었으므로 총 지질 추출물에서 정제하고 비포화 비율에 대한 분석을 살펴 보겠습니다.
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<div class="chapter_text" id="script_2">
일단 해양 퇴적물을 채취하고 추출하면, 총 지질 추출물 또는 TLE는 다단계 정화 과정을 거쳐분석되어야 한다. 첫째, 추출물은 알케노아이트들을 강력한 염과 열을 사용하여 카박스실레이트 염과 메탄올로 변환하기 위해 묘목을 수행한다. TLE에 존재하는 그밖 지방산 에스테르는 소금과 글리세롤로 삽화될 것입니다.
혼합물을 실온으로 냉각한 후 수성 염액을 첨가하여 염과 글리세롤을 형성합니다. 혼합물은 다음 지방산을 생산, 카박스 일레이트 음이온을 프로토탈산된다. 마지막으로, 알케네네스와 지방산은 헥산과 혼합물에서 추출됩니다.
실리카 젤 크로마토그래피는 사포화에 의해 생성된 극성 화합물과 극지방산을 모두 제거하기 위해 수행됩니다. 건조되고 수피화된 TLE는 헥산에 용해된 다음 컬럼에 적재됩니다. 실리카는 극성 화합물보다 극성 화합물을 더 강하게 유지합니다.
첫째, 극성 화합물은 헥산과 같은 극성 용매로 제거됩니다. 다음으로, 알케논은 디클로로메탄과 같은 적당히 극성 용매에 의해 용출되어 극성 지방산 및 기타 원치 않는 극성 화합물을 기둥에 남깁니다.
원래 퇴적물 시료가 오염이 심한 지역에서 수집된 경우, 우레아 첨가제는 잔류된 고분또는 순환탄화수소를 제거하기 위해 수행됩니다. 건조된 중간 극성 분획은 강하게 극성 우레아가 DCM 및 헥산과 같은 최소용성용성용광 혼합물에 용해된다. 메탄올에 있는 우레아의 농축된 용액이 TLE에 첨가되어 우레아 결정이 침전됩니다.
알케네네스와 같은 직선 사슬 분자는 우레아 결정 격자에 있는 분자 사이 공간에 맞습니다, 그러나 높게 분기되고 순환 분자는 하지 않으며, 추방됩니다.
결정 성장이 완료되면, 우레아 결정은 건조한 다음 극성 용매로 세척하여 배출된 화합물을 제거합니다. 그런 다음, 결정은 소량의 물에 용해된다. 알케넌은 분석을 위해 극성 용매로 물에서 추출됩니다.
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이전의 모든 정제 단계는 알케논 종을 구별하지 는 않았지만, 비등점과 분자 구조의 작은 차이는 가스 크로마토그래피 컬럼의 분리에 충분합니다. 화염 이온화 검출기와 결합하면 알케논의 상대농도가 결정될 수 있다.
분자는 그들의 보존 시간에 의해 크로마토그램에 확인됩니다, 또는 화합물이 열을 종료하는 데 필요한 시간. 원하는 화합물의 보존 시간은 알케네 표준으로 확인됩니다.
알케네네스의 상대적 농도는 관심의 피크 아래 영역의 분석에서 결정된다. 그런 다음 UK의37 값은 샘플에서 C 37:2 및 C37:3의 농도에서 계산됩니다. 해수면 온도 프록시 관계와 UK의37 값으로, 분석가는 퇴적물 증착 시 해수면 온도를 해결할 수 있습니다.
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퇴적물과 퇴적암의 분석에 의해 지구 역사의 많은 다른 측면을 조사 할 수 있습니다.
생물 학적 분석은 존재하는 화석의 분석에 의해 암석의 층, 또는 지층의 나이를 결정하는 연구입니다. 퇴적물의 많은 소스가 있기 때문에, 같은 기간에서 퇴적암은 전 세계적으로 극적으로 다른 구성을 가질 수 있습니다. 암모인과 같은 지구 역사를 통해 특정 종의 집합은 전 세계적으로 존재하고 급속한 진화를 겪었습니다. 시각적으로 서로 다른 바위 지층이 모두 동일한 종의 암모좀을 함유하고 있다면 지층 간의 시간적 상관 관계를 그릴 수 있습니다. 팔레더모메트리와 같은 기술과 결합하면 자연 샘플의 화석 기록에서 지구 역사에 대한 광범위한 정보를 확인할 수 있습니다.
포르미니페라 또는 포람의 많은 종은 전 세계적으로 해양 퇴적물에서 발견된다. Forams는 탄산칼슘 껍질을 가지고 있으며 수백만 년 동안 지구 의 바다 전체에 존재해 왔습니다. 많은 종은 바다 바닥에 살고, 따라서 바다의 깊은 부분에 대한 온도 정보를 제공 할 수 있습니다. 포람스의 칼슘 대 칼슘 비율은 따뜻한 기후에서 더 많은 마그네슘을 껍질에 통합하기 때문에 온도에 해당합니다. 수많은 종과 포람의 풍요로움은 지구 역사의 해류의 변화를 추적하고 생물학적 으로 도포하는 데 화석 기록을 유용하게 만듭니다.
지각판이 갈라지면서 그 사이에 새로운 바위가 형성됩니다. 이에 따라, 엇간플레이트 경계를 둘러싼 암석의 특성은 시간이 지남에 따라 판 의 움직임에 대한 정보를 제공한다. 예를 들어, 화석, 바위 및 퇴적물에서 발견되는 일부 광물에는 지구 자기장의 변화가 보존됩니다. 중해 능선에 대한 자기의 대칭적 변화의 발견은 크게 해저 확산및 판 지각학의 현재 이해에 기여.
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당신은 방금 조브의 알케노네 팔레더메트리 개요를 보았습니다. 이제 해양 퇴적물의 알케네 비율과 해면 온도의 알케네 비율의 관계를 이해해야 합니다. 이 시리즈의 다음 동영상은 이 복잡한 프로세스에 대해 자세히 설명합니다.
시청해 주셔서 감사합니다!
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Source: Laboratory of Jeff Salacup&#160;- University of Massachusetts Amherst
Throughout this series of videos, natural samples were extracted and ...

고기온 측정법은 선사 시대 조류가 남긴 것과 같은 자연 샘플의 특정 화학 물질을 분석하여 과거 온도를 계산하는 것입니다. 조류는 수천 년 동안 지구의 바다와 호수에 풍부했던 다양한 유기체 그룹입니다. 고대 조류에 의해 퇴적물에 퇴적된 특정 화합물은 바이오마커로 작용합니까? 연구자들에게 지구의 역사에 대한 귀중한 통찰력을 제공할 수 있는 유기 화합물. 사실, 퇴적물 속의 조류 바이오마커 함량을 분석함으로써 연구자들은 수억 년 전의 지구 온도를 결정할 수 있습니다. 그러한 기록 중 하나는 일부 coccolithophores의 종에서 비롯됩니다. 이 조류는 환경의 온도에 따라 다양한 양의 알케논, 강력한 바이오마커의 한 종류를 생산합니다. 알케논 분석은 주로 영겁의 세월 전 지구 바다의 해수면 온도를 계산하는 데 사용됩니다. 이 비디오는 고기후학에서 알케논의 사용을 설명하고 과거 해수면 온도를 계산하기 위해 알케논을 분리, 정제 및 분석하는 과정을 설명합니다. 이름에서 알 수 있듯이, ? 알케논 고온도 측정법? 알케논으로 알려진 지질의 분석을 기반으로 합니다.? 알케논 고온도 측정은 알케논을 기반으로 합니다. 37개의 탄소 원자와 2-4개의 이중 결합을 포함하는 긴 사슬, 불포화 알킬 케톤. 각 이중 결합은 불포화 부위입니다. 낮은 해수면 온도에서, 알케논 생산자는 포화 알케논보다 더 많은 불포화 알케논을 생성합니다. 포화 대 불포화 비율은 알케논 불포화 지수(Alkenone Unsaturation Index)로 알려져 있습니다. 일반적으로 평가된 알케논은 C37:2?와 C37:3이며, 각각 37개의 탄소와 2개 또는 3개의 이중 결합을 가지고 있습니다. 이 알케논의 불포화 지수 또는 UK'37은 해수면 온도와 긍정적인 관련이 있습니다. 가스 크로마토그래피로 알려진 분석 방법은 일반적으로 이러한 알케논을 서로 분리할 수 있을 만큼 민감합니다. 그러나, alkenone 생성 조류는 수시로 또한 화학적으로 유사한 지방산 메틸 에스테르, 또는 이 기술을 사용하여 alkenone와 구별될 수 없는 alkenoates를 생성한다.? 오염으로 인한 탄화수소 오염은 또한 진흙 투성이의 크로마토그래피 분석을 더욱 악화시킬 수 있습니다. 정확하게 관계되는 알케논 농도를 결정하기 위하여는, 알케노에이트 및 불명한 탄화수소는 비누화와 우레아 adduction의 방법에 의하여 분석의 앞에 제거되어야 합니다. 이제 해수면 온도에 대한 침전물 알케논 비율의 관계를 검토했으므로 총 지질 추출물에서 정화하는 기술과 불포화 비율 분석을 살펴보겠습니다. 해양 침전물을 수집하고 추출한 후에는 총 지질 추출물(TLE)을 다단계 정제 과정을 거쳐 분석해야 합니다. 첫째, 추출물은 비누화를 거쳐 알케노에이트를 강한 염기와 열을 사용하여 카르복실레이트 염 및 메탄올로 변환합니다. TLE에 존재하는 다른 지방산 에스테르는 염과 글리세롤로 비누화됩니다. 혼합물을 실온으로 냉각시킨 후 수성 염 용액을 첨가하여 염과 글리세롤을 형성합니다. 그런 다음 혼합물을 산성화하여 카르복실레이트 음이온을 양성자화하여 지방산을 생성합니다. 마지막으로, 알케논 및 지방산은 헥산과의 혼합물에서 추출됩니다. 그런 다음 실리카겔 크로마토그래피를 수행하여 비누화에 의해 생성된 무극성 화합물과 극성 지방산을 모두 제거합니다. 건조 및 비누화된 TLE는 헥산에 용해된 다음 컬럼에 적재됩니다. 실리카는 무극성 화합물보다 극성 화합물을 더 강하게 유지합니다. 먼저, 무극성 화합물은 헥산과 같은 무극성 용매로 제거됩니다. 다음으로, 알케논은 디클로로메탄과 같은 적당히 극성이 있는 용매에 의해 용출되어 극성이 높은 지방산 및 기타 원치 않는 극성 화합물을 컬럼에 남깁니다. 원래의 퇴적물 샘플이 오염이 심한 지역에서 수집된 경우, 잔존하는 고도로 분지형 또는 고리형 탄화수소를 제거하기 위해 요소 내전을 수행합니다. 건조된 중간 극성 분획은 DCM 및 헥산과 같이 강하게 극성을 가진 요소가 최소한으로 용해되는 용매 혼합물에 용해됩니다. 그런 다음 메탄올의 농축된 요소 용액을 TLE에 첨가하여 요소 결정이 침전되도록 합니다. 알케논과 같은 직쇄 분자는 요소 결정 격자의 분자 사이의 공간에 맞지만 고도로 분지하고 고리 같은 분자는 그렇지 않으며 추방됩니다. 결정 성장이 완료되면 요소 결정을 건조시킨 다음 무극성 용매로 세척하여 배출된 화합물을 제거합니다. 그런 다음 결정은 소량의 물에 용해됩니다. 알케논은 분석을 위한 무극성 용매를 가진 물에서 추출됩니다. 이전의 모든 정제 단계가 알케논 종을 구별하지 않은 반면, 끓는점과 분자 구조의 작은 차이는 가스 크로마토그래피 컬럼의 분리에 충분합니다. 화염 이온화 발견자와 쌍을 이룰 때, the?alkenones의 관계되는 농도는, 결정될 수 있습니다. 분자는 머무름 시간 또는 화합물이 컬럼을 빠져나가는 데 필요한 시간으로 크로마토그램에서 식별됩니다. 원하는 화합물의 머무름 시간은 알케논 표준물질로 확인됩니다. 알케논의 관계되는 농도는 관심사의 첨단의 밑에 지역의 분석에서 결정됩니다. 그런 다음 샘플의 C37:2 및 C37:3?의 농도에서 UK'37?값을 계산합니다. 해수면 온도 프록시 관계와 UK'37?값을 사용하여 분석가는 퇴적물 퇴적 시점의 해수면 온도를 풀 수 있습니다. 지구 역사의 다양한 측면은 퇴적물과 퇴적암의 분석을 통해 조사할 수 있습니다. 생물층서학(Biostratigraphy)은 존재하는 화석을 분석하여 암석의 지층 또는 지층의 나이를 결정하는 연구입니다. 퇴적물의 근원이 많기 때문에 같은 시기의 퇴적암은 전 세계적으로 극적으로 다른 구성을 가질 수 있습니다. 암모나이트와 같은 지구 역사를 통틀어 특정 종들은 전 세계에 존재했으며 급속한 진화를 겪었습니다. 시각적으로 다른 암석 지층이 둘 다 동일한 종의 암모나이트를 포함하고 있다면, 지층 사이의 시간적 상관 관계를 도출할 수 있습니다. 고기온 측정법과 같은 기술과 결합하면 자연 샘플의 화석 기록에서 지구의 역사에 대한 광범위한 정보를 결정할 수 있습니다. 많은 종의 유공충(foraminifera) 또는 유공충(forams)이 전 세계의 해양 퇴적물에서 발견됩니다. 유공충은 탄산칼슘 껍질을 가지고 있으며 수백만 년 동안 지구의 바다 전체에 존재해 왔습니다. 많은 종들이 해저에 살고 있기 때문에 바다의 더 깊은 부분에 대한 온도 정보를 제공할 수 있습니다. 유공충의 마그네슘 대 칼슘 비율은 온도에 해당하는데, 이는 유공충이 따뜻한 기후에서 껍질에 더 많은 마그네슘을 포함하기 때문입니다. 종의 수와 유공충의 풍부함으로 인해 그들의 화석 기록은 지구 역사 전반에 걸쳐 해류의 변화를 추적하고 생물 층서학에 유용합니다. 지각판이 갈라지면서 그 사이에 새로운 암석이 형성됩니다. 이에 따라, 발산하는 판 경계를 둘러싼 암석의 특성은 시간이 지남에 따라 판의 움직임에 대한 정보를 제공합니다. 예를 들어, 지구 자기장의 변화는 화석, 암석 및 퇴적물에서 발견되는 일부 광물에 보존되어 있습니다. 미드 오션 능선에 대한 자기의 대칭적 변화의 발견은 해저 확산과 판 구조론에 대한 현재의 이해에 크게 기여했습니다. 방금 JoVE의 알케논 고기온도 측정 개요를 시청하셨습니다. 이제 고기온 측정의 원리와 해양 퇴적물의 알케논 비율과 해수면 온도의 관계를 이해해야 합니다. 이 시리즈의 다음 비디오에서는 이 복잡한 프로세스에 대해 자세히 설명합니다. 시청해 주셔서 감사합니다!

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Earth Science

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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

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determining spatial orientation of rock layers with the brunton compass

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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

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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

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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

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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

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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

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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

이 컬렉션은 지질학에서 지구화학에 이르기까지 다양한 광물의 물리적 및 화학적 특성과 암석 분석 시연을 포함한 다양한 주제를 다루고 있습니다.

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

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HS-ESS2-3

HS-ESS2-4

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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

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112.49.c.11

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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 ...

Variation of Atmospheric Pressure

Change in atmospheric pressure with height is particularly interesting. The decrease in atmospheric pressure with increasing altitude is due to the ...

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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

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