Paleotermometri için Alkenon Biyobelirteç Analizine Genel Bir Bakış

Paleotermometri, tarih öncesi alglerin geride bıraktığı gibi doğal örneklerdeki belirli kimyasalların analizi yoluyla geçmiş sıcaklıkların hesaplanmasıdır.

Algler, binlerce yıldır Dünya'nın okyanuslarında ve göllerinde bol miktarda bulunan çeşitli organizmalar grubudur. Eski algler tarafından tortuda biriken bazı kimyasal bileşikler, araştırmacılara Dünya'nın tarihi hakkında değerli bilgiler sağlayabilen organik bileşikler olan biyobelirteçler olarak işlev görür. Aslında, tortudaki alg biyobelirteç içeriğinin analizi, araştırmacıların yüz milyonlarca yıl önce Dünya'nın sıcaklığını belirlemelerine olanak tanır.

Böyle bir kayıt, bazı kokolitofor türlerinden gelmektedir. Bu algler, ortamlarının sıcaklığına bağlı olarak değişen miktarlarda sağlam bir biyobelirteç sınıfı olan alkenon üretir. Alkenon analizi, öncelikle Dünya'nın okyanuslarının çağlar ve çağlar önce deniz yüzeyi sıcaklığını hesaplamak için kullanılır.

Bu video, paleoklimatolojide alkenonların kullanımını gösterecek ve geçmiş deniz yüzeyi sıcaklığını hesaplamak için alkenonların izole edilmesi, saflaştırılması ve analiz edilmesi sürecini açıklayacaktır.

Adından da anlaşılacağı gibi, "Alkenon paleotermometrisi", alkenonlar olarak bilinen lipitlerin analizine dayanır. Alkenon paleotermometrisi, alkenonlara dayanmaktadır; 37 karbon atomu ve 2 ila 4 çift bağ içeren uzun zincirli, doymamış alkil ketonlar. Her çift bağ bir doymamışlık bölgesidir. Düşük deniz yüzeyi sıcaklıklarında, alkenon üreticileri doymuş alkenonlardan daha fazla doymamış alkenon üretir. Doygunluğun doymamışlığa oranı, Alkenon Doymamışlık İndeksi olarak bilinir.

Genellikle değerlendirilen alkenonlar, sırasıyla 37 karbona ve iki veya üç çift bağa sahip olan C_37:2 ve C_37:3'dir. Bu alkenonların Doymamışlık İndeksi veya U^K'₃₇, deniz yüzeyi sıcaklığı ile pozitif ilişkilidir. Gaz kromatografisi olarak bilinen analitik yöntem genellikle bu alkenonları birbirinden ayıracak kadar hassastır. Bununla birlikte, alkenon üreten algler genellikle kimyasal olarak benzer yağ asidi metil esterleri veya alkenoatlar üretir ve bunlar bu teknik kullanılarak alkenonlardan ayırt edilemez. Kirlilikten kaynaklanan hidrokarbon kirliliği de kromatografik analizleri daha da bulanıklaştırabilir. Bağıl alkenon konsantrasyonunu doğru bir şekilde belirlemek için, alkenoatlar ve bilinmeyen hidrokarbonlar, analizden önce sabunlaştırma ve üre addüksiyonu yöntemleriyle uzaklaştırılmalıdır.

Sediment alkenon oranlarının deniz yüzeyi sıcaklığı ile ilişkisi gözden geçirildiğine göre, bunların toplam lipit ekstraktından saflaştırılması için tekniklere ve doymamışlık oranının analizine bakalım.

Deniz tortusu toplandıktan ve ekstrakte edildikten sonra, toplam lipit ekstraktı veya TLE, çok aşamalı bir saflaştırma işleminden geçmeli ve analiz edilmelidir. İlk olarak, ekstrakt, güçlü bir baz ve ısı kullanarak alkenoatları karboksilat tuzlarına ve metanole dönüştürmek için sabunlaşmaya tabi tutulur. TLE'de bulunan diğer yağ asidi esterleri, tuzlara ve gliserole sabunlaştırılacaktır.

Karışımı oda sıcaklığına soğuttuktan sonra, tuzlar ve gliserol oluşturmak için sulu bir tuz çözeltisi eklenir. Karışım daha sonra karboksilat anyonlarını protonlamak için asitleştirilir ve yağ asitleri üretilir. Son olarak, alkenonlar ve yağ asitleri heksan ile karışımdan ekstrakte edilir.

Silika jel kromatografisi daha sonra hem apolar bileşikleri hem de sabunlaşma ile üretilen polar yağ asitlerini uzaklaştırmak için gerçekleştirilir. Kurutulmuş ve sabunlaştırılmış TLE, heksan içinde çözülür ve daha sonra bir kolona yüklenir. Silika, polar bileşikleri apolar bileşiklerden daha güçlü tutar.

İlk olarak, apolar bileşikler, heksan gibi bir apolar çözücü ile uzaklaştırılır. Daha sonra, alkenonlar, diklorometan gibi orta derecede polar bir çözücü tarafından ayrıştırılır ve yüksek derecede polar yağ asitleri ve diğer istenmeyen polar bileşikler kolon üzerinde bırakılır.

Orijinal tortu numunesi çok kirli bir alandan toplanmışsa, kalan yüksek oranda dallanmış veya döngüsel hidrokarbonları uzaklaştırmak için üre addüksiyonu gerçekleştirilir. Kurutulmuş orta polarite fraksiyonu, DCM ve heksan gibi güçlü polar ürenin minimum düzeyde çözünür olduğu bir çözücü karışımı içinde çözülür. Metanol içinde konsantre bir üre çözeltisi daha sonra TLE'ye eklenir ve üre kristallerinin çökelmesine neden olur.

Alkenonlar gibi düz zincirli moleküller, üre kristal kafesindeki moleküller arasındaki boşluklara sığar, ancak çok dallı ve döngüsel moleküller sığmaz ve dışarı atılır.

Kristal büyümesi bittiğinde, üre kristalleri kurutulur ve daha sonra dışarı atılan bileşikleri uzaklaştırmak için apolar bir çözücü ile yıkanır. Daha sonra kristaller az miktarda su içinde çözülür. Alkenonlar, analiz için apolar bir çözücü ile sudan ekstrakte edilir.

Önceki tüm saflaştırma adımları alkenon türleri arasında ayrım yapmasa da, kaynama noktası ve moleküler yapıdaki küçük farklılıklar bir gaz kromatografisi kolonunda ayırma için yeterlidir. Bir alev iyonizasyon detektörü ile eşleştirildiğinde, alkenonların nispi konsantrasyonları belirlenebilir.

Moleküller, kromatogramda tutma süreleri veya bileşiğin kolondan çıkması için gereken süre ile tanımlanır. İstenilen bileşiklerin alıkonma süreleri alkenon standartları ile tespit edilmektedir.

Alkenonların nispi konsantrasyonları, ilgilenilen zirvelerin altındaki alanların analizinden belirlenir. U^K'₃₇ değeri daha sonra numunedeki C_37:2 ve C_37:3 konsantrasyonlarından hesaplanır. Deniz yüzeyi sıcaklığı vekil ilişkisi ve U^K'₃₇ değeri ile analist, tortu birikimi sırasındaki deniz yüzeyi sıcaklığını çözebilir.

Dünya tarihinin birçok farklı yönü, tortu ve tortul kaya analizi ile araştırılabilir.

Biyostratigrafi, mevcut fosillerin analizi ile kaya katmanlarının veya tabakalarının yaşlarını belirleme çalışmasıdır. Birçok tortu kaynağı olduğundan, aynı zaman dilimine ait tortul kayaçlar dünya çapında önemli ölçüde farklı bileşimlere sahip olabilir. Dünya tarihi boyunca, ammonitler gibi belirli tür kümeleri dünya çapında var oldu ve hızlı bir evrim geçirdi. Görsel olarak farklı kaya tabakalarının her ikisi de aynı ammonit türünü içeriyorsa, tabakalar arasında zamansal bir korelasyon çizilebilir. Paleotermometri gibi tekniklerle birleştirildiğinde, doğal örneklerdeki fosil kayıtlarından Dünya'nın tarihi hakkında kapsamlı bilgiler belirlenebilir.

Birçok foraminifer türü veya foram, dünya çapında deniz çökeltilerinde bulunur. Foramlar kalsiyum karbonat kabuklarına sahiptir ve milyonlarca yıldır Dünya okyanuslarında var olmuştur. Birçok tür okyanus tabanında yaşar ve bu nedenle okyanusun daha derin kısımları hakkında sıcaklık bilgisi sağlayabilir. Foramların magnezyum / kalsiyum oranı, daha sıcak iklimlerde kabuklarına daha fazla magnezyum ekledikleri için sıcaklığa karşılık gelir. Türlerin çokluğu ve foramların bolluğu, fosil kayıtlarını Dünya tarihi boyunca okyanus akıntılarındaki değişiklikleri izlemek ve biyostratigrafi için yararlı kılar.

Tektonik plakalar birbirinden uzaklaştıkça aralarında yeni kayalar oluşur. Buna bağlı olarak, farklı bir levha sınırını çevreleyen kayanın özellikleri, zaman içindeki levha hareketleri hakkında bilgi sağlar. Örneğin, Dünya'nın manyetik alanındaki değişiklikler fosillerde, kayalarda ve tortularda bulunan bazı minerallerde korunur. Okyanus ortası sırtları hakkındaki manyetizmadaki simetrik değişikliklerin keşfi, deniz tabanının yayılması ve levha tektoniğinin mevcut anlayışına önemli ölçüde katkıda bulundu.

JoVE'nin Alkenon Paleotermometrisine Genel Bakış kitabını az önce izlediniz. Artık paleotermometrinin ilkelerini ve deniz tortusundaki alkenon oranlarının deniz yüzeyi sıcaklığıyla ilişkisini anlamalısınız. Bu serideki aşağıdaki videolar bu karmaşık süreç hakkında daha fazla ayrıntıya girecektir.

İzlediğiniz için teşekkürler!