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Mémoire de Maîtrise
DOI
https://doi.org/10.11606/D.76.2023.tde-22082023-103047
Document
Auteur
Nom complet
Paulina Rossi Ferreira
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Carlos, 2023
Directeur
Jury
Hernandes, Antonio Carlos (Président)
Pessenda, Luiz Carlos Ruiz
Tavares, Marcos Domingos Siqueira
Titre en anglais
Comparative characterization of Upper-Pleistocene and modern day coral skeleton
Mots-clés en anglais
Aragonite
Physical properties
Scleractinian corals
Resumé en anglais
Reefs are marine formations with biological, ecological and scientific value, such as harboring enormous biodiversity, protecting the shoreline from waves and marking sea-level and sea temperature evolution through epochs. Corals thrive in a variety of habitats according to their adaptations, having colonized depths from 0 to 2000 m from the sea surface and all latitudes across Earth. Reefs are mainly constituted by scleractinian corals, also known as stony corals, that synthesize a calcareous skeleton which act as scaffold for other organisms to shelter. The synthesized limestone captures carbon and performs an important role in Oceans carbon cycle as carbon sinks. Since the decade of 1950, scleractinian corals are known for depositing aragonite which is a metastable calcium carbonate polymorph with rare natural occurrence, being calcite the most stable polymorph. Coral aragonite have shown interesting physical properties such as distorted aragonite unit cells and different phase transition temperatures when compared to geological aragonite, also notable mechanical strength capable of enduring oceanic tides. This work studies two colonial corals found in brazilian fauna for their age, chemical composition, crystalline structure and thermal behavior. Assessed specimens are Mussismilia hispida (Verrill, 1901) collected at 10 m deep and Lophelia pertusa (Linnaeus, 1758) collected 852 m deep, called Mh and Lp respectively. Results from radiocarbon dating tell that Mh is 22 years old modern coral and Lp is 12000 years old fossilized Pleistocene corals. Both samples are composed of aragonite and present trace elements originated in seawater, such as Mg, Na, Sr, S and Cl. Their thermal behavior and phase transition temperatures were proven to be distinct from other scleractinian corals previously studied. Although all corals presented the beginning of phase transition at 285 ºC, our samples ended the process 310 ºC, 100 ºC cooler than the model corals, around 400 ºC. This phenomenon is reputed to corals being of different clades, hence having a fundamental genetic difference, but this has to be studied further.
Titre en portugais
Caracterização comparativa de esqueletos de corais do Pleistoceno Superior e moderno
Mots-clés en portugais
Aragonita
Corais escleractíneos
Propriedades físicas
Resumé en portugais
Recifes de corais são formações marinhas de alto valor biológico, ecológico e científico, dado suas diversas funções, como abarcar enorme biodiversidade, proteger a linha costeira de ondas e marcar a evolução do nível do mar e da temperatura da superfície do mar através das épocas. Corais prosperam em uma gama de habitats de acordo com sua adaptação, tendo colonizado profundidades de 0 a 2000 m abaixo do nível do mar e todas as latitudes pela Terra. Recifes são principalmente formados por corais escleractínios, conhecidos como corais rochosos, que sintetizam um esqueleto calcário que atua como abrigo para outros organismos. Este calcário sintetizado captura carbono e tem participação importante no ciclo do carbono oceânico, atuando como capturadores de carbono. Desde a década 1950, sabe-se que corais escleractínios depositam aragonita, que é um polimorfo metaestável de carbonato de cálcio, sendo calcita o polimorfo mais estável. Aragonita coralínea mostrou propriedades físicas interessantes como célula unitária distorcida e temperaturas de transição de fase diferentes quando comparadas com aragonita de origem geológica, além de propriedades mecânicas notáveis dada a capacidade de persistir em correntes oceânicas. Este trabalho estudou de dois corais coloniais encontrados na fauna brasileira a suas idades, composições químicas, estruturas cristalinas e comportamento térmico. Os dois espécimes são Mussismilia hispida (Verrill, 1901) coletado a 10 m de profundidade e Lophelia pertusa (Linnaeus, 1758) coletado a 852 m de profundidade, chamados aqui de Mh e Lp. Resultados de datação de radiocarbono contam que Mh tem 22 anos e é um coral moderno e Lp tem 12000 anos de idade e é um coral fossilizado do Pleistoceno. Ambas as amostras são compostas de aragonita e apresentam elementos traço originados da água do mar, como Mg, Na, Sr, S and Cl. O comportamento térmico e temperaturas de transições de fase foram provadas de serem distintas às de outros corais escleractínios estudados. Embora todos os corais apresentem início de transição de fase a 285 ºC, nossas amostras finalizaram o processo a 310 ºC, 100 ºC abaixo da temperatura dos modelos, 400 ºC. Este fenômeno é reputado aos corais serem de clados diferentes, portanto possuem diferenças genéticas fundamentais, mas ainda deve ser estudado mais profundamente.
 
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Date de Publication
2023-08-22
 
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