Арктическая микробиота: Неожиданный союзник в борьбе с парниковыми газами?
В арктических недрах, скрытая от глаз, таится одна из ключевых переменных в уравнении будущего климата. Речь идет не о льдах, а о микроскопических обитателях почв — микробах, чья жизнедеятельность способна как усугубить, так и смягчить глобальное потепление.
В слоях почвы, подстилающих вечную мерзлоту, обитают микроорганизмы, которые метаболизируют углерод, превращая его в углекислый газ и метан — парниковый газ, чья эффективность в 30 раз выше. По мере оттаивания мерзлоты в атмосферу высвобождается всё больше углерода, что потенциально запускает опасную петлю положительной обратной связи, печально известную как «метановая бомба». Однако новое исследование арктической микробиоты дает надежду: этот сценарий может быть не столь фатальным.
Международная группа ученых провела масштабную работу по каталогизации микробов, обитающих в мерзлоте по всему Арктическому региону, а также в недавно оттаявших почвах. Это позволило составить более четкую картину микробного разнообразия и понять, как сообщества микроорганизмов трансформируются при потеплении. Ключевой вывод исследования, опубликованного в журнале Communications Earth and Environment, заключается в том, что при определенных условиях в Арктике может оказаться больше микробов, потребляющих метан, чем производящих его. Это означает, что почва может превратиться из источника углерода в его поглотитель.
«Вполне возможно, что эти экосистемы по разным причинам не производят столько метана, на сколько мы считали их способными», — отмечает микробиолог Джессика Бьюзер-Янг из Университета Аляски в Анкоридже, не участвовавшая в исследовании.
Микробы и метан: неожиданные открытия
Начиная с 2010 года консорциум европейских ученых собирал образцы мерзлоты по всей Арктике — из Канады, Гренландии и Сибири. В новом исследовании ученые провели геномный анализ микробиома восьми панарктических образцов, а также изучили intactную и деградировавшую мерзлоту близ Фэрбанкса на Аляске. Особое внимание уделялось микробам (бактериям и археям), ответственным за производство и потребление метана.
Первый сюрприз ожидал ученых, когда они обнаружили удивительно низкое разнообразие как среди метаногенов (производителей метана), так и среди метанотрофов (его потребителей). Среди последних во всех образцах без исключения доминировал единственный род — Methylobacter. Эти бактерии, обитающие в слоях почвы над мерзлотой, выступают в роли природного фильтра, потребляя метан, который поднимается из глубины. Почему именно этот род так успешно захватил арктические просторы, пока остается загадкой.
«Это открытие настоятельно требует более детального изучения представителей этой конкретной клады, чтобы понять их экологическую физиологию и реакцию на меняющиеся условия в почве», — пояснил соавтор работы Тим Урих, микробиолог из Грайфсвальдского университета в Германии.
Возможное обезвреживание «метановой бомбы»
Урих и его коллеги также сравнили участки с оттаявшей мерзлотой в условиях разной влажности. На заболоченных, насыщенных водой почвах преобладали метаногены, которые процветают в бескислородной среде. Напротив, на сухих участках верх брали метанотрофы, особенно те, что обладают уникальной способностью извлекать метан прямо из воздуха и окислять его до менее мощного CO₂.
«Всё действительно зависит от гидрологической судьбы этих почв», — подчеркивает Урих.
Таким образом, если климатические изменения приведут к тому, что Арктика станет более теплой и сухой, ее почвы могут превратиться в чистый поглотитель метана, пусть и не очень мощный. Это не единственный потенциальный механизм сдерживания. В другом недавнем исследовании, опубликованном в AGU Advances, Джессика Бьюзер-Янг и ее коллеги обнаружили, что в дельте реки Коппер на Аляске микробы, использующие железо в своем метаболизме, начали вытеснять метанпродуцентов, что также ведет к снижению выбросов метана.
«Мы полагаем, что нечто подобное может происходить повсюду, где есть ледники», — говорит Бьюзер-Янг.
Подобные работы показывают, что, хотя таяние вечной мерзлоты — очевидный признак изменения климата, ее вклад в дальнейшее потепление не столь однозначен.
«У нас было так много статей об этой «метановой бомбе». Я думаю, это было упрощением или переоценкой масштабов выбросов метана», — считает Кристиан Кноблаух, биогеохимик из Гамбургского университета, не связанный с исследованием.
Неопределенное будущее метана: что дальше?
Несмотря на обнадеживающие данные, ученые по-прежнему сталкиваются с острой нехваткой информации о быстро меняющейся Арктике.
В приоритете — исследования экологической физиологии метан-ассоциированных микробов, которые покажут, как их метаболизм реагирует на рост температур и колебания уровня кислорода. Урих также предупреждает, что его работа не измеряла непосредственно уровни выброса или поглощения метана почвами, поэтому реальное воздействие этих микробов на окружающую среду еще предстоит quantify.
Кноблаух повторяет, что для точных прогнозов необходимы данные с мест: «У нас много моделей и симуляций, но не хватает фактических данных. Ключевые вопросы остаются открытыми: как быстро будет разлагаться органическое вещество, сколько мерзлоты оттает, за какой срок произойдет ее разложение и эмиссия газов, и как на всю эту систему повлияет меняющаяся растительность».
Новое исследование вносит важнейший нюанс в апокалиптические прогнозы об Арктике. Оно напоминает, что наша планета — это сложная, саморегулирующаяся система, в которой даже в самых суровых уголках находятся механизмы, способные если не остановить, то замедлить негативные процессы. Микробы, эти невидимые титаны биосферы, оказались на передовой климатических изменений. От того, смогут ли метанотрофы взять верх над метаногенами, будет зависеть скорость дальнейшего потепления. Однако ясно одно: будущее Арктики — это не предопределенный взрыв, а напряженная битва микроскопических армий, исход которой зависит от сложного переплетения физических условий и биологических процессов. Научному сообществу предстоит долгая работа по наблюдению и пониманию этой битвы, чтобы наши прогнозы стали не просто мрачными предсказаниями, а точными картами для действий.
В нашем Telegram‑канале, вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
Поделитесь:
