Нова наукова робота демонструє, що метанотрофи, зокрема й ті, що утилізують метан із атмосфери, ймовірно, переважають метаногени у посушливих умовах.
Невидимі бактерії в Арктиці можуть визначити, чи стане цей регіон джерелом викидів вуглецю, чи місцем його поглинання під час зміни клімату. (Зображення: Benjamin Jones/USGS/Flickr, суспільне надбання) Підпишіться на нашу електронну пошту
В Арктиці основний фактор, який впливає на майбутні зміни клімату, прихований під землею.
Бактерії у ґрунтових прошарках безпосередньо над замерзлою вічною мерзлотою переробляють вуглець, перетворюючи його на вуглекислий газ та метан, значно сильніший парниковий газ. Зі збільшенням температури цих ґрунтів, виділяється більше вуглецю, що здатне ініціювати ланцюгову реакцію потепління, яку інколи називають «метановою бомбою». Тепер, останні дослідження мікробного населення арктичних ґрунтів показують, що подібний сценарій може бути не неминучим.
“Цілком імовірно, що ці системи з різних причин, насправді не виділяють метан, який, на нашу думку, вони здатні виділяти”, – зазначила Джессіка Бусер-Янг, мікробіолог з Університету Аляски в Анкориджі, яка не брала участі у цій науковій праці.
Мікроби та метан
Починаючи з 2010 року, група вчених з Європи займається збором зразків вічної мерзлоти в Арктиці, прокладаючи собі шлях через верхній шар ґрунту, нижній шар ґрунту, а також у постійно замерзлий ґрунт. Збір цих зразків є непростим завданням у величезних, важкодоступних та крижаних північних регіонах світу, але група зібрала зразки з усієї Канади, Гренландії та Сибіру.
У новій статті, дослідники провели геномний аналіз мікробіому восьми панарктичних зразків вічної мерзлоти та ґрунту, а також зразків як не пошкодженої, так і зруйнованої вічної мерзлоти поблизу Фербенкса, Аляска. Вони зосередили свою увагу саме на бактеріях, включно з бактеріями та археями, які або виділяють, або використовують метан, парниковий газ, що може бути у 30 разів більш потужним за вуглекислий газ.
Коли науковці проаналізували дані, першим несподіваним фактом була відсутність розмаїття як серед мікробів, що виділяють метан, або метаногенів, так і серед бактерій, що поглинають метан, або метанотрофів, зауважив співавтор дослідження Тім Уріх, мікробіолог з Університету Грайфсвальда у Німеччині.
Серед метанотрофів, один рід, Methylobacter, домінував у зразках у кожній місцевості. Ці бактерії трапляються по всій території Арктики, зазвичай проживаючи у ґрунтових шарах трохи вище своїх метаногенних аналогів, споживаючи метан, що піднімається знизу. Причина, чому саме цей рід був таким успішним, поки що невідома, зазначив Уріх.
Аналіз «дійсно потребує більш детального вивчення представників цього конкретного кластера, з метою розуміння екофізіології та їхньої реакції на зміни умов у ґрунті», підкреслив Уріх.
Можливе пом’якшення метанової бомби
Уріх та його колеги також досліджували зони, де вічна мерзлота вже розтанула, зіставляючи вологі та сухі ділянки. Ділянка з перезволоженими ґрунтами містила більше метаногенних бактерій, які добре розвивалися в умовах нестачі кисню. Натомість, на сухих ділянках, перевагу мали метанотрофні бактерії, особливо вид з унікальною здатністю поглинати метан з атмосфери та перетворювати його на менш шкідливий вуглекислий газ. Хоча ці факультативні метанотрофи мають можливість метаболізувати атмосферний метан, зазначають науковці, вони не обов’язково роблять це на практиці.
«Все залежить від гідрологічної долі цих ґрунтів».
Тім Уріх, Університет Грайфсвальда
Незважаючи на це, за словами Уріха, загальний висновок полягає в тому, що тепліша та сухіша Арктика може бути позитивним фактором у боротьбі зі зміною клімату.
«Все залежить від гідрологічної долі цих ґрунтів», – підкреслив він.
Якщо Арктика опиниться на сухому кінці спектру, її ґрунти можуть стати поглиначем метану (хоча і не дуже великим), оскільки бактерії почнуть поглинати газ з атмосфери. Механізм, описаний Уріхом та його колегами, також не є єдиним потенційним негативним зворотним зв’язком щодо метану. У нещодавній статті в AGU Advances, Бузер-Янг та її співавтори виявили, що бактерії в дельті річки Мідної на Алясці, які використовують залізо для свого метаболізму, почали витісняти тих, хто виробляє метан, що потенційно зменшує викиди метану.
“Ми вважаємо, що це може відбуватися потенційно всюди, де є льодовики у світі”, – повідомила Бузер-Янг.
Дослідження, подібні до дослідження Уріха, наочно демонструють, що попри те, що танення арктичної вічної мерзлоти є очевидним свідченням зміни клімату, її внесок у потепління менш очевидний, зауважив Крістіан Кноблаух, біогеохімік з Гамбурзького університету, який не брав участі у дослідженні.
“У нас було дуже багато статей про цю метанову бомбу”, – сказав він. “Я вважаю, що це було спрощенням або перебільшенням викиду метану”.
Майбутнє метану ще невідоме
Дослідникам досі заважає брак даних про зміни в Арктиці.
Одним із основних пунктів у переліку потенційно цінних наборів даних Уріха є вивчення екофізіології бактерій, пов’язаних з метаном, які він та його колеги знайшли в арктичних ґрунтах. Такі дослідження нададуть більше інформації про те, як змінюється метаболізм бактерій у відповідь на підвищення температури та зміну рівня кисню, серед іншого.
Уріх також застеріг, що його дослідження не вимірювало рівні вивільнення або поглинання метану з арктичних ґрунтів, залишаючи без відповіді питання про фактичний вплив бактерій на навколишнє середовище.
Кноблаух підтвердив потребу в отриманні додаткових даних, зауваживши, що ми досі не можемо з впевненістю сказати, чи буде майбутня Арктика більш вологою чи більш сухою, і відповідно, яким буде викид метану.
“У нас є багато моделей і багато симуляцій, але нам не вистачає даних на місцях”, – сказав він. “Я думаю, що головні питання полягають у тому, як швидко розкладається матеріал, скільки його розтане і за який час він розкладеться, а потім вивільниться, і як на систему вплине зміна рослинності”.
Цю статтю було вперше опубліковано на Eos.org. Ознайомтесь з оригінальною статтею.
Sourse: www.livescience.com