Експерти помістили зразки багаторічної мерзлоти з Аляски в контрольовані температурні умови та констатували, що мікроорганізми з останньої льодовикової епохи можуть знову стати активними та відновлювати розпад вуглецю.
Дослідники відновили активність мікробів з багаторічної мерзлоти, віком з часів останнього заледеніння. (Фото: Трістан Каро) Підпишіться на нашу розсилку
Нове наукове дослідження вказує на те, що мікроби, які знаходилися в багаторічній мерзлоті до 40 000 років, можуть “прокидатися” і починати виділяти гази, що сприяють парниковому ефекту, якщо арктичне літо стане значно тривалішим.
Згідно з науковою працею, оприлюдненою 23 вересня в журналі Journal of Geophysical Research: Geosciences, в майбутніх кліматичних умовах мікроорганізмам, які перебували в неактивному стані з часів останньої льодовикової епохи (від 2,6 мільйона до 11 700 років тому), може знадобитися всього кілька місяців для відновлення діяльності. Науковці застерігають, що якщо вони будуть це робити навіть протягом деякої частини року, це може ініціювати петлю зворотного зв’язку, яка прискорить танення багаторічної мерзлоти і глобальне потепління.
“Можливо, влітку на Алясці буває і один спекотний день, але набагато важливішим є збільшення тривалості літнього сезону, коли ці теплі температури зберігаються до осені і весни”, – прокоментував провідний автор дослідження Трістан Каро, науковий співробітник з геоекології в Каліфорнійському технологічному інституті.
Каро та його колеги зібрали проби з тунелю дослідження багаторічної мерзлоти поблизу Фербенкса. Тунель розташований на глибині 15 метрів під землею і простягається на понад 107 м в багаторічну мерзлоту, що дає змогу подивитися на життя епохи пізнього плейстоцену (129 000–11 700 років тому).
Їхньою метою було встановити темпи відновлення та зростання мікроорганізмів, які існували протягом цього періоду. Але, згідно із заявою, коли Каро зайшов у тунель, він також помітив кістки мамонта і бізона, що виступали з крижаних стін.
“Перше, що відчуваєш, коли заходиш туди, це те, що там дуже неприємно пахне”, — зазначила Каро, яка проводила дослідження як аспірантка в Університеті Колорадо в Боулдері. “Для мікробіолога це дуже захоплююче, оскільки цікаві запахи часто є мікробними”.
Повернувшись до лабораторії, науковці залили зразки водою, що містила надзвичайно важкі атоми водню, інакше звані дейтерієм. Потім вони інкубували проби в холодильниках, встановлених на 25, 39 або 54 градуси за Фаренгейтом (мінус 4, 4 та 12 градусів за Цельсієм), і регулярно перевіряли їх на наявність змін мікробної діяльності.
“Ми прагнули змоделювати те, що відбувається влітку на Алясці, за майбутніх кліматичних умов, де ці температури проникають в глибші шари багаторічної мерзлоти”, – пояснив Каро.
Через місяць після початку експерименту команда не зафіксувала суттєвих змін, навіть у двох тепліших пробах. Небагато мікробів прокинулися від довгого сну, але тільки від 0,001% до 0,01% клітин щодня замінювалися новими, активними.
Науково-дослідний тунель багаторічної мерзлоти на Алясці експлуатується та підтримується Інженерним корпусом армії США. (Фото: Трістан Каро)
Однак, в наступні місяці все змінилося. Дейтерій у пробах дозволив дослідникам відстежувати, скільки води мікроорганізми використовували для формування жирових мембран навколо своїх клітин. Це виявило, що стародавні організми переважно виробляли жирні кислоти, а саме гліколіпіди, які, на думку науковців, можуть відігравати роль в кріоконсервації.
Згідно з дослідженням, через півроку експерименту мікроорганізми, інкубовані при температурі 39°F (39°F) та 54°F (54°F), зазнали “значних” змін у структурі та рівні діяльності популяції. Проби були менш різноманітними, ніж активні шари багаторічної мерзлоти, але мікроби були такими ж активними, як і їхні сучасніші аналоги, навіть формуючи слизькі структури, які називають біоплівками, помітні неозброєним оком.
“Це зовсім не мертві проби”, – констатувала Каро.
Близько 85% території Аляски вкрите багаторічною мерзлотою, яка тане з небезпечною швидкістю. (Фото: Brandt Meixell/USGS)
Результати мають значення для Арктики та клімату Землі в цілому, оскільки мікроорганізми у багаторічній мерзлоті існують за рахунок органічної речовини, яку вони перетворюють на вуглекислий газ та метан. Глобальні температури в Арктиці підвищуються швидше, ніж будь-де у світі, розморожуючи багаторічну мерзлоту з тривожною швидкістю і протягом дедалі тривалішого часу. Оскільки арктичне літо стає тривалішим, а температура підвищується в глибших шарах, групи стародавніх мікроорганізмів можуть прокинутися та почати виділяти вуглець.
Багаторічна мерзлота в північних регіонах на даний момент містить приблизно вдвічі більше вуглецю, ніж атмосфера Землі, тому масштабні викиди можуть істотно сприяти зміні клімату. Це пришвидшить танення багаторічної мерзлоти, запускаючи замкнене коло потепління, ще більшого танення і ще більшого потепління.
“Це одна з найбільших невизначеностей в кліматичних реакціях”, – заявив співавтор дослідження Себастьян Копф, доцент геологічних наук Університету Колорадо в Боулдері. “Як танення всієї цієї замерзлої землі, де, як ми знаємо, зберігаються тонни вуглецю, вплине на екологію цих регіонів та інтенсивність зміни клімату?”
Однак, в дослідженні розглянуто лише стародавні мікроорганізми з одного місця, а мікроби в інших регіонах можуть по-різному реагувати на потепління, зауважили науковці.
“У світі так багато багаторічної мерзлоти — на Алясці, в Сибіру та в інших північних холодних регіонах”, — сказав Каро. “Ми дослідили лише один крихітний зразок”.
Sourse: www.livescience.com