CEE: арктическая «метановая бомба» может и не взорваться 

Фото из открытых источников

В Арктике основная переменная, влияющая на будущее изменение климата, скрыта под землей и невидима.

Микробы в слоях почвы, расположенных непосредственно над вечной мерзлотой, метаболизируют углерод, превращая его в углекислый газ и метан, гораздо более мощный парниковый газ. По мере нагревания этих почв высвобождается больше углерода, что потенциально запускает цикл обратной связи, вызывающий потепление, который иногда называют «метановой бомбой». Новые исследования микробных обитателей арктических почв показывают, что такой порочный круг может быть неизбежным.

Каталогизируя виды микробов, обнаруженных в вечномерзлых почвах по всей Арктике, а также в недавно оттаявшей вечной мерзлоте, группа исследователей получила более чёткую картину микробного разнообразия арктических почв, а также того, как эти микробные сообщества меняются по мере потепления окружающей среды. Один из ключевых выводов их статьи, недавно опубликованной в журнале Communications Earth and Environment, заключается в том, что при определённых условиях в Арктике может быть больше микробов, питающихся метаном, чем микробов, вырабатывающих метан, а это означает, что почва может фактически стать поглотителем углерода.

«Возможно, по разным причинам эти системы на самом деле не производят тот метан, который, как мы считаем, они способны производить», — сказала Джессика Бузер-Янг, микробиолог из Университета Аляски в Анкоридже, не участвовавшая в исследовании.

С 2010 года консорциум европейских учёных собирает образцы вечной мерзлоты в Арктике, прокладывая пути сквозь верхний и подпочвенный слои, а также проникая в вечномерзлую почву. Сбор этих образцов в обширных, отдалённых и покрытых льдом северных районах мира затруднителен, но группа собрала образцы по всей Канаде, Гренландии и Сибири.

В новой работе исследователи провели геномный анализ микробиома восьми образцов панарктической вечной мерзлоты и почвы, а также образцов как нетронутой, так и деградировавшей вечной мерзлоты в районе Фэрбанкса, Аляска. Они сосредоточились на микробах, включая бактерии и археи, которые выделяют или потребляют метан – парниковый газ, который может быть в 30 раз более активным, чем углекислый газ.

«Когда исследователи проанализировали данные, первым сюрпризом для них стало отсутствие разнообразия как среди микробов, производящих метан (метаногенов), так и среди микробов, потребляющих метан (метанотрофов), — рассказал соавтор исследования Тим Урих, микробиолог из Университета Грайфсвальда в Германии.

Среди метанотрофов во всех пробах доминировал один род — Methylobacter. Эти бактерии встречаются по всей Арктике, часто обитая в слоях почвы непосредственно над своими метаногенами, потребляя метан, поднимающийся снизу. Причины такого успеха этого рода пока неизвестны, сказал Урих.

По словам Уриха, анализ «действительно требует более детального изучения представителей этой конкретной клады, чтобы понять экофизиологию и их реакцию на изменяющиеся условия в почве».

Урих и его соавторы также исследовали участки, где оттаяла вечная мерзлота, сравнивая влажные и сухие места. На участке с размокшей почвой было больше метаногенных микробов, которые процветали в условиях недостатка кислорода. На сухих участках, напротив, преобладали метанотрофные микробы, особенно те, которые обладают уникальной способностью поглощать метан из воздуха и превращать его в менее активный углекислый газ. Исследователи отметили, что, хотя эти факультативные метанотрофы способны метаболизировать атмосферный метан, на практике они делают это не всегда.

Как бы то ни было, по словам Уриха, результатом является то, что более теплая и сухая Арктика может стать благом для меняющегося климата.

«Это действительно зависит от гидрологического состояния этих почв», — сказал он.

Если Арктика окажется в засушливом конце спектра, её почвы могут стать чистым поглотителем метана (хотя и не слишком большим), поскольку микробы начнут поглощать газ из воздуха. Механизм, описанный Урихом и его коллегами, — не единственный потенциальный цикл отрицательной обратной связи по метану. В недавней статье в журнале AGU Advances Базер-Янг с соавторами обнаружили, что микробы в дельте реки Коппер на Аляске, использующие железо для своего метаболизма, начали вытеснять микробов, производящих метан, что потенциально снижает его выбросы.

«Мы считаем, что подобное может произойти везде, где есть ледники в мире», — говорит Бузер-Янг.

Исследования, подобные работе Уриха, ясно показывают, что, хотя таяние вечной мерзлоты в Арктике является очевидным признаком изменения климата, его вклад в потепление менее очевиден, говорит Кристиан Кноблаух, биогеохимик из Гамбургского университета, не принимавший участия в исследовании.

«У нас было так много статей об этой метановой бомбе, — сказал он. — Я думаю, это было чрезмерное упрощение или переоценка объёма выброса метана».

В списке потенциально ценных наборов данных Уриха особое место занимают исследования экофизиологии микробов, связанных с метаном, которые он и его коллеги обнаружили в арктических почвах. Такие исследования, помимо прочего, предоставят больше данных об изменении метаболизма микробов в ответ на потепление и изменение уровня кислорода.

Урих также предупредил, что его исследование не измеряло уровни выделения или поглощения метана из арктических почв, оставляя без ответа вопрос о реальном воздействии микробов на окружающую среду.

Кноблаух вновь подчеркнул необходимость дополнительных данных, отметив, что мы все еще не можем с уверенностью сказать, будет ли будущая Арктика более влажной или более сухой и, следовательно, как будут выглядеть выбросы метана.

«У нас есть множество моделей и множество симуляций, но у нас не так много данных о наземных условиях», — сказал он. «Я думаю, что главные вопросы на самом деле заключаются в том, насколько быстро разлагается материал, насколько он оттаивает, через какое время он разлагается и затем высвобождается, и как на систему повлияет изменение растительности».