Изменение климата уничтожает редкие бактерии в «зеленеющей» Антарктиде
Хотя угроза изменения климата для растений и животных хорошо известна, о его влиянии на микроорганизмы известно мало. Особенно это касается Антарктиды, где последствия изменения климата наиболее значительны.
Новое исследование, опубликованное в Conservation Biology, даёт представление об изменении состава микроорганизмов в Антарктиде.
Профессор Белинда Феррари из UNSW Sydney и её коллеги посетили станцию Кейси в Восточной Антарктиде в 2019 году, чтобы проверить прогнозы, сделанные 14 лет назад на основе проб почвы. Эти прогнозы предсказывали исчезновение микробов, которые выживают исключительно за счёт химических веществ из атмосферы.
К сожалению, прогнозы подтвердились.
«Эти бактерии действительно редкие, — говорит профессор Феррари. — Они живут на следовых газах в атмосфере, но в Антарктиде они являются доминирующими микробами».
Для моделирования использовался статистический метод Gradient Forest, обычно применяемый для прогнозирования выживания видов животных и растений. Модель показала, что по мере того, как антарктическая пустыня становится менее засушливой и более влажной, меняющиеся условия благоприятствуют фотосинтезирующим микробам (фототрофам) перед хемосинтезирующими бактериями, питающимися низким уровнем газообразного водорода в атмосфере. Это объясняет сокращение численности хемосинтезирующих микробов.
«Поскольку в этом регионе Восточной Антарктиды нет сосудистых растений, микробы очень важны для первичной продукции», — отмечает профессор Феррари.
Прогноз исследователей заключается в том, что увеличение числа фототрофов, таких как водоросли и цианобактерии, приведёт к «озеленению» Антарктиды, что отражает потепление климата.
Возможные последствия
Сдвиг в популяции микробов может иметь каскадный эффект на экосистему Антарктиды. Атмосферные хемосинтезирующие бактерии (хемотрофы) играют роль в секвестрации углерода, удаляя водород, монооксид углерода и углекислый газ из атмосферы. Если они исчезнут полностью, это может повлиять на концентрацию парниковых газов и даже ускорить потепление местного климата.
«До недавнего времени климатические прогнозы делались без учёта роли микробов, — говорит профессор Феррари. — Мы до сих пор не знаем точно, что делают эти микробы — большинство из них даже не культивировались в лаборатории. Поэтому мы считаем важным отслеживать изменения в их численности».
Переломный момент
Часть прогноза команды была сосредоточена на увеличении влажности почвы как ключевом факторе, благоприятствующем фототрофам.
«Мы проанализировали 17 000 видов одновременно и рассмотрели более 70 различных экологических параметров, — говорит профессор Феррари. — Мы предсказали, что при влажности почвы около 10–12% произойдёт сдвиг от хемотрофов к фототрофам. И это именно то, что мы обнаружили».
Команда также взяла мазки пыли со зданий на станции Кейси и обнаружила, что основными микробами были водоросли — фотосинтезирующие микроорганизмы. Это подтверждает, что по мере смягчения условий эти организмы могут закрепляться.
Исследователи призывают к дальнейшему изучению микробов и того, как на них повлияют меняющиеся условия в Антарктиде. «Лучшее понимание таких переломных моментов поможет усилиям по сохранению, и крайне важно наладить долгосрочный мониторинг этих участков для защиты экосистем антарктической пустыни», — заключают они.