Микробы в почвах производят метановые "пердежи" деревьев в "лесах-призраках"

Новое исследование Университета штата Северная Каролина показывает, что метан, мощный парниковый газ, в значительной степени генерируется в почвах под стоящими мёртвыми деревьями в так называемых "лесах-призраках" — прибрежных лесах, погибающих из-за повышения уровня моря.

Этот выделяющийся метан, в просторечии называемый "пердежами" деревьев "леса-призрака", на самом деле производится различными микроорганизмами. Исследователи хотели выяснить, производят ли газ разные сообщества микробов внутри почв или в мёртвых деревьях (сухостое). Они обнаружили, что хотя метан генерируется в почвах, деревья действуют как фильтрующие соломинки, когда газ поднимается через древесину. Микробы в древесине дополнительно химически изменяют и потребляют газ по мере его подъёма.

"Мы отслеживаем, откуда изначально берётся метан, и обнаруживаем, что он исходит из почв, и по мере движения через дерево он также меняется", — сказал Марсело Ардон, доцент лесного хозяйства и экологических ресурсов. — "Метан перерабатывается, проходя через этот сухостой".

Как видимый признак изменения климата, "леса-призраки" станут более распространёнными на побережье юго-востока США из-за повышения уровня моря. В предыдущем исследовании Ардон и коллеги обнаружили, что сухостой важен для расчёта выбросов парниковых газов из "лесов-призраков", и его игнорирование может недооценить часть выбросов, генерируемых в переходной экосистеме леса. В новом исследовании учёные хотели понять источник метана.

Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи проанализировали образцы метана из стоящих мёртвых деревьев в "лесах-призраках" на пяти участках полуострова Албемарл-Памлико на побережье Северной Каролины. Они измерили концентрации газа внутри деревьев, в почвах и в почвенной воде. Они также отследили химические "отпечатки пальцев", оставляемые микробами, которые производят и потребляют метан. Метан состоит из двух элементов — водорода и углерода, и каждый из этих элементов может иметь разный молекулярный вес в зависимости от количества нейтронов в ядре. Эти вариации элементов называются изотопами, и поскольку они не радиоактивны, их называют стабильными изотопами. Исследователи проанализировали количество и типы стабильных изотопов каждого элемента, чтобы отследить путь метана.

"Сигнатура стабильных изотопов — это как отпечаток пальца, по которому можно следить", — сказала ведущий автор исследования Мелинда Мартинес. — "В нашей предыдущей работе мы видели, что метан выходит из деревьев. Откуда он берётся? Из почвы, произведённый микробами, или внутри самого дерева по мере его разложения?"

Они обнаружили, что концентрации метана, как правило, снижались по мере удаления от земли в мёртвых деревьях. Они также увидели свидетельства изменения соотношений между более лёгкими и более тяжёлыми изотопами как углерода, так и водорода — от почвенной воды к почвам и к сухостою.

Наконец, они взяли образцы из деревьев и поместили их в пробирки, чтобы увидеть, производят ли они метан в бескислородной среде или потребляют его в среде с кислородом. Они обнаружили, что в пробирках производилось или потреблялось очень мало метана.

"Только пять из 100 образцов в пробирках дали сколько-нибудь значимые результаты, что является дополнительным доказательством того, что метан, выделяемый стоящими мёртвыми деревьями, происходит из почвы", — сказала Мартинес.

Эти выводы касаются только одного парникового газа, но исследователи говорят, что это важно, поскольку понимание потоков метана значимо для оценки воздействия на окружающую среду перехода от леса к "лесу-призраку". Метан обладает более высоким потенциалом глобального потепления, чем углекислый газ.

"Важно понимать, как метан движется через экосистему", — сказала Мартинес. — "Эти регионы "лесов-призраков" — временные экосистемы; они станут болотами. Но даже в переходном состоянии мы хотим знать, как "леса-призраки" производят и перемещают этот парниковый газ".

Исследование было опубликовано в журнале Frontiers in Environmental Science.