Новое исследование: почвенные микроорганизмы могут производить дополнительные выбросы парниковых газов из тающей вечной мерзлоты
Ученые давно обеспокоены потенциальным выделением парниковых газов из тающей арктической вечной мерзлоты. Однако новое исследование под руководством ученых из Университета штата Колорадо предполагает, что существующие оценки этих выбросов могут быть занижены.
Микроорганизмы ответственны за процесс, который будет генерировать парниковые газы из тающих северных торфяников, содержащих около 50% мирового почвенного углерода. По мере оттаивания почвы микробы «просыпаются» и начинают разлагать углерод в процессе микробного дыхания, производя CO2 и метан.
До сих пор климатические модели предполагали, что почвенный микробиом будет разлагать лишь некоторые типы углерода. Но работа, опубликованная в журнале Nature Microbiology, показывает, что микробы в вечной мерзлоте начнут разлагать класс соединений, ранее считавшихся недоступными в бескислородных условиях: полифенолы.
«Мы думали, что эта "острая пища" [полифенолы] не по вкусна микроорганизмам. Но наша работа показывает, что на самом деле есть организмы, которые её едят, и поэтому углерод не останется в почве, а будет разложен», — говорит первый автор статьи Бриджит МакГиверн.
Это открытие означает, что разложение большего количества углерода приведет к дополнительным выбросам парниковых газов. Оно также опровергает теорию ферментативного запора, согласно которой добавление полифенолов могло бы «отключить» микробы и заблокировать углерод в почве.
«Мы не только думали, что эти микробы не едят полифенолы, но и считали, что если полифенолы присутствуют, они токсичны и блокируют активность микробов», — поясняет профессор Келли Райтон.
Исследование в полевых условиях
Чтобы проверить гипотезу в поле, команда проанализировала образцы кернов из северной Швеции. Сначала МакГиверн создала базу данных генетических последовательностей, соответствующих метаболизму полифенолов, на основе исследований ферментов у крупного рогатого скота, в кишечнике человека и некоторых почвах.
Сравнив эту базу с последовательностями, экспрессируемыми микробами из образцов мерзлоты, исследователи обнаружили активность, связанную с полифенолами.
«Мы обнаружили, что экспрессировались гены, связанные с 58 различными путями метаболизма полифенолов. Мы говорим не только о потенциальной возможности, но и о том, что в полевых условиях микробы действительно экспрессируют гены для этого метаболизма», — заявила МакГиверн.
Остаются нерешенные вопросы: что может ограничивать этот процесс и каковы его скорости? Ответы на них важны для количественной оценки дополнительных выбросов парниковых газов.
«Климатический кризис развивается так быстро. Но можем ли мы его смоделировать? Предсказать? Единственный способ добиться этого — действительно понять, как система работает», — заключила Райтон.