Пробуждение микробов меняет пищевые сети высоких широт при таянии вечной мерзлоты

Исследование, опубликованное в журнале Nature Climate Change, показывает, как потепление климата в высоких широтах Аляски перестраивает пищевые сети, смещая поток углерода от растений к грибам.

Новый метод для отслеживания углерода

Ученые использовали инновационную технику, основанную на измерении уникальных изотопных «отпечатков» незаменимых аминокислот в тканях животных. Эти молекулы могут производиться только растениями, бактериями и грибами, поэтому они служат биомаркерами, позволяющими отслеживать, как углерод перемещается между:

  • «Зелеными» пищевыми сетями (основанными на растениях).
  • «Коричневыми» пищевыми сетями (основанными на микробах и грибах).

Сдвиг источника энергии

Анализ костного коллагена музейных образцов полевок и землероек (1990 и 2021 гг.) из экспериментального леса Бонанза-Крик на Аляске, а также арктических пауков-волков, подвергнутых экспериментальному потеплению на 2°C, выявил значительные изменения:

  • У млекопитающих произошел сдвиг от растительных к грибным пищевым сетям. Например, землеройки теперь усваивают до 90% углерода из грибных источников — рост более чем на 40% по сравнению с историческими образцами.
  • У пауков в условиях потепления доля «коричневого» углерода (из микробных сетей) составила более 50% против 26% на контрольных участках.

Механизм изменений

Ученые предполагают, что повышенное потепление ускоряет разложение растительной массы в тающей вечной мерзлоте. Грибы, питающиеся этим детритом, потребляются членистоногими и червями, которые, в свою очередь, становятся пищей для полевок, землероек и пауков. Таким образом, углерод из «коричневой» подземной сети передается вверх по трофической цепи.

Последствия для экосистем

Исследование подчеркивает, что животные являются ключевым связующим звеном между зелеными и коричневыми пищевыми сетями, а климатическое потепление изменяет эту связь. Эти сдвиги могут косвенно влиять на круговорот питательных веществ и функцию экосистем.

«Мы обнаружили точную противоположность модели «озеленения Арктики» — пищевые сети становятся «коричневыми», — отметил ведущий автор Филип Манлик.

Это означает, что если животные получают больше энергии из подземных источников, они могут потреблять меньше растений, что потенциально способно увеличить запасы углерода в надземных экосистемах.