Глобальное потепление активизирует жизнедеятельность микробов в Арктике
Процессы, происходящие в сибирских и арктических почвах, недавно исследовал международный коллектив исследователей. В него, в частности, входили сотрудники Красноярского научного центра СО РАН и Центрального сибирского ботанического сада СО РАН, а также учёные ганноверского Института почвоведения.
Известно, что почвы хранят огромные запасы органического углерода, существенно превышающие его количество в атмосфере. При этом не менее половины всех запасов углерода сосредоточено в мерзлотных почвах крайнего севера. На большой глубине количество органического вещества в тех регионах не уменьшается, как это происходит в более южных областях. Это происходит из-за того, что в вечной мерзлоте не выживают микробы, ответственные за разложение органического вещества.
Глобальные изменения климата приведут к тому, что вечная мерзлота начнёт исчезать. В северных областях Земли станет теплее, и это активизирует деятельность микробов, которые до этого находились в естественном охлаждаемом инкубаторе. Для них в сибирских и арктических почвах найдётся очень много пищи. Последствия этого могут быть чрезвычайно важными. При разложении органического вещества из почвы выходят газы, которые заполняют атмосферу. Вследствие парникового эффекта на планете могут произойти ещё более существенные изменения климата. Пока неизвестен точный состав органического вещества в арктических почвах, нельзя сказать, какие именно процессы последуют после извержения в атмосферу парниковых газов.
Исследователи попытались изучить этот состав. Для этого использовались особые биомаркеры – нейтральные сахара и продукты окисления лигнина — вещества, содержащегося в растительных клетках. Сахара могут иметь различное происхождение – как растительное, так и микробное; а вот лигнин и его производные – это однозначный показатель растительных остатков.
Оказалось, что в арктических почвах содержится мало микробных сахаров и очень много веществ растительного происхождения. Это позволяет сказать, что микроорганизмы, которые приспособлены к жизни в таких суровых условиях, потребляют исключительно продукты собственного метаболизма и почти не притрагиваются к остаткам растительности. Другие виды микробов и бактерий, имеющие иной тип питания, в Арктике просто не выживают. Губительными для микроорганизмов являются высокая влажность, низкая температура и малое количество кислорода, а также высокая разобщённость микроорганизмов. Всё это и приводит к тому, что остатки растений в арктических почвах накапливаются и не разлагаются.
Потепление неизбежно изменит эту систему. В нижние слои мерзлотных почв поступит кислород, а температура увеличится. Это приведёт к тому, что в почве размножатся микроорганизмы, потребляющие растительную органику, и тогда запустятся процессы, аналогичные тем, которые протекают в почвах умеренных и тропических широт. В атмосферу будет выпущено значительное количество углекислого газа, который и является одной из основных причин парникового эффекта.
Упомянутые процессы могут произойти в обозримом будущем. Глобальное потепление – процесс, который уже происходит. Так, в Арктике за последние 50 лет температура почвенного слоя повысилась с минус 10 до минус 5 градусов. Толщина и площадь поверхности арктических льдов также стали существенно меньше. Именно в Арктике глобальное потепление проявляется больше всего; однако в будущем оно затронет всю планету, приведя к росту случаев экстремальной жары, засухи, стихийных бедствий. А это может привести, например, к резкому снижению урожайности и угрозе недостатка продовольствия.
