Раскрыт тайный источник изменения климата

Как известно, первыми формами жизни на Земле были бактерии. Собственно, они же могут оказаться последними, если климатический кризис пойдет по наихудшему сценарию. Фактически, сами бактерии и могут способствовать его триумфу. Поскольку температура окружающей среды становится все выше, бактерии «дышат» ускореннее, выделяя все больше углекислого газа, что, как можно предположить, ускорит изменение климата.

Исследование на эту тему под названием «При глобальном потеплении дыхание прокариотических микробов на уровне сообщества может участиться» опубликовано на днях в научном журнале Nature Communications.

Разве мы не дышим учащеннее, когда становится жарче? Да, все организмы реагируют на жару подобным образом. Но у бактерий это влияет на скорость, с которой учащается дыхание, отклоняясь вверх от среднего. В статье объясняется, что, по сути, «бактериальное дыхание» реагирует на температуру сильнее, чем сложные организмы, включая, растения, грибы и животные.

Все бактерии и все археи (которые раньше назывались архебактериями) в совокупности называются «прокариотами». Они отличаются от эукариот, которые считаются любой другой известной формой жизни на планете, поскольку их ДНК свободно находится в клетке, а не инкапсулирована в клеточное ядро. Свободная ДНК — археичное условие. Интригующий, хотя в настоящее время не относящийся к делу факт об архее, состоит в том, что многие из них являются экстремофилами, процветающими в обычно «негостеприимных» условиях, таких как сверхсолевые озера, подобные Мертвому морю; самые глубокие океанские впадины; лед; кипящие горячие источники и многое другое.

Для погодных прогнозов, глобального потепления, повышения уровня моря и многих прочих процессов необходимо учитывать столько параметров, сколько необходимо. Но эти системы ужасно сложны, а количество параметров практически бесконечно. Теоретически, чем больше параметров мы определяем и учитываем в моделях, тем надежнее должны быть модели.

Предполагалось, что частота микробного дыхания будет реагировать на температуру, но исследователи доказали и количественно оценили данное явления, использовав для проводимых исследований 482 вида прокариот, обитающих в широком диапазоне условий: от соленых антарктических озер, существующих при температурах, более низких, чем точка замерзания, до термальных бассейнов с температурой выше 120 градусов по Цельсию.

Выяснилось, что прокариоты, которые обычно живут в «среднетемпературном диапазоне» — ниже 45 градусов по Цельсию, — сильно реагировали на изменение температуры, ускоряя частоту дыхания как в краткосрочной (от нескольких дней до недель), так и в долгосрочной перспективе (от месяцев до лет). Как отмечают ученые, у большинства микробов реакция на более высокие температуры сказалась на увеличении объема выдыхаемого углекислого газа, намного большего, чем ожидалось вначале.

В то же время у прокариотов, которые обычно живут при более высоких температурах, — выше 45 градусов по Цельсию, — особой реакции не последовало, и это было ожидаемо. Поскольку этот вид прокариотов с самого начала обитает в блистерных условиях (в своеобразном пузыре), изначально предполагалось, что на резкое повышение температуры, с точки зрения бактерий, они не отреагируют. Однако следует учесть, что, по сравнению с другими прокариотами этот вид составляет меньшинство.

Какие – в количественном плане – изменения могли бы внести незаметные, невидимые глазу микробы?

Как отмечено в публикации, прокариоты составляют около половины мировой биомассы, общей массы всех организмов на Земле.

Но, чтобы быть ясным, отчет касается аэробных бактерий, а не анаэробных.

«Действительно, аспект изменения климата, который мы представили, специфичен для аэробных прокариот — большинство анаэробных дыхательных путей не производят углекислый газ, — пояснил Томас Смит, один из исследователей. — Анаэробы вносят вклад в глобальный баланс углерода, но по-разному».

Одним из таких способов считается метаногенез, метаболический феномен некоторых архей. В гипоксических условиях они не генерируют углекислый газ, но генерируют метан — который в 80 раз более эффективен в качестве парникового газа, чем углекислый газ. «Итак, анаэробные бактерии тоже будут стимулировать изменение климата, но в меньшей степени, чем их аэробные собратья», — подчеркивает Смит.

Возникает законный вопрос: какая часть биомассы бактерий относится к аэробной?

Как считает Смит, бактерии составляют около половины мировой биомассы в довольно широких пределах погрешности. «На самом деле, очень трудно понять, какой вклад прокариоты вносят в общую биомассу Земли, и пятьдесят процентов находятся в верхней части существующих оценок, — говорит он. — Большинство наиболее продуктивных бактерий в почвах, как предполагается, будут аэробными, поскольку анаэробные объекты предпочитают гораздо более глубокие слои почвы /отложений, а их жизнь протекает гораздо медленнее. То же самое относится и к толще воды. Поскольку океаны и пресноводные системы имеют хорошо насыщенны кислородом, большинство прокариот там аэробные».

Ученые считают, что в краткосрочной перспективе, — в масштабе дней или часов, — отдельные прокариоты будут наращивать свой метаболизм и производить больше углекислого газа. Тем не менее, все еще существует максимальная температура, при которой их метаболизм становится неэффективным. В то же время бактерии, у которых буквально сумасшедшие мутации, потому что их жизненный цикл короток, адаптируются. Они будут «учиться» процветать при более высоких температурах. И при этом их выбросы углекислого газа будут продолжать расти.

Повышение глобальной температуры позволит микробам функционировать более эффективно; они будут жить долго и процветать как в краткосрочной, так и в долгосрочной перспективе, и вносить все больший вклад в глобальный баланс углерода и глобальное потепление. До определенной точки глобального потепления. Мы не можем никоим образом предсказать, какой именно будет эта точка.

Рут Шустер, «ХаАрец»,М.К.

Фото: Pixabay