Озера и пруды являются последним пристанищем для многих растений Земли. Реки собирают большую часть мертвого органического вещества планеты.
Невидимый мегаполис микробов питается этими бревнами и листьями, производя парниковые газы как побочный продукт.
В результате озера могут быть ответственны за целых четверть углерода в атмосфере - который увеличивается.
Новое исследование показывает, что выбросы пресноводных озер могут удвоиться в ближайшие десятилетия из-за изменения климата.
Вся жизнь на Земле сделана из углерода. Когда растения и животные достигают конца своей жизни, на праздник приходят микроорганизмы, такие как бактерии и грибы. Они питаются углеродистыми остатками других организмов и их отходами - все вместе известные как органические вещества.
В качестве побочного продукта этого бесконечного праздника микробы выделяют в окружающую среду углекислый газ и метан. В то время как каждый отдельный микроб выделяет незначительное количество газа, надо учитывать что они являются самыми многочисленными организмами на Земле. Энергия солнечного света может также разрушить химические связи между молекулами органического вещества, выпуская в окружающую среду более мелкие молекулы, такие как углекислый газ.
Некоторая часть этой деградации происходит на лесной почве. Но большая часть органического вещества, которое падает на землю, попадает в воду. Ветры, дождь и снег переносят его в озера или чаще в реки, которые их питают.
Количество парниковых газов, выделяемых из озёр микробами и солнечным светом, огромно.
Первоначальные оценки составляли около 9% чистого углерода, выбрасываемого с поверхности Земли в атмосферу, то есть количества, выделяющегося сверх процессов накопления углерода на Земле.
Но, благодаря улучшенным измерениям, недавние исследования позволили повысить этот показатель до 25%. Эти цифры являются существенными, учитывая, что эти озера составляют лишь около 4% от общей площади суши .
В ближайшие годы озера будут получать все больше и больше органических веществ для переваривания микробами.
Потепление климата принесет больше лесного покрова вокруг озёр и большую долю широколиственных деревьев, таких как клёны и дубы, по сравнению с игольчатыми деревьями, такими как сосны.
Эксперимент
Чтобы понять, как изменения в лесах изменят роль озер в круговороте углерода, учёные провели эксперимент на двух озерах Канады.
Они заполнили пластиковые контейнеры камнями, песком, глиной и различными видами органического вещества из близлежащих лесов. Для того чтобы имитировать изменения лесного покрова и состава, ожидаемого от изменения климата.
Затем погрузили контейнеры в мелкие озерные воды, где наиболее вероятно накопление органических веществ, и следили за ними в течение трех лет.
Используя новые методы анализа химического состава углерода в воде, обнаружили, что контейнеры, имитирующие уровень роста леса, ожидаемый в ближайшие несколько десятилетий, приводят к увеличению в 1,5-2,7 раза парниковых газов в воде.
Невидимое разнообразие органических соединений в воде было самым важным фактором, вызвавшим этот рост - даже более важным, чем разнообразие микробов и общее количество органических веществ.
Вероятным объяснением этого результата является то, что одни и те же микробы могут питаться молекулами разных типов. Таким образом, по мере того как количество соединений на основе углерода в воде увеличивается, у микробов появляется больше возможностей для подачи и выделения парниковых газов.
Одного увеличения разнообразия органических веществ было достаточно, чтобы повысить концентрацию парниковых газов примерно на 50%. Но размер этого эффекта почти удвоился в контейнерах с более темными вышележащими водами - сценарий, ожидаемый в большинстве озер, поскольку изменение климата приводит к увеличению древесного покрова.
Точное отслеживание того, как углерод перемещается из суши в атмосферу, жизненно важно для прогнозирования темпов изменения климата и смягчения его последствий. Благодаря лучшему пониманию того, как растительность вокруг озер контролирует концентрацию парниковых газов в водах, исследование может помочь определить, может ли изменение способа управления землей у озер снизить выбросы углерода.
Например, надо посадить меньше водных растений, таких как камышей, в прибрежных районах, потому что они производят гораздо более высокие концентрации парниковых газов, чем органическое вещество из лесов.
Также предстоит еще полностью понять роль озер в круговороте углерода. Не все органические вещества, попадающие в озера, перевариваются микробами. Некоторые опускаются на дно озера, образуя грязный осадок, блокирующий углерод. Количество образовавшихся отложений также будет увеличиваться с изменением климата, но еще неизвестно, насколько - и в какой степени это увеличение накопленного углерода компенсирует увеличение выбросов парниковых газов из озер.
Ответ на этот вопрос будет иметь решающее значение для повышения точности учета углерода.