Новое исследование, опубликованное в журнале Functional Ecology, выявило тревожный феномен: по мере глобального потепления климата многочисленные микробные сообщества могут претерпевать трансформацию, превращаясь из поглотителей углерода в его излучатели.
Исследование сосредоточено на миксотрофных микробах, способных переключаться между фотосинтезом, как растения, которые поглощают углекислый газ, и потреблением, как животные, которые выделяют углекислый газ. Эти микробы распространены во всем мире и обычно встречаются в пресноводной и морской среде и, по оценкам, составляют большую часть морского планктона.
Ученые из Университета Дьюка и Калифорнийского университета в Санта-Барбаре использовали сложное компьютерное моделирование, чтобы смоделировать, как миксотрофные микробы реагируют на потепление. Результаты показали, что при повышенных температурах эти микробы перестают действовать как поглотители углерода и становятся его излучателями.
Это открытие указывает на то, что с повышением температуры эти широко распространенные микробные сообщества могут перейти от охлаждающего эффекта на планете к подтепляющему, что только усилит глобальное потепление.
– Наше исследование демонстрирует, что миксотрофные микробы играют гораздо более важную роль в реакции экосистем на изменение климата, отметил чем считалось ранее, – отметил ведущий автор исследования доктор Дэниел Вичински. – Превращая микробные сообщества в чистые источники углекислого газа из-за потепления, миксотрофы могли бы усугубить процесс потепления, создав положительную обратную связь между биосферой и атмосферой.
Как отметил его коллега Жан-Филипп Гибер, существующие современные модели, предсказывающие долгосрочное изменение климата, неадекватно учитывают микробную активность, часто чрезмерно упрощая или неверно интерпретируя ее.
Модель исследователей также показала, что непосредственно перед тем, как миксотрофные сообщества микробов переключаются на выделение углекислого газа, их численность претерпевает резкие колебания. Эти микробы могут служить ранними индикаторами катастрофических последствий быстрого изменения климата, особенно в экосистемах, которые в настоящее время служат основными поглотителями углерода, таких как торфяники, где миксотрофы очень распространены.
Однако исследование также выявило потенциальную проблему в обнаружении этих предупреждающих сигналов. Исследователи отмечают, что повышенное содержание питательных веществ, таких как азот, в окружающей среде, часто образующееся в результате сельскохозяйственных стоков и очистных сооружений, и может снизить эти ранние показатели.
Когда моделирование включало более высокие уровни питательных веществ, исследователи заметили, что диапазон температур, в пределах которого происходили характерные колебания, начал сокращаться, что в конечном итоге привело к исчезновению сигнала без видимого предупреждения, ускорив наступление переломного момента.
– Обнаружить эти предупреждающие знаки будет непросто, особенно если они станут более незаметными из-за загрязнения питательными веществами, – рассказал доктор Холли Меллер. – Тем не менее, последствия игнорирования их огромны. Мы можем оказаться с экосистемами в значительно менее желательном состоянии, когда парниковые газы выбрасываются в атмосферу, а не задерживаются.
В ходе исследования ученые провели моделирование, используя диапазон температур в 4 градуса, от 19 до 23 градусов по Цельсию. Глобальная температура, вероятно, поднимется на 1,5 градуса по Цельсию по сравнению с доиндустриальным уровнем в течение следующих пяти лет и может превысить от 2 до 4 градусов до конца этого века.
