Этиловый и метиловый спирты, выделяющиеся при таянии вечной мерзлоты, перерабатываются бактериями из верхних почвенных слоёв, но замедлит ли это темпы глобального потепления?

Когда говорят о влиянии глобального потепления на Арктику, то многие видят опасность в первую очередь в таянии льдов и повышении уровня мирового океана, а также в сложном будущем белых медведей. Однако есть ещё один процесс, вызывающий серьёзные опасения – таяние вечной мерзлоты. Проблема заключается в том, что в замёрзшем грунте содержатся большие объёмы газов и летучих органических соединений, которые могут начать поступать в атмосферу, если вечная мерзлота перестанет быть вечной.

Фото:Emma/Flickr.com

Таяние вечной мерзлоты, вызванное изменением климата, может привести к поступлению в атмосферу большого количества парниковых газов. Фото: Rose Cory, University of Michigan/Flickr.com 

Попав в атмосферу, такие соединения могут провоцировать образование аэрозолей и парниковых газов, что будет ускорять и без того высокие темпы изменения климата. Попытку разобраться в процессах, которые будут происходить с вечной мерзлотой, если она всё-таки растает, предприняла группа европейских исследователей.Объектом изучения стали образцы почв, отобранные из зоны вечной мерзлоты в Гренландии.

Исследователи собрали два вида почв: одни с глубины, на которой держатся постоянные отрицательные температуры, а другие – с поверхности, которая периодически оттаивает в период недолгого арктического лета. Это было необходимо для того, чтобы понять, что будет происходить с летучими органическими веществами, когда они высвободятся из тающих слоёв на глубине и начнут просачиваться ближе к поверхности. Дело в том, что верхние слои почвы насыщены различными микроорганизмами, которые начинают активную деятельность, как только температура почвы меняется с минуса на плюс. И вполне возможно, что они могут питаться поступающими «снизу» веществами.

Стоит сказать и о том, откуда в замёрзшей почве появляются летучие органические вещества. Несмотря на то, что температура этих слоёв не повышается выше 0 °C годами, а то и тысячелетиями, некоторые микроорганизмы приспособились сохранять активность даже в таких недружелюбных условиях. Продукты жизнедеятельности бактерий будут постепенно накапливаться в мёрзлой почве до тех пор, пока таяние грунта не вызовет их быстрое высвобождение.

Что касается химического состава «выдоха» гренландской вечной мерзлоты, то он весьма необычен. Более чем наполовину он состоит из этилового спирта, следом за ним идёт метиловый спирт, ацетальдегид, ацетон, формальдегид и ещё около трёх сотен органических соединений – по крайней мере столько удалось обнаружить в образцах. Если же этот поток веществ пропустить сквозь слой почвы, взятый с поверхности, то практически весь объём летучих веществ будет поглощён и переработан населяющими его микроорганизмами.

Интересно, что этанол и метанол – два основных летучих органических компонента, по-разному используются бактериями из верхнего почвенного слоя. Практически весь метанол перерабатывается ими в углекислый газ, а это говорит о том, что бактерии используют его как источник энергии. А вот этиловый спирт бактерии используют преимущественно как источник углерода для роста и синтеза необходимых веществ.

Может показаться, что результаты проведённого исследования позволяют не так сильно беспокоиться о таянии вечной мерзлоты, ведь бактерии в верхних слоях почвы, как выяснилось, могут запросто съесть практически всё, что просочится из оттаивающей земли. Однако это не совсем так.

Во-первых, большую часть соединений бактерии переработают в углекислый газ, который так или иначе поступит в атмосферу. Во-вторых, при быстром таянии бактерии могут просто не справиться с поступающим объёмом органики, поскольку им нужно время, чтобы её переработать и время, чтобы просто успеть размножиться. Кроме того, совсем не обязательно, что летучая органика от тающей почвы будет непременно проходить сквозь слой биологически активной почвы, а не попадать напрямую в атмосферу.

По материалам Nature Communications