Встречайте микробы: что прогревающееся болото рассказывает о будущем углерода на Земле

От трети до половины всего почвенного углерода на Земле хранится в торфяниках. Эти водно-болотные угодья, образованные слоями разлагающегося растительного материала, простираются от Арктики до тропиков, поддерживая биоразнообразие и регулируя глобальный климат. Понимание того, как и почему торфяники производят углекислый газ (CO₂) и метан (CH₄), является критически важным, поскольку с потеплением этот углерод рискует быть выброшенным в атмосферу, а метан — значительно более мощный парниковый газ.

Новое исследование, опубликованное в Nature Communications, проливает свет на эту загадку. Учёные из Технологического института Джорджии более десяти лет изучали торфяник в рамках крупномасштабного эксперимента SPRUCE (Spruce and Peatland Responses Under Changing Environments) в Миннесоте, где целые участки болота искусственно прогреваются. Было подтверждено, что потепление увеличивает выбросы парниковых газов, но при этом производство CO₂ по-прежнему значительно превышает выбросы метана, что противоречит ожиданиям, учитывая бедные кислородом условия торфяников.

Для решения этой проблемы команда применила комплекс передовых генетических инструментов — «омиксные» технологии (метагеномику, метатранскриптомику и метаболомику). Это позволило детально изучить «микробный двигатель», разлагающий органику. Анализ показал, что микробные сообщества оставались удивительно стабильными при потеплении, но их метаболическая активность возрастала. Учёные предполагают, что микробы, возможно, разлагают органическое вещество, чтобы получить доступ к ключевым ингредиентам для дыхания с выделением CO₂ — нитратам, сульфатам или металлам.

«Микробная активность увеличивается с потеплением, но рост микробных сообществ отстаёт от этих изменений в физиологической или метаболической активности», — отмечает ведущий автор исследования, профессор Джоэл Костка. Работа также выявила невероятное разнообразие почвенных микробов: 80% идентифицированных организмов оказались новыми на уровне рода.