Закисление океана может способствовать образованию раковин

Факт: Повышение концентрации углекислого газа (CO₂) в воздухе закисляет океаны. Казалось логичным, что моллюски и кораллы будут страдать, так как образование карбоната кальция затруднено в более кислой морской воде. Однако группа голландских и японских ученых к своему удивлению обнаружила, что некоторые крошечные одноклеточные моллюски формируют более качественные раковины в кислой среде. Это совершенно новое понимание.

Исследователи из NIOZ (Королевского Нидерландского института морских исследований) и JAMSTEC (Японского агентства наук и технологий по изучению моря и Земли) в ходе экспериментов установили, что так называемые фораминиферы могут даже лучше строить свои раковины в более кислой воде. Эти одноклеточные организмы встречаются в океанах в огромных количествах. Результаты исследования опубликованы в ведущем научном журнале Nature Communications.

С 1750 года кислотность океана увеличилась на 30%. Согласно преобладающей теории и связанным с ней экспериментам с известковыми водорослями и моллюсками, известняк (карбонат кальция) легче растворяется в кислой воде. Его образование затруднено, поскольку в кислых условиях доступно меньше карбонат-ионов, концентрация которых напрямую связана с растворенным CO₂ через две химические реакции равновесия.

Биохимический фокус саморегуляции

Классическая теория основана на чисто химических процессах, где скорость образования извести определяется исключительно кислотностью воды. Исследователь NIOZ и соавтор работы Леннарт де Нойер: «В наших экспериментах фораминиферы регулировали кислотность на микроуровне. В местах, где происходит формирование раковины, кислотность была существенно ниже, чем в окружающей морской воде. Фораминиферы выводят большое количество ионов водорода через свою клеточную стенку. Это приводит к закислению их непосредственного микроокружения, смещая равновесие между углекислым газом и карбонатом в пользу CO₂. Организм быстро поглощает возросшую концентрацию CO₂ через клеточную стенку. На внутренней стороне стенки, благодаря массивному выделению протонов, сохраняется низкая кислотность. В этих условиях поглощенный CO₂ снова превращается в карбонат, который реагирует с кальцием, образуя известь. Подобный активный биохимический механизм регуляции никогда ранее не обнаруживался».

Могут ли саморегулирующиеся одноклеточные организмы привести к более быстрому глобальному потеплению?

Поверхностный слой океана находится в равновесии с атмосферой. Следовательно, больше CO₂ в воздухе приводит к большему количеству растворенного CO₂ в поверхностных водах. «Это открытие может иметь важные последствия для взаимосвязи между уровнем CO₂ в воздухе и формированием известковых структур организмами», — говорит соавтор профессор Герт-Ян Рейхарт. «Если классическая гипотеза верна и больше CO₂ приводит к меньшему образованию извести, океаны могут продолжать поглощать CO₂ из атмосферы. Но что, если большинство организмов могут регулировать химическую форму своего неорганического углерода с помощью биохимических процессов, как это делали наши фораминиферы, и продолжать формировать известковые структуры в более кислом океане? Со временем концентрация растворенного CO₂ в океанах может начать расти. Следовательно, способность океанов поглощать большую часть CO₂ из воздуха может начать снижаться. Это означает, что больше CO₂ останется в атмосфере, что приведет к более быстрому потеплению нашей планеты».