Сера увеличивает накопление углерода в Чёрном море

Исследователи из Ольденбурга предложили новое объяснение накопления органических соединений в бескислородных морских зонах. Этот эффект может создавать отрицательную обратную связь в климатической системе на геологических масштабах времени.

Ниже глубины 150 метров концентрация растворённого кислорода в Чёрном море падает почти до нуля, что делает существование высших форм жизни невозможным. При этом в этом полузамкнутом море накапливаются сравнительно большие объёмы органического углерода. Команда учёных под руководством докторов Гонсало В. Гомес-Саеса и Ютты Ниггеманн из Института химии и биологии морской среды (ICBM) Университета Ольденбурга представила в журнале Science Advances новую гипотезу, объясняющую, почему органические соединения накапливаются в глубинах Чёрного моря и других аноксичных (бедных кислородом) водах.

Исследователи полагают, что реакции с сероводородом играют ключевую роль в стабилизации углеродных соединений. «Похоже, этот механизм способствует тому, что в водах Чёрного моря органического углерода более чем в два раза больше, чем в богатых кислородом морских районах», — говорит Ниггеманн. Это создаёт отрицательную обратную связь в климатической системе, которая могла бы противодействовать глобальному потеплению на геологических промежутках времени.

Сероводород реагирует с растворённым органическим веществом

Как показало новое исследование, это высокореактивное молекулярное соединение связывается с веществами из обширной группы углеродных материалов, присутствующих в каждом литре морской воды. Эти вещества известны как растворённое органическое вещество (DOM). «Мы смогли очень чётко показать, что сероводород реагирует с крайне разбавленным органическим веществом прямо в воде», — поясняет Ниггеманн. Продукты реакции потенциально более устойчивы, чем исходные материалы, и поэтому накапливаются в воде.

Команда сравнила пробы воды из разных районов Чёрного моря и других морей и рек. Используя методы анализа, включая масс-спектрометр сверхвысокого разрешения, исследователи обнаружили, что почти пятая часть органических молекул в аноксичных зонах Чёрного моря содержит серу — значительно больше, чем в других морях. Большая часть этих соединений встречается только в этих зонах, что позволило сделать вывод об их образовании в сульфидных водах в результате химических реакций.

Отрицательная обратная связь значима на геологических масштабах времени

Учитывая, что огромные объёмы углерода хранятся в растворённом органическом веществе (в мировом океане его примерно столько же, сколько CO₂ в атмосфере Земли), результаты исследования имеют значение для климата. «Объём полностью бескислородных океанских вод увеличился вчетверо между 1960 и 2010 годами. Следовательно, этот серный механизм хранения углерода может влиять на химию океанов в будущем», — говорит ведущий автор исследования Гомес-Саес. Однако, по его словам, эта обратная связь слишком слаба, чтобы заметно повлиять на текущие темпы изменения климата. В геологической истории были периоды, когда обширные области океанов были бедны кислородом, и в такие эпохи этот эффект мог способствовать долгосрочному удалению углекислого газа из атмосферы.