Повышение температуры тундры вызывает тревожные изменения в микробных сообществах

Повышение температуры в тундре северных широт Земли может повлиять на микробные сообщества таким образом, что это, вероятно, увеличит их выработку парниковых газов — метана (CH₄) и углекислого газа (CO₂). К такому выводу пришло новое исследование экспериментально прогреваемой почвы на Аляске.

Около половины всего подземного углерода в мире хранится в почвах этих холодных северных широт. Это более чем в два раза превышает количество углерода, которое в настоящее время находится в атмосфере в виде CO₂, но до сих пор большая его часть была заперта в очень холодной почве. Это исследование, в котором для анализа изменений в экспериментально прогреваемых микробных сообществах использовалась метагеномика, усиливает опасения по поводу того, как высвобождение этого углерода может усугубить изменение климата.

«Мы увидели, что микробные сообщества реагируют довольно быстро — в течение четырех или пяти лет — даже на умеренное потепление», — сообщил ведущий автор статьи, профессор Школы гражданского и экологического строительства и Школы биологических наук Технологического института Джорджии Костас Т. Константинидис. — Виды микробов и их гены, участвующие в высвобождении CO₂ и CH₄, увеличили свою численность в ответ на потепление. Мы были удивлены, увидев такую реакцию даже на мягкое потепление».

Исследование, поддержанное Министерством энергетики США и Национальным научным фондом, было начато в 2008 году во влажной кислой тундре на Аляске. Для создания умеренного потепления примерно на 1,1 °C использовались снежные заграждения. Анализ ДНК микробов из почвенных кернов, взятых на глубинах 15–25 см и 45–55 см, показал, что реакция на потепление различалась по глубине. В верхнем слое увеличилось обилие генов, связанных с дыханием органического углерода (высвобождение CO₂), а на границе вечной мерзлоты — генов, участвующих в производстве метана (метаногенезе).

Измерения показали увеличение скорости выделения CO₂ и CH₄ на прогретых участках. Исследование подчеркивает важность учета роли почвенных микробов, особенно в северных широтах, в климатических моделях, поскольку от их активности зависит скорость высвобождения огромных запасов углерода.