Как выбросы из содовых озёр бразильского Пантанала влияют на изменение климата
Сезонные колебания с чередованием засушливых и дождливых периодов, а также меняющийся уровень питательных веществ — факторы, существенно влияющие на выбросы парниковых газов из содовых озёр в Пантанале, которые считаются менее распространёнными, чем выбросы из пресноводных озёр. Пантанал — крупнейшее в мире тропическое болото площадью 153 000 км², большая часть которого (77,41%) расположена на юго-западе Бразилии, а также частично в Боливии (16,41%) и Парагвае (6,15%).
Исследование учёных из Университета Сан-Паулу (USP) и Федерального университета Сан-Карлуса (UFSCar) предлагает новый взгляд на биологические факторы, влияющие на эти выбросы, и подчёркивает острую необходимость дальнейшего изучения темы.
В Пантанале насчитывается около 900 содовых озёр. Они мелководные и сильнощелочные, с уровнем pH до 11 и концентрациями солей, таких как карбонаты и бикарбонаты, которые напрямую влияют на микробиологию среды и разнообразие планктона.
Статья об исследовании, опубликованная в журнале Science of the Total Environment, отмечает необходимость включения состава и функций микробных сообществ в модели выбросов парниковых газов. Это позволит полнее анализировать эти экосистемы и прогнозировать их реакцию на изменения окружающей среды, вызванные, например, экстремальными погодными условиями и лесными пожарами.
В последние годы Пантанал страдает от последовательных экстремальных засух и беспрецедентных волн лесных пожаров, которые достигли пика в 22 116 случаев в 2020 году. За первые восемь месяцев 2024 года было зарегистрировано 9 167 пожаров — больше, чем за полные 12 месяцев каждого из трёх предыдущих лет, согласно базе данных BDQueimadas Бразильского национального института космических исследований (INPE).
Исследователи классифицировали содовые озёра Пантанала на три основных типа на основе химического состава воды и содержащихся в них микробных сообществ: эвтрофные мутные (ET), олиготрофные мутные (OT) и чистые олиготрофные с растительностью (CVO).
Было обнаружено, что озёра типа ET выделяют больше всего метана, вероятно, из-за цветения цианобактерий и разлагающегося органического вещества. Разлагающиеся отмершие цианобактерии и органический углерод, производимый в процессе фотосинтеза, ускоряют расщепление органики в воде бактериями и археями. Побочные продукты этого процесса метаболизируются в донных отложениях с образованием метана, особенно в засушливые периоды.
Озёра типа CVO также выделяли метан, но в меньших количествах. Выбросы метана из озёр типа OT обнаружены не были, возможно, из-за высокого уровня сульфатов в воде, но они выделяли диоксид углерода (CO₂) и закись азота (N₂O).
Исследование показало, что цветение цианобактерий значительно усиливается в озёрах, и эти районы вскоре могут стать крупными источниками выбросов парниковых газов. Хотя естественные водно-болотные угодья занимают лишь 5–8% поверхности Земли, они накапливают 20–30% почвенного углерода планеты, особенно в тропических и субтропических регионах, и играют ключевую роль в регулировании атмосферного CO₂, влияя на климат.
Большинство содовых озёр Пантанала расположены в районе Неколандия, который является частью муниципалитета Корумба в бразильском штате Мату-Гросу-ду-Сул. Этот биом является домом для множества видов растений и животных.
«Мы наблюдаем большие вариации в этих озёрах и в ландшафте, частью которого они являются. С момента сбора наших первых проб в 2017 году они почти высохли из-за повышения температуры, изменения режима осадков и лесных пожаров», — сообщил Агência FAPESP Тьерри Александер Пелегринетти, исследователь из Центра ядерной энергетики (CENA-USP) и первый автор статьи.
По словам микробиолога Симоне Рапозо Котта, второго автора статьи, микроорганизмы в этих районах играют решающую роль: «Микроорганизмы являются основой для всех экологических процессов и экосистем содовых озёр. Они осуществляют круговорот питательных веществ в целом и поддерживают различные процессы. Отсюда их огромная важность».
Исследование использовало метагеномные данные для анализа биогеохимических циклов и выбросов метана и других парниковых газов. По словам Котта, пока не удалось оценить вклад выбросов из этих озёр в общий объём для биома Пантанала, но группа работает над несколькими разработками, включая модели для ответа на этот вопрос.