Жизнь в недрах Земли так же продуктивна, как и в некоторых водах океана

Генетические анализы микроорганизмов в подземных водах показали, что многие из них способны к первичному продуцированию органического вещества, несмотря на полное отсутствие света. Однако роль этих организмов как первичных продуцентов ранее не была подтверждена количественно. Исследователи из Университета Фридриха Шиллера в Йене провели измерения фиксации углерода микроорганизмами в карбонатном водоносном горизонте на глубине от 5 до 90 метров.

Полученные скорости фиксации углерода оказались неожиданно высокими: они сопоставимы с показателями в бедных питательными веществами поверхностных морских водах и до шести раз превышают значения в нижних зонах освещенной солнцем толщи океана. Консервативная экстраполяция данных указывает, что глобальная первичная продукция в карбонатных подземных водах составляет около 110 миллионов метрических тонн углерода в год. Суммарная продуктивность примерно 66% всех грунтовых вод планеты может достигать 260 миллионов тонн углерода в год, что составляет около 0,5% от морских систем и 0,25% от глобальных оценок чистой первичной продукции.

«Полученные нами скорости были намного выше, чем мы предполагали, — говорит ведущий автор исследования доктор Уилл Оверхолт. — Учитывая, что в этих бедных питательными веществами и постоянно темных средах обитания доступно очень мало энергии, даже небольшой процент от глобальной первичной продукции является неожиданностью».

Метагеномные анализы указывают, что за фиксацию углерода, вероятно, ответственны высокоадаптированные микроорганизмы из неохарактеризованного порядка Nitrospiria. «Считается, что эти организмы, как пища, формируют основу жизни для всей экосистемы грунтовых вод, подобно роли водорослей в океанах или растений на суше», — поясняет Оверхолт.

Для измерений команда использовала специальный метод с применением меченого CO₂ и высокочувствительной масс-спектрометрии, что позволило преодолеть трудности, связанные с высоким фоном растворенного углекислого газа в карбонатных породах. Исследование, опубликованное в Nature Geoscience, дает новые представления о функционировании подземных экосистем, что важно для мониторинга и восстановления источников питьевой воды.