Источник фото — ysia.ru
Средняя температура воздуха у поверхности Земли в период с 1750 по 2020 гг. выросла примерно на 1 градус Цельсия, тогда как в зонах вечной мерзлоты этот прирост только за последние 70 лет составил около четырех градуса Цельсия. Такая разница связана с тем, что таяние мерзлоты создает благоприятные условия для развития микробных сообществ, которые перерабатывают оттаивающий древний углерод в метан. В результате это ведет к более быстрому потеплению, нежели в остальных регионах планеты. При этом метан опаснее для экологического равновесия, чем углекислый газ, поскольку для повышения средней температуры на 1 градус Цельсия достаточно концентрации CH4, уступающей в 17 раз концентрации CO2.
Однако как на процессы потепления влияет разнообразие микробов в зоне вечной мерзлоты? Авторы исследования для ответа на этот вопрос использовали математическую модель Гуди, рассматривающую атмосферу как набор отдельных ячеек, в которых циркулирует воздух. Внизу, у поверхности Земли, он нагревается, после чего поднимается вверх, далее охлаждается и вновь возвращается к Земле. Чтобы понять, как на эту систему влияет эмиссия метана со стороны микроорганизмов, авторы расширили модель Гуди, введя в нее математические функции, которые описывают поступление парникового газа, синтезированного бактериями.
Исследование показало, что скорость таяния вечной мерзлоты зависит от количества видов микроорганизмов. Если в среде обитает не более трех видов микроорганизмов, для которых оптимальной является примерно одна и та же температура грунта, то даже при небольшом потеплении бактерии начинают активно расти и выделять большое количество метана. Если же видов бактерий больше трех, то уровень оптимальной для них температуры сильно различается, из-за чего не происходит быстрого роста микроорганизмов и сопутствующего выделения метана. При этом в условиях высокой межвидовой конкуренции бактерии подавляют друг друга, препятствуя росту отдельных популяций и, как следствие, массовому выбросу метана.
«Нам удалось доказать, что момент, в который может произойти резкий скачок температуры у поверхности Земли, зависит от микробного разнообразия. Оно определяется влажностью, температурой, содержанием питательных веществ и кислотностью почвы. И, хотя на микробное разнообразие мы не можем повлиять, обнаруженную нами зависимость нужно учитывать при разработке прогнозов потепления. Существующие модели не учитывают деятельность микроорганизмов вечной мерзлоты, но, если включить в них этот фактор, то он может скорректировать прогнозируемые к 2100 году температуры на несколько градусов, что довольно значимо», – цитирует Российский научный фонд Елену Савенкову, одного из авторов исследования, старшего научного сотрудника Центра научных исследований и разработок.
