Бактерии, мхи и лишайники могут стабилизировать потоки метана в Арктике и Антарктике

Сообщества бактерий, мхов и лишайников в почвах Арктики и Антарктики обычно поглощают метан, выделяемый из мерзлоты под воздействием изменения климата. Однако при повышении влажности в Антарктиде эти сообщества перестают перерабатывать парниковый газ и начинают его выделять. Результаты исследования опубликованы в сборнике конференции Physical and Mathematical Modeling of Earth and Environment Processes.

Криогенные или мерзлотные экосистемы — это почвенные экосистемы, которые существуют в условиях низких температур и постоянной мерзлоты. Они встречаются в Арктике и Антарктике. Мерзлотные почвы очень уязвимы, так как любые изменения в температуре или структуре почвы могут привести к нарушению баланса этой экосистемы. Особо настораживающим это выглядит в условиях того, что экосистемы вечной мерзлоты являются глобальным хранилищем органического углерода и метана. Таяние вечной мерзлоты в результате повышения среднегодовых температур из-за глобального потепления приведет к ускоренному разложению замороженной в грунте органики и выбросам парниковых газов.

Ученые из Красноярска и Новосибирска, при участии исследователей ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН», оценили способность бактерий, существующих на мхах и лишайниках криогенных прибрежных экосистем, поглощать и перерабатывать метан. Исследования проводились в тундровых экосистемах дельты реки Лены (Якутия) и острова Кинг-Джордж (Южная Антарктида).

Повышение среднегодовых температур в этих регионах приводит к быстрому таянию вечной мерзлоты и способствует высвобождению органического углерода и дальнейшему выбросу метана в атмосферу. Метаногенные, то есть производящие метан, и метанотрофные – поглощающие метан, микробные сообщества являются ключевыми элементами круговорота метана. Выбросы метана контролируются метанотрофными бактериями, окисляющими большую часть (от 50 до 75%) образующегося газа. При этом процесс переработки углерода связан не только с бактериями, но и с формирующими с ними симбиоз мхами и лишайниками. Бактерии получают среду обитания и защиту, а растения —доступный дополнительный углекислый газ.

Изучив эти системы на территории Арктики и Антарктиды, специалисты подтвердили, что объединения бактерий с мхами и лишайниками способны потреблять и перерабатывать атмосферный метан. При этом наиболее высокой способностью поглощать газ, как выяснили ученые, обладают сообщества бактерий с лишайниками Cetraria laevigata и мхами Sphagnum compactum.

Исследователи, однако, также обнаружили, что сообщества Арктики и Антарктиды в определенных условиях ведут себя по-разному. На островах в дельте реки Лены сообщества мхов и лишайников потребляли метан не зависимо от сезона и влажности окружающей среды. В это же время увеличение влажности на острове Кинг-Джордж в Антарктике до 60% превращало сообщества бактерий с лишайниками и мхами из поглотителей в производителей метана. Исключением стали мхи видов Sanionia sp и Campylium sp, которые игнорировали изменение влажности и продолжали перерабатывать метан.

"Мерзлотные прибрежные экосистемы привлекают особое внимание, так как эти районы являются серьезным потенциальным источником биогенного метана за счет таяния вечной мерзлоты и эрозии береговой линии, в результате чего органическое вещество почвы становится доступным для микробной деградации, в том числе для сообществ, производящих метан. В такой ситуации бактерии, поглощающие метан, станут своего рода фильтром на пути эмиссии все возрастающих объемов метана. Принято считать, что Антарктида не является значительным источником метана, однако наличие активных производителей метана в холодолюбивых сообществах острова Кинг-Джордж свидетельствует о наличии в экосистеме постоянных метановых потоков, и позволяет предположить, что антарктические экосистемы, как и арктические могут быть как поглотителем, так и источником метана", — комментирует результаты исследования младший научный сотрудник Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН Валерий Кадуцкий.