Повышение глобальной температуры приводит к тому, что замерзшая арктическая почва - вечная мерзлота - в северном полушарии оттаивает и высвобождает CO2, который хранился в ней тысячи лет. Количество углерода, хранящегося в вечной мерзлоте, оценивается в четыре раза больше, чем общее количество CO2, выбрасываемое современными людьми.
Результаты исследования, проведенного международной группой, в которую, среди прочего, входит исследователь из Университета Копенгагена, показывают, что недавно обнаруженное явление приведет к выбросу еще большего количества CO2, чем когда-либо предполагается из органического вещества в вечной мерзлоте - резервуара углерода, который ранее считался прочно связанным и надежно изолированным железом.
Количество накопленного углерода, связанного с железом и преобразующегося в CO2 при выбросе, оценивается где-то в два-пять раз больше количества углерода, ежегодно выделяемого через антропогенные выбросы ископаемого топлива.
Железо все-таки не связывает органический углерод
Исследователям давно известно, что микроорганизмы играют ключевую роль в выбросе CO2 при таянии вечной мерзлоты. Микроорганизмы, активизирующиеся при оттаивании почвы, превращают отмершие растения и другие органические материалы в парниковые газы, такие как метан, закись азота и углекислый газ.
Новым является то, что считалось, что минеральное железо связывает углерод даже при оттаивании вечной мерзлоты. Новый результат демонстрирует, что бактерии выводят из строя способность железа улавливать углерод, что приводит к высвобождению огромного количества CO2. Это совершенно новое открытие.
Мы видим, что бактерии просто используют минералы железа в качестве источника пищи. По мере того, как они питаются, связи, удерживающие углерод, разрушаются, и он выбрасывается в атмосферу в виде парникового газа», - объясняет доцент Карстен В. Мюллер с кафедры наук о Земле и управления природными ресурсами Копенгагенского университета. Он уточняет:
В мерзлой почве высокое содержание кислорода, что сохраняет стабильность минералов железа и позволяет углероду связываться с ними. Но как только лед тает и превращается в воду, уровень кислорода падает, и железо становится нестабильным. В то же время растаявший лед открывает доступ бактериям. В целом, это то, что высвобождает накопленный углерод в виде CO2», - объясняет Мюллер.
Исследование только что было опубликовано в Nature Communications.
Отсутствует в климатических моделях
Хотя исследователи изучили только одно болото в Абиско на севере Швеции, они сравнили свои результаты с данными из других частей северного полушария и ожидают, что их новые результаты будут справедливы и в других районах вечной мерзлоты по всему миру.
«Это означает, что у нас есть большой новый источник выбросов CO2, который необходимо включить в климатические модели и более тщательно изучить», - говорит Карстен В. Мюллер.
Несмотря на то, что углерод, хранящийся в вечной мерзлоте, оказывает серьезное влияние на наш климат, исследователи очень мало знают о механизмах, определяющих, превращается ли углерод в почве в парниковые газы.
"Большинство климатических исследований в Арктике сосредоточено на количестве накопленного углерода и его чувствительности к изменению климата. Гораздо меньше внимания уделяется более глубоким механизмам, удерживающим углерод в почве", говорит Карстен В. Мюллер.
Исследователи по-прежнему не уверены в том, сколько дополнительного углерода из почвы потенциально может быть высвобождено с помощью этого недавно открытого механизма. Требуется более тщательное расследование.
Фон:
- 1, 700 миллиардов тонн органического вещества, накопленного за тысячи лет, содержится в вечной мерзлоте Земли.
- Количество углерода, хранящегося в вечной мерзлоте, оценивается в четыре раза больше, чем общее количество CO2, выбрасываемого людьми в наше время.
- Микроорганизмы существуют везде, в любой среде и играют центральную роль в бесчисленных природных процессах. Применительно к происходящим здесь процессам в атмосферу выбрасываются климатические газы, поэтому микроорганизмы играют ключевую роль в климате и изменении климата.
- Исследование проводилось на болотах Стордален в Абиско, северная Швеция, и в лаборатории при сотрудничестве Тюбингенского, Бристольского и Копенгагенского университетов.