Больше углекислого газа (CO2) в воздухе также подкисляет океаны. Казалось логичным вывод, что пострадают моллюски и кораллы, потому что в более кислой морской воде образование мела затрудняется. Но теперь группа голландских и японских ученых, к своему собственному удивлению, обнаружила, что некоторые крошечные одноклеточные моллюски делают раковины лучше в кислой среде. Это совершенно новое понимание.
Исследователи из NIOZ (Королевский голландский институт морских исследований) и JAMSTEC (Японское агентство морских и земных наук и технологий) в ходе своих экспериментов обнаружили, что так называемые фораминиферы могут улучшать свои раковины даже в более кислой воде. Эти одноклеточные моллюски-фораминиферы в огромных количествах встречаются в океанах. Результаты исследования опубликованы в ведущем научном журнале Nature Communications.
С 1750 года кислотность океана увеличилась на 30%. Согласно преобладающей теории и связанным с ней экспериментам с известковыми водорослями и моллюсками, известняк (карбонат кальция) легче растворяется в кислой воде. Образование извести моллюсками и кораллами затруднено, потому что в кислых условиях доступно меньше карбоната. Карбонат-ион напрямую связан с растворенным диоксидом углерода посредством двух химических равновесных реакций.
Саморегулирующий биохимический фокус
Классическая теория основана на чисто химических процессах, при которых скорость образования извести полностью определяется кислотностью воды. Исследователь NIOZ и первый автор Леннарт де Нуйер: «В наших экспериментах фораминиферы регулировали кислотность на микроуровне. В местах образования раковин кислотность была значительно ниже, чем в окружающей морской воде. Фораминиферы выделяют большое количество ионов водорода через клеточную стенку. Это приводит к закислению их непосредственной микросреды, в результате чего равновесие между углекислым газом и карбонатом изменяется в пользу углекислого газа. Организм быстро поглощает повышенную концентрацию углекислого газа через клеточную стенку. На внутренней стороне клеточной стенки преобладает пониженная кислотность за счет массивного выделения протонов. В этих условиях поступивший углекислый газ снова превращается в карбонат, который вступает в реакцию с кальцием с образованием извести. Такой активный механизм биохимической регуляции ранее не был обнаружен».
Могут ли саморегулирующиеся одноклеточные организмы привести к более быстрому глобальному потеплению?
Поверхностный слой океана находится в равновесии с атмосферой. Следовательно, большее количество углекислого газа в воздухе также приводит к большему количеству растворенного углекислого газа на поверхности океана.«Это открытие может иметь важное значение для изучения взаимосвязи между уровнями углекислого газа в воздухе и образованием организмами известковых структур», - говорит соавтор исследования профессор Герт-Ян Райхарт. «Если верна классическая гипотеза и большее количество углекислого газа приводит к меньшему производству извести, океаны могут продолжать поглощать CO2 из атмосферы. Но что, если большинство организмов могут регулировать химическую форму своего неорганического углерода с помощью биохимических процессов, подобных нашим? фораминиферы и продолжают образовывать известковые структуры в более кислом океане? Со временем концентрация растворенного углекислого газа в океанах может начать увеличиваться. Следовательно, способность океанов поглощать большую часть углекислого газа в воздух может начать уменьшаться. Это будет означать, что в воздухе останется больше углекислого газа, что приведет к более быстрому потеплению нашей планеты."