Группа исследователей обнаружила, что многие канадские озера могут по-новому взглянуть на древние океаны, а их выводы могут продвинуть вперед исследования выбросов парниковых газов, вредоносного цветения водорослей и ранних форм жизни.
Ученые из Университета Ватерлоо под руководством группы микробиологов, геохимиков и специалистов по пресной воде пришли к удивительному выводу, что озера Бореального щита могут быть похожи на океаны архейского эона, существовавшего более 2,5 миллиардов лет назад. когда микробная жизнь процветала в мире без кислорода.
Это открытие важно, потому что в Канаде есть миллионы озер Бореального щита, которые, вероятно, имеют общие ключевые свойства с архейскими океанами. До сих пор ученые полагались только на четыре так называемых озера-аналога - озера со схожими изначальными условиями - большинство из которых находится в отдаленных или экологически уязвимых местах.
«С учетом того, что предстоит изучить так много озер, это открытие меняет наш подход к этой области исследований», - сказал соавтор Джексон Цудзи, докторант кафедры биологии факультета естественных наук. «Удивительно, что эти озера, которые в основном находятся на нашем заднем дворе, содержат информацию, которая может иметь значение для глобального климата, прошлого и настоящего, а также для управления водными ресурсами».
Опубликованные в Scientific Reports результаты могут изменить то, как ученые проводят исследования самых ранних форм жизни на Земле, которые возникли в бескислородных океанах, которые, как считается, содержат мало серы и много железа. Во многих озерах Бореального щита, также с низким содержанием серы и высоким содержанием железа, каждое лето образуются бескислородные слои. Хотя эти слои смешиваются весной и осенью, они быстро восстанавливаются.
«Раньше мы думали, что поиск подходящего архейского аналога океана означает, что вам нужно найти озеро, которое не смешивается. Например, нынешние аналоги имеют глубину в сотни метров и полностью расслоены», - сказал Джош Нойфельд, исследователь. профессор кафедры биологии. «Важным открытием здесь стало то, насколько устойчиво это бескислородное сообщество, несмотря на смешение».
Исследователи могут использовать эти озера в качестве живых лабораторий для изучения того, как могли функционировать микробы прошлого. Считается, что микробы, обнаруженные в пробах озер, метаболизируют соединения железа с помощью солнечного света, что может помочь исследователям понять, как прогнозировать и контролировать вредоносное цветение водорослей, поскольку железо играет ключевую роль в формировании цветения водорослей.
Кроме того, уникальные и ранее неизвестные микробные сообщества, особенно микробы, потребляющие метан, на дне этих озер, имеют широкое значение для выбросов парниковых газов.
В исследовании сравнивались аспекты четырех нынешних архейско-океанических аналогов с двумя озерами Бореального щита с использованием химического состава воды, профилей микробных сообществ и моделей стабильных изотопов. Уникальное применение исследователями новейших биологических и изотопных инструментов показывает, что биологические процессы, аналогичные существующим аналогам, не только присутствуют, но и активны в воде, повторяясь каждый год..
«Это новаторское открытие стало возможным, потому что у нас была гибкость, чтобы добиваться неожиданных результатов с многопрофильной командой, использующей самые современные инструменты и методы», - сказала Шерри Шифф, профессор кафедры Науки о Земле и окружающей среде.
Озера Бореального щита широко распространены на территории Северного щита, крупнейшей из канадских экозон, занимающей более 20% суши Канады. Подобные озера есть в Финляндии, Норвегии, Швеции и России.