Мировой океан играет в климатических процессах гораздо более значимую роль, чем считалось ранее, скрыто способствуя глобальному потеплению через механизмы, которые только сейчас становятся понятны науке.
Ученые нашли в океане скрытый источник метана, который может усилить потепление
Исследователи из Университета Рочестера раскрыли механизм образования метана в открытом океане. Ученые установили, что бактерии производят этот мощный парниковый газ в насыщенных кислородом поверхностных водах при нехватке питательных веществ. Это открытие указывает на существование опасной обратной связи, которая может значительно ускорить темпы изменения климата на планете.
Океанические микроорганизмы, возможно, производят больше метана по мере того, как потепление воды приводит к все большему дефициту питательных веществ. Этот неожиданный процесс может усилить изменение климата за счет мощной петли обратной связи. Shutterstock
Метановый парадокс. Метан — крайне химически неустойчивое соединение в присутствии кислорода. В классической биологии считалось, что метаногены (археи, производящие метан) — это строгие анаэробы, которые мгновенно погибают или прекращают активность при контакте с кислородом. Открытие того, что аэробные бактерии способны вырабатывать метан как побочный продукт метаболизма при поиске альтернативных источников фосфора, буквально переворачивает основы морской микробиологии. Это объясняет, почему над чистейшими участками океана фиксируются метановые «облака», хотя по старым учебникам их там быть не должно.
Одной из главных загадок для климатологов долгое время оставался «метановый парадокс». Традиционно метан образуется в бескислородной среде, например, в болотах или глубоких донных осадках. Но измерения показывают, что поверхностные слои океана, богатые кислородом, постоянно выбрасывают этот газ в атмосферу.
Распределение метана.
Команда ученых под руководством Томаса Вебера проанализировала глобальные базы данных и применила компьютерное моделирование, чтобы обнаружить истинный источник этих выбросов. Выяснилось, что определенные виды морских микробов переключаются на выработку метана в процессе переработки органики, когда сталкиваются с острым дефицитом фосфатов. Работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Это делает нехватку питательных веществ главным «регулятором» интенсивности метановых выбросов в открытых водах. Теперь ученым предстоит пересмотреть представления о распространенности этого процесса: производство газа в насыщенной кислородом среде оказывается нормой для огромных регионов с низким содержанием фосфора.
Угроза замкнутого цикла
![Распределение и баланс оксического образования CH₄. (A) Скорость оксического образования CH₄ в зависимости от [PO₄]. (B) Интегрированная по глубине скорость оксического образования CH4, полученная при оптимизации с использованием 100 % данных.](https://images.techinsider.ru/upload/img_cache/0cc/0cca9d19e30392d17f0f219cc5333c5b_cropped_510x215.webp "Распределение и баланс оксического образования CH₄. (A) Скорость оксического образования CH₄ в зависимости от [PO₄]. (B) Интегрированная по глубине скорость оксического образования CH4, полученная при оптимизации с использованием 100 % данных.")
Распределение и баланс оксического образования CH₄. (A) Скорость оксического образования CH₄ в зависимости от [PO₄]. (B) Интегрированная по глубине скорость оксического образования CH4, полученная при оптимизации с использованием 100 % данных.
Дальнейшее изучение проблемы показало прямую связь между нагревом планеты и активностью микробов. По мере того как климат становится теплее, верхние слои воды прогреваются сильнее, что увеличивает разницу в плотности между поверхностью и глубиной.
Это препятствует вертикальному перемешиванию, которое обычно поднимает фосфаты из глубоких слоев наверх. В результате поверхностные воды истощаются, создавая идеальную среду для метанообразующих бактерий.
«Глобальное потепление нагревает океан сверху вниз, усиливая разницу в плотности воды. Ожидается, что это замедлит вертикальное перемешивание, доставляющее питательные вещества, такие как фосфаты, из глубины», — поясняет соавтор работы Томас Вебер.
Такая ситуация формирует тревожную обратную связь: повышение температуры провоцирует рост выбросов метана, который, будучи крайне агрессивным парниковым газом, вызывает еще более интенсивный нагрев. На данный момент этот фактор не учитывается в большинстве климатических моделей, что может приводить к недооценке скорости будущих изменений. Вебер подчеркивает, что их работа поможет восполнить критический пробел в прогнозах, которые часто игнорируют взаимодействие между меняющейся средой и естественными источниками парниковых газов.