Микробы древних озер вызвали глобальное потепление во время ледникового периода

Глобальное потепление не является только современной проблемой, но происходило много раз в истории Земли. Одно из таких событий случилось 304 миллиона лет назад во время позднего палеозойского ледникового периода (который длился с 340 по 290 миллионов лет назад). Исследования обнаружили свидетельства повышения температуры поверхности моря, уменьшения континентального льда и затопления суши океаническими средами в то время.


Доктор Лювень Ся и коллеги из Нанкинского университета в Китае исследовали эффект большого выброса метана из щелочных озер (pH 9-12) в атмосферу, в работе, опубликованной в журнале Geology. Большие количества атмосферного метана вызывают глобальное потепление, так как он является мощным парниковым газом, удерживающим тепло в 28 раз эффективнее, чем углекислый газ за 100 лет. Микроорганизмы, производящие метан, несут ответственность за 74% глобальных выбросов метана, поэтому определение экологических условий, которые побуждают их не только выживать, но и процветать, важно для понимания изменения климата.

Ученые исследовали бассейн Джунгар в северо-западном Китае, оценивая уровень метана, полученный от микробной активности. Они взяли образцы ядра из дна озера и провели химический анализ породы, чтобы определить тип углерода на основе его источника от водорослей, цианобактерий (фотосинтезирующих микроорганизмов) и галофильных архей (экстремальных микроорганизмов, которые живут в высокосолевых средах).

Когда озеро содержит больше растворенного неорганического углерода (формы, которая не имеет связей углерода и водорода), водоросли, цианобактерии и археи предпочтительно используют более легкую форму (углерод-12), что означает, что тяжелый углерод-13 остается в озерной воде и осаждается, приводя к заметным различиям в измерениях, полученных из породы.

Исследователи обнаружили один конкретный тип — щелочные метаногенные археи — которые получил конкурентное преимущество в условиях низкого содержания сульфата без кислорода озера, сохраняя самые тяжелые значения углерода-13 в породе. Этот вид процветал, получая энергию, необходимую для роста, за счет производства больших количеств метана в озерной воде, которая затем выделялась в атмосферу. Предполагается, что выбросы метана от микробной активности в одиночку составляли до 2,1 гигатонн.

Углекислый газ, полученный от вулканической деятельности и гидротермальных процессов, транспортировавшихся к озеру, превращался в бикарбонат и карбонат (формы растворенного неорганического углерода), который повышал щелочность озера и, как отмечается, усиливал создание метана, так как он способствовал микробной активности. Растворенный неорганический углерод обеспечивал практически неограниченный источник углерода для метаболических процессов водорослей, цианобактерий и архей.

Ученые связали всплеск выбросов метана с поздним палеозойским ледниковым периодом, который характеризовался пиком атмосферного метана 304 миллиона лет назад. Они предполагают, что совокупное воздействие щелочных озер по всему миру могло существенно повлиять на уровень парниковых газов. В контексте северо-западного Китая выбросы метана могли превысить 109 гигатонн, что эквивалентно потенциальному парниковому эффекту до 7521 гигатонн углекислого газа.

Исследователи считают, что их исследование подчеркивает потенциал воздействия метана на климат планеты и, в частности, важность выявления щелочных озер во всем мире для мониторинга их текущих выбросов и поиска решений, помогающих бороться с их активностью. Это может включать снижение содержания pH в озерах, с целью сделать их среду более кислой, добавление определенных типов глины или даже углубление дна озер. Однако все подобные решения также оказывают побочное воздействие на окружающую среду. Таким образом, судя по всему, до сих пор не существует определенного решения по сокращению выбросов метана из озер и уменьшению их потенциала к усугублению глобального потепления.