Таяние криосферы ускоряет микробные процессы, влияющие на климат

Микроорганизмы в полярных и высокогорных регионах Земли становятся более активными по мере таяния ледников, вечной мерзлоты и морского льда, что ускоряет выбросы углерода и может усиливать изменение климата. К такому выводу пришли авторы нового международного обзора, подготовленного учёными из Университета Макгилла.

Исследование основано на анализе данных, собранных в арктических, антарктических, субарктических и альпийских экосистемах по всему миру. Авторы отмечают, что повышение температуры усиливает микробный метаболизм, ускоряет разложение органического вещества и приводит к росту выбросов парниковых газов, включая углекислый газ и метан. Кроме того, оттаивание почв может способствовать высвобождению загрязняющих веществ, таких как ртуть, которые затем распространяются по рекам и пищевым цепям за пределами полярных регионов.

Соавтор исследования Скотт Сагден, аспирант Лаборатории полярной микробиологии под руководством профессора Лайл Уайт, сообщил, что микробные экосистемы холодного климата демонстрируют готовность к быстрым изменениям. По его словам, последствия этих процессов затрагивают не только глобальный углеродный цикл, но и вопросы продовольственной, экономической и экологической безопасности.

В рамках обзора были обобщены десятки исследований, посвящённых влиянию температуры и доступности питательных веществ на микробную активность. Авторы выявили две устойчивые закономерности: в условиях замерзания микробные процессы ограничены температурой и наличием источников питания, однако по мере оттаивания почв и повышения подвижности питательных веществ эти ограничения ослабевают. В результате микробные сообщества активизируются, ускоряя круговорот углерода и мобилизацию накопленных загрязняющих веществ.

Дополнительно исследователи указали на факторы, которые могут существенно влиять на характер этих процессов, включая доступность кислорода, а также изменение гидрологических условий — в частности, то, становятся ли оттаявшие ландшафты более влажными или, наоборот, более сухими.

Авторы также подчёркивают, что ограниченность данных остаётся серьёзным препятствием для точных климатических прогнозов. Полярная микробиология как область научных исследований располагает сравнительно коротким временным рядом наблюдений — около двух десятилетий. Это, по мнению исследовательской группы, затрудняет оценку долгосрочных последствий климатических изменений.

Среди дополнительных ограничений названы неравномерное географическое распределение исследований, сложные условия проведения полевых работ в зимний период и краткосрочный характер финансирования многих научных проектов. В связи с этим авторы призывают к более скоординированному глобальному мониторингу и расширению применения доступных методов сбора данных.

Соавтор исследования Кристина Дэвис отметила, что даже простые и регулярно собираемые данные могут существенно повысить качество научных оценок и моделей.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Reviews Microbiology. Работа была выполнена при поддержке Совета по естественным наукам и инженерным исследованиям Канады, программы канадских исследовательских кафедр и Канадского космического агентства.