Арктический метановый бомбардировщик может не взорваться как обещали ученые новые исследования меняют всё

В Арктике одна из главных переменных для будущих изменений климата скрывается в земле — она невидима и трудноуловима. Микробы, проживающие в слоях почвы над вечной мерзлотой, метаболизируют углерод, превращая его в углекислый газ и особенно опасный парниковый газ — метан. В условиях потепления эти микроорганизмы высвобождают все больше метана, что может запустить самоподдерживающуюся цепочку эффектов, получившую название «метановая бомба». Однако новые исследования указывают, что опасность этого сценария возможно преувеличена, а ситуация — более сложная и разнообразная, чем ранее предполагалось.

Микробы и метан в арктических почвах

С 2010 года международная группа ученых из Европы занимается сбором образцов перmafроста в Арктике. Исследователи пробурили почвы в таких удаленных и суровых районах, как Канада, Гренландия и Сибирь, преодолевая экстремальные условия и сложности логистики. Цель — понять состав микробных сообществ, которые живут в этих экстремальных условиях, и определить их роль в процессе высвобождения или поглощения метана.

Недавняя публикация в журнале Communications Earth and Environment дала уникальный взгляд на микробиологическую картину арктических почв. В ходе исследований ученые провели геномный анализ микробиома восьми образцов из различных точек Арктики и из недавно размороженных участков в районе Фэрбанкса, Аляска. Они сосредоточились на микробах, включающих как бактерии, так и археи, — тех, кто способен либо выделять метан, либо его потреблять.

Важным открытием стало то, что в арктических почвах наблюдается низкое разнообразие метаногенных и метанотрофных микроорганизмов. Самым доминирующим среди микробов, по сравнению с другими типами, оказался род Methylobacter. Эти бактерии широко распространены по всему Арктическому поясу и чаще всего обитают в слоях почвы около поверхности, поглощая метан, который поднимается снизу. Почему именно этот род оказался столь успешен, пока остается загадкой для ученых.

Что показывает анализ?

На основе анализа данных исследователи сделали важный вывод: некоторые области Арктики, наоборот, могут превращать почву в «карбоновые хранилища», то есть поглощать, а не выделять метан. Этот эффект связан с доминированием микробов-метанотрофов, особенно в условиях сухих и хорошо дренированных почв. Они способны поглощать метан из атмосферы и превращать его в менее опасный углекислый газ.

«Если почвы суше и влажность снижается, микробные сообщества могут переключиться в режим поглощения метана, а не его выделения. Это создает шанс, что арктическая почва, а не станет «бомбой», а станет, наоборот, экологическим поглотителем углерода», — отмечает один из авторов исследования.

Ключевое условие — гидрологические параметры почвы. В условиях высокой влажности, особенно там, где есть недостаток кислорода, преобладают метаногенные микроорганизмы, способные производить метан в больших количествах. В сухих условиях — наоборот, активируются микроорганизмы, поглощающие метан из воздуха, что может значительно снизить потенциальный выброс газа.

Новая перспектива на опасность метановой бомбы

Ранее предполагалось, что по мере таяния вечной мерзлоты в Арктике произойдет лавинообразный выброс метана, способный резко усилить глобальное потепление. Эта гипотеза получила широкое распространение, подкреплялась моделями и прогнозами, что создавало образ «метановой бомбы» — ситуации, при которой большой объем метана взорвется в атмосфере за короткий срок, резко ускоряя климатические изменения.

Однако новые исследования указывают на более сложную картину. Доктор Тим Урих из Университета Грайфсвальда в Германии подчеркивает: «Действительно, в некоторых случаях почва может играть роль поглотителя углерода, а не источника. Это сильно зависит от условий — влажности, температуры и состава микробных сообществ».

Более того, исследования показывают, что в некоторых районах, где почва недавно разморозилась, преобладают микроорганизмы, поглощающие метан, или те, что используют железо и другие элементы для метаболизма, что может уменьшить выбросы метана в атмосферу.

Реальные кейсы и перспективы

В районе Дельты реки Купер в штате Аляска обнаружены микроорганизмы, использующие железо, и конкурирующие с метаногенными видами. Исследования показывают, что такие сообщества начали вытеснять метановых микроорганизмов, тем самым сокращая потенциальные выбросы метана.

Если подобные процессы распространены по всему миру, то роль Арктики в глобальном углеродном цикле может оказаться переоцененной. Показано, что влажные условия действительно могут усиливать выбросы, тогда как сухие области — наоборот, могут стать локальными поглотителями парниковых газов.

Ограничения и будущее исследований

Несмотря на прогресс, наука сталкивается с серьезными вызовами — данных недостаточно, чтобы делать окончательные выводы. Доктор Кристиан Кноблах из Гамбургского университета отмечает: «Модели и прогнозы существуют, но чтобы понять, что произойдет в будущем, нам нужны больше полевых данных и лабораторных исследований». В частности, важно изучить, как микробные сообщества реагируют на изменения температуры, влажности и состава почвы в течение времени.

Также необходимо мониторить реальные уровни выбросов и поглощения метана — этого пока не делается в полном объеме. Пока ученые лишь предполагают, что в сухих условиях вероятность больших выбросов снижается, а почвы могут стать даже источниками поглощения, что кардинально меняет понимание опасностей, связанных со сходом вечной мерзлоты.

Заключение: сложность, а не односторонность

Общая картина, складывающаяся из новых исследований, свидетельствует, что опасность метановой бомбы в Арктике — не столь однозначная и неминуемая. Ее развитие зависит от множества факторов: гидрологических условий, микробных сообществ, скорости таяния и изменений климата. Важно помнить, что это не однозначный процесс — и есть реальные шансы, что в некоторых регионах почвы будут поглощать больше метана, чем выделять.

По мере накопления данных и проведения дальнейших исследований ученым удастся точнее оценить риски и потенциальные сценарии. Пока что важно продолжать мониторинг и анализировать локальные особенности, чтобы понять, как междисциплинарные подходы могут помочь смягчить негативные последствия глобального потепления.