Образцы древних микробов последнего ледникового периода, взятые из вечной мерзлоты, спустя полгода активируются и начинают выделять CO2

Исследовательский туннель вечной мерзлоты на Аляске эксплуатируется и обслуживается Инженерным корпусом армии США. Изображение предоставлено одним из исследователей Тристаном Каро. Источник: colorado.edu

Специалисты Калифорнийского технологического института и Университета Колорадо в Боулдере (США) собрали и инкубировали образцы вечной мерзлоты с Аляски при разных температурах, и обнаружили, что микробы последнего ледникового периода могут реактивироваться и возобновлять расщепление углерода. Образцы были взяты в исследовательском туннеле вечной мерзлоты недалеко от Фэрбанкса – он находится на глубине 15 метров и уходит в вечную мерзлоту более чем на 107 метров, позволяя заглянуть в жизнь эпохи позднего плейстоцена (129 000-11 700 лет назад). Согласно исследованию, опубликованному в журнале Journal of Geophysical Research: Geosciences, в условиях потепления климата и удлинения арктического лета микробам, находившимся в состоянии покоя со времён последнего ледникового периода (от 2,6 млн до 11 700 лет назад), может потребоваться всего несколько месяцев для повторной активации, сообщила пресс-служба Университета Колорадо. По словам учёных – если микробы, живущие в почве, будут находиться в таком «активированном» состоянии хотя бы часть года, они начнут разлагать органические вещества, выбрасывая их в воздух в виде углекислого газа и метана – мощных парниковых газов, и это может запустить цикл обратной связи, который еще более ускорит таяние вечной мерзлоты и глобальное потепление.

На Аляске вечная мерзлота покрывает 85% территории. И, как утверждают авторы исследования, при том, что летом может быть всего один жаркий день, гораздо важнее, что летний сезон просто становится длиннее, и теплые температуры сохраняются в другие времена года – осенью и весной. Тепло может привести к таянию верхнего слоя вечной мерзлоты, который называют «активным», но древние микробы скрываются глубже, – в слоях, оттаивающих только при значительном и продолжительном повышении температуры. Поэтому исследователи взяли пробы вечной мерзлоты возрастом от нескольких тысяч до десятков тысяч лет на разных уровнях исследовательского туннеля вечной мерзлоты Инженерного корпуса армии США, – планируя определить скорость оживления и роста микробов, живших в разные времена.

Любопытными факторами для специалистов стали неприятный запах в туннеле («интересные запахи часто имеют микробное происхождение»), и кости мамонта и бизона, торчащие из мерзлых стен.

Вернувшись в лабораторию, исследователи погрузили образцы в воду, содержащую тяжёлые атомы водорода, также известные как дейтерий. Затем они инкубировали образцы в холодильниках при температуре минус 4, 4 и 12 градусов по Цельсию («это холодно для человека, но просто кипяток для Арктики»), моделируя, что произойдет летом на Аляске в будущих климатических условиях, когда эти температуры достигнут более глубоких участков вечной мерзлоты, – и регулярно проверяли образцы на наличие изменений микробной активности.

В течение первого месяца наблюдений ничего особо не менялось, но через шесть месяцев инкубированные микробы стали столь же активны, как их «более современные аналоги», и даже образовывали слизистые структуры, называемые биоплёнками, которые были видны невооружённым глазом.

Исследователи считают, что результаты их эксперимента имеют значение для климата Арктики и планеты в целом, поскольку микробы, содержащиеся вечной мерзлоте, выживают за счёт органического вещества, которое они преобразуют в углекислый газ и метан. По мере того  как арктическое лето становится длиннее, а температура в более глубоких слоях почвы повышается, колонии древних микробов могут пробудиться и начать выделять углерод. Вечная мерзлота в северных регионах в настоящее время содержит примерно вдвое больше углерода, чем атмосфера Земли, поэтому масштабные выбросы могут существенно повлиять на изменение климата. Это ускорит таяние вечной мерзлоты, запустив порочный круг: потепление, дальнейшее таяние и дальнейшее потепление.

Ученые отмечают, что таяние вечной мерзлоты и освобождение хранящегося в ней углерода – одно из самых масштабных и непросчитываемых «неизвестных» в попытках математических прогнозов климатических реакций: как таяние мерзлоты повлияет на экологию регионов и скорость изменения климата? Но при этом исследователи уточняют – эксперимент проводился с древними микробами только из одной локации, а микробы в других регионах могут по-разному реагировать на потепление: «В мире так много вечной мерзлоты – мы исследовали лишь крохотную ее частицу».