Бактерии в морском снеге ускоряют растворение раковин и влияют на углеродный цикл

Морской снег - это не просто красивые белые хлопья, которые можно заметить во время погружения в океан. За этим поэтичным названием скрывается сложная смесь органических остатков, фрагментов погибших планктонных организмов и мельчайших минеральных частиц. Среди них - кальций карбонат, из которого состоят раковины многих морских обитателей. Долгое время считалось, что этот минерал растворяется преимущественно в глубоких слоях океана, где вода холоднее и кислее. впрочем последние наблюдения показали: значительная часть кальция карбоната исчезает гораздо ближе к поверхности, чем предполагалось ранее.

Недавнее исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, проливает свет на этот феномен. Группа ученых под руководством Бенедикта Борера провела серию лабораторных экспериментов, чтобы выяснить, что происходит внутри частиц морского снега. Для этого они использовали специальный микрофлюидный чип, имитирующий условия, в которых формируются и опускаются эти частицы. Внутри устройства создавались миниатюрные «океаны», где можно было контролировать температуру, уровень кислорода и количество бактерий.

В ходе эксперимента исследователи добавили в систему частицы кальцита - кристаллической формы кальция карбоната - и бактерии, которые обычно встречаются на морском снеге. По мере роста микробов происходило выделение углекислого газа, что приводило к локальному повышению кислотности вокруг частиц. В результате кальцит растворялся быстрее, чем в обычной морской воде. Таким образом, именно микроскопические организмы внутри морского снега могут быть причиной преждевременного исчезновения минеральных оболочек.

Этот процесс имеет важные последствия для глобального углеродного цикла. На поверхности океана микроскопические водоросли - фитопланктон - поглощают углекислый газ из атмосферы. После гибели их останки опускаются на дно, унося с собой углерод. Чем глубже частицы морского снега успевают опуститься до растворения, тем дольше углерод остается изолированным от атмосферы. впрочем если кальций карбонат растворяется ближе к поверхности, частицы теряют массу и замедляют свое погружение. Это увеличивает вероятность того, что углерод вернется в атмосферу быстрее, чем ожидалось.

По оценке Петербург2.ру, подобные открытия могут изменить подходы к моделированию климатических процессов. До сих пор считалось, что основное влияние на растворение раковин оказывают физико-химические параметры воды. Теперь становится ясно: микробиологические процессы внутри отдельных частиц способны существенно корректировать эти представления. Более того, бактериальное дыхание не только ускоряет растворение минералов, но и само по себе выделяет дополнительный углекислый газ, что еще сильнее влияет на баланс углерода в океане.

Ученые отмечают, что кальций карбонат играет роль своеобразного балласта для морского снега. Благодаря ему частицы быстрее опускаются в глубину, где углерод может храниться столетиями. Если же бактерии разрушают этот балласт на ранних этапах, эффективность «биологического насоса» снижается. Это может привести к тому, что океан будет хуже справляться с функцией глобального хранилища углерода.

Пока не ясно, насколько широко распространен этот механизм в мировом океане. Исследование проводилось в лабораторных условиях, и для подтверждения результатов необходимы масштабные полевые наблюдения. Тем не менее, открытие подчеркивает: даже микроскопические процессы внутри отдельных частиц могут оказывать влияние на глобальные климатические системы. В ближайшие годы ученым предстоит выяснить, насколько сильно бактерии морского снега действительно меняют правила игры в океанском углеродном цикле.