Потепление климата может превратить микробов-планктон из поглотителей углерода в его источники

Новое исследование показывает, что потепление климата может перевести глобально распространённые сообщества микробов из состояния поглотителей углерода в состояние его эмитентов, потенциально запуская переломные моменты в изменении климата.

Миксотрофные микробы — это организмы, способные переключаться между фотосинтезом, как растения (поглощая CO₂), и питанием, как животные (выделяя CO₂). Они широко распространены в пресноводных и морских средах и, по оценкам, составляют большую часть морского планктона.

Создав компьютерную модель, имитирующую, как миксотрофы получают энергию в ответ на потепление, учёные из Университета Дьюка и Калифорнийского университета в Санта-Барбаре обнаружили, что в условиях потепления эти микробы переходят от поглощения углерода к его выделению.

Это означает, что с ростом температур эти многочисленные сообщества могут изменить своё влияние на планету с охлаждающего на разогревающее.

«Наши результаты показывают, что миксотрофные микробы играют гораздо более важную роль в реакции экосистем на изменение климата, чем считалось ранее. Превращая микробные сообщества в чистые источники CO₂, они могут создать положительную обратную связь между биосферой и атмосферой, ускоряя потепление», — говорит ведущий автор исследования доктор Даниэль Вечински.

«Поскольку миксотрофы могут как захватывать, так и выделять CO₂, они похожи на "переключатели", которые могут либо помочь смягчить изменение климата, либо усугубить его», — добавляет соавтор доктор Холли Меллер.

Система раннего предупреждения

Модель также показала, что непосредственно перед тем, как сообщества миксотрофов начнут выделять CO₂, их численность начинает резко колебаться. Мониторинг этих колебаний в природе может служить системой раннего предупреждения о приближении климатических переломных точек.

Однако эти сигналы могут быть подавлены увеличением количества питательных веществ, таких как азот, в окружающей среде (например, из-за стока с сельскохозяйственных полей). При моделировании с высоким содержанием питательных веществ температурный диапазон, в котором происходят характерные колебания, сокращается, пока сигнал не исчезает полностью, и переломный момент наступает без видимого предупреждения.

«Обнаружить эти предупреждающие знаки будет сложно, особенно если они становятся более незаметными из-за загрязнения питательными веществами. Но последствия их пропуска огромны», — отмечает доктор Меллер.

В исследовании моделирование проводилось для диапазона температур от 19 до 23 °C. Глобальные температуры, вероятно, превысят доиндустриальный уровень на 1,5 °C в ближайшие пять лет и, по прогнозам, превысят его на 2–4 °C до конца века.

Учётые подчёркивают, что использованное математическое моделирование опирается на ограниченные эмпирические данные, и призывают к дальнейшей экспериментальной и наблюдательной проверке их результатов.