Исследование Университета Южной Дании показало, что глубоководное давление заставляет «морской снег» выделять 50% углерода

Репортаж от Wedoany，Исследование Университета Южной Дании (University of Southern Denmark) показало, что экстремальное давление в глубинах океана заставляет опускающиеся частицы выделять углерод и азот, которые становятся немедленной пищей для глубоководных микроорганизмов. Это открытие обновляет понимание способности океана к хранению углерода и его цикла.

Ученые наблюдали новый механизм поступления пищи в глубинах океана. Так называемый морской снег состоит из мертвых водорослей, микроорганизмов и других органических веществ, которые медленно опускаются по водной толще. Когда морской снег достигает глубины от 2 до 6 километров, гидростатическое давление начинает выдавливать растворенные органические вещества из частиц. Этот процесс напоминает соковыжималку, высвобождая соединения, которые могут быть немедленно потреблены микроорганизмами.

Первый автор исследования Петер Штиф (Peter Stief) отметил, что растворенные органические соединения, извлеченные под давлением, становятся доступными для свободных микроорганизмов в окружающей воде, что меняет традиционное представление о крайней бедности питательных веществ в глубоководных районах. Результаты исследования опубликованы в журнале «Science Advances». Исследователи подсчитали, что частицы могут терять до 50% исходного углерода и от 58% до 63% азота в процессе опускания.

Эта утечка изменяет путь углерода. Часть углерода не фиксируется в отложениях на миллионы лет, а растворяется в глубокой воде на сотни или тысячи лет, затем постепенно возвращается на поверхность и попадает в атмосферу. Долгосрочное захоронение считается более устойчивой формой хранения углерода; например, нефть и природный газ образуются в результате длительного накопления и захоронения органических веществ. Штиф считает, что этот механизм влияет на то, сколько углерода океан может хранить и как долго, и эта информация поможет улучшить модели, описывающие поведение углерода.

Исследовательская группа воссоздала морской снег в лаборатории с использованием диатомовых водорослей. Искусственные частицы помещались во вращающиеся камеры, которые были спроектированы для имитации высокого давления и предотвращения оседания частиц. Тесты показали, что до половины углерода в каждой частице может вытекать в процессе опускания. Высвобождаемые вещества в основном состоят из белков и углеводов, которые служат быстрым источником энергии в среде, ранее считавшейся бедной пищей. Бактерии реагировали активно: их численность увеличилась в 30 раз за два дня, а скорость дыхания значительно возросла, что указывает на немедленное использование высвобожденных питательных веществ. Такая же закономерность наблюдалась у разных видов диатомовых водорослей, что свидетельствует о широком распространении утечки под давлением в океане.

Команда планирует во время арктической экспедиции на борту немецкого исследовательского судна «Полярштерн» (Polarstern) искать молекулярные признаки этого процесса в поверхностных и глубинных водах, чтобы подтвердить, применимы ли лабораторные результаты к открытому океану. Исследование поддержано датскими учреждениями и программой Европейского союза «Горизонт 2020» (Horizon 2020).