Морские травы покрывают мелководные прибрежные районы умеренных и тропических морей по всему миру. Луга с водорослями составляют основу важной экосистемы, в которой обитают многочисленные животные, в том числе исчезающие виды морских черепах, морских коньков и рыб. Они также защищают побережье от эрозии и ежегодно улавливают из атмосферы миллионы тонн углекислого газа. Но луга из морских водорослей также выделяют парниковые газы, особенно метан, который оказывает гораздо более сильное влияние на наш климат, чем углекислый газ.
Откуда берется метан?
Сина Шорн и ее коллеги из Института морской микробиологии Макса Планка и компании Hydra Marine Sciences впервые исследовали, из чего образуется метан на лугах морских водорослей . Морские травы, как и многие наземные растения , образуют большие залежи торфа под поверхностью отложений. Известно, что наземные торфы выделяют большое количество метана при разложении органического материала. Таким образом, исследователи ожидали, что механизмы образования метана на лугах с водорослями аналогичны. Однако: все было наоборот. «Здесь мы испытали наш первый сюрприз», — объясняет Шорн, ведущий автор исследования.
«В отложениях морских водорослей метан образуется исключительно из одного класса органических соединений», — говорит Шорн. «Эти так называемые метилированные соединения производятся самим растением морской травы. Специализированные микроорганизмы, метаногенные археи , затем превращают эти соединения в метан». Соединения включают, среди прочего, бетаин: соединение, которое помогает водорослям справляться с изменениями солености морской воды . Поскольку метаногенные археи могут использовать эти соединения напрямую, производство метана на лугах морских водорослей является высокоэффективным и устойчивым к стрессам окружающей среды.
И еще кое-что на лугах с водорослями отличается от наземных: выброс метана в толщу воды происходит очень быстро. Во-первых, растительная ткань действует как соломинка, помогая газу выходить со дна моря в воду. Поскольку морские водоросли растут только на мелководье, пелагические микроорганизмы имеют мало возможностей потреблять метан до того, как он попадет в атмосферу. Кроме того, морская вода, протекающая через пески, на которых растут эти водоросли, быстро «вымывает» метан из осадка.
Луга мертвой морской травы также являются источником метана.
В рамках своего исследования бременские ученые взяли пробу мертвого луга с водорослями. «Здесь мы столкнулись с еще одним сюрпризом», — сообщает Яна Милука, старший автор исследования и глава исследовательской группы парниковых газов в Институте морской микробиологии им. Макса Планка. «Скорость производства метана была аналогична таковой на нетронутом лугу из морских водорослей». Очевидно, метан все еще образуется в отложениях мертвых водорослей. «Мы считаем, что причина этого продолжающегося производства метана заключается в том, что метилированные соединения сохраняются в тканях растений в течение очень долгого времени», — говорит Милука. Их можно было обнаружить даже в тканях растений, погибших более двух десятков лет назад.
Выбросы метана частично компенсируют эффект синего углерода
«В настоящее время мы наблюдаем отмирание лугов с водорослями по всему миру, что оказывает разрушительное воздействие на прибрежные экосистемы. Наши результаты предупреждают, что после гибели растений углекислый газ из атмосферы больше не будет поглощаться и накапливаться в отложениях. как «голубой углерод», метан все еще может продолжать выделяться», — объясняет Милука.
Работа подчеркивает важность лугов с водорослями для нашего климата и подчеркивает необходимость лучшего понимания и сохранения этих экосистем. Морские луга являются прибрежными местообитаниями, а прибрежные районы наиболее сильно подвержены антропогенным изменениям. «Нам необходимо понять, как функционирует экосистема лугов с морскими водорослями, чтобы определить влияние на нее происходящих глобальных изменений», — подчеркивает Шорн.
Затем исследователи из Института морской микробиологии им. Макса Планка планируют распространить свои измерения на другие регионы и другие виды водорослей. Они также планируют более подробно изучить микроорганизмы, участвующие в производстве метана , поскольку они удивительно разнообразны и в значительной степени недостаточно изучены.
Исследование было опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.
