Международный коллектив ученых при участии специалистов Красноярского научного центра СО РАН и Центрального сибирского ботанического сада СО РАН исследовал процессы стабилизации органического вещества в почвах вечной мерзлоты Сибири. Оказалось, что, в отличие от более южных широт, содержание доступного для микробной деградации органического субстрата (лигнина и нейтральных сахаров) в мерзлотных почвах не уменьшается с глубиной. Исследователи прогнозируют, что в случае потепления и изменения режима влажности и аэрации почв, подстилаемых вечной мерзлотой, может запуститься цепочка реакций, которая приведет к активному поступлению углерода в атмосферу. Результаты работы опубликованы в журнале Soil Biology and Biochemistry.

Количество органического углерода, который хранят в себе почвы, фактически втрое превышает его запасы в атмосфере. Благодаря этому почвы играют важную роль в глобальном цикле углерода и выступают одним из регуляторов климата Земли. Уменьшение запасов почвенного органического вещества может привести к увеличению концентрации парниковых газов в атмосфере и повлечет за собой климатические изменения. До недавнего времени, внимание научного сообщества было сосредоточено, в основном, на исследовании стабилизации органического вещества в почвах умеренных широт и тропиков. Однако в последнее десятилетие было доказано, что более тысячи миллиардов тонн углерода «законсервировано» в почвах и толще мерзлоты Арктики, что составляет около половины всех его суммарных запасов в почвах планеты.

Коллектив исследователей из шести стран Европы, при участии сибирских ученых, исследовал процессы формирования плохо разлагаемого органического вещества в тундрах Сибирской Арктики.

почвенный профиль_видна мерзлота.jpg 

 Профиль почвы, подстилаемой вечной мерзлотой. Экспедиция в Сибирскую Арктику в рамках работы по мегагранту Правительства РФ. 2017 год. Фото: Йорг Шнекер (Jörg Schnecker), Университет Вены.

 

«Органическое вещество, захороненное в мерзлоте, надежно защищено от микробов холодом и высокой влажностью. Ученые предсказывали, что деградация вечной мерзлоты, вызванная изменением климата, может привести к разложению органики и, как следствие, увеличению выбросов в атмосферу парниковых газов. Но не зная состав и химические свойства «законсервированных» в почвах Арктики соединений, содержащих углерод, невозможно точно оценить их уязвимость к микроорганизмам», — рассказал об актуальности исследования профессор Георг Гуггенбергер, директор Института почвоведения Ганноверского университета, возглавляющий работы по мегагранту Правительства РФ в Институте леса им. В.Н. Сукачева КНЦ СО РАН (Красноярск).

Для того чтобы определить источники происхождения органического вещества и оценить степень его микробного разложения ученые использовали биомаркеры — продукты окисления лигнина и нейтральные сахара. Нейтральные сахара поступают в почву из растительных остатков или микробных выделений. Микробы могут их легко утилизировать. Лигнин имеет исключительно растительное происхождение и, в отличие от сахаров, устойчив к микробной атаке. Для его деградации необходим кислород и специализированные микроорганизмы.

Выяснилось, что в отличие от умеренных и тропических широт, в глубине арктических почв мало микробных сахаров и много производных лигнина и растительных сахаров. Получается, что в почвах Арктики бактерии вновь используют продукты собственного метаболизма, не вовлекая в цикл переработки растительные остатки. Это происходит из-за специфических условий, неблагоприятных для одних групп микроорганизмов и, в то же время, способствующих развитию бактерий, перерабатывающих продукты жизнедеятельности друг друга. Во многом это связано с влажностью, отсутствием кислорода и пространственной разобщенностью микроорганизмов и необходимых для их развития веществ в почве, подстилаемой вечной мерзлотой. В итоге, мерзлота накапливает растительную органику.

Описание почвенного профиля.JPG 

Работа по описанию почвенного профиля. Экспедиция в Сибирскую Арктику в рамках работы по мегагранту Правительства РФ. 2017 год. Фото: Йорг Шнекер (Jörg Schnecker), Университет Вены

Что произойдет в случае таяния вечной мерзлоты? В почвы начнет поступать кислород и изменится их влажность. Возникнут благоприятные условия для деградации лигнина. Это, в свою очередь, обогатит почвы сахарами растительной природы — оптимальным субстратом для микробного разложения.

«Можно сказать, что в случае потепления и увеличения доступа кислорода в нижние горизонты мерзлотных почв, система переключится из одного режима функционирования в другой. От пассивного накопления органического углерода и преобладания внутренних микробных циклов — к традиционной цепочке последовательных микробных преобразований органического вещества и интенсивного выделения углекислоты в атмосферу», — пояснила один из участников исследования, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Института леса им. В.Н. Сукачева Красноярского научного центра СО РАН Ольга Шибистова.

Российские участники исследования были поддержаны мегагрантом Правительства РФ и грантами Российского фонда фундаментальных исследований и Правительства Красноярского края.

 

Группа научных коммуникаций ФИЦ КНЦ СО РАН

 

Источники

Сибирские ученые рассказали, что будет с почвой при потеплении климата
НИА Красноярск (24rus.ru), 18/01/2018
Сибирские ученые рассказали, что будет с почвой при потеплении климата
БезФормата.Ru Красноярск (krasnoyarsk.bezformata.ru), 18/01/2018
Эксперты: таяние вечной мерзлоты в Сибири приведет к выбросу углекислоты в атмосферу
VN (vigornews.ru), 18/01/2018
Эксперты: таяние вечной мерзлоты в Сибири приведет к выбросу углекислоты в атмосферу
Новости@Rambler.ru, 18/01/2018
Эксперты: таяние вечной мерзлоты в Сибири приведет к выбросу углекислоты в атмосферу
ТАСС, 18/01/2018
Таяние вечной мерзлоты в Сибири приведет к выбросу углекислоты
Русская планета (rusplt.ru), 18/01/2018
Эксперты СО РАН: таяние вечной мерзлоты в Сибири приведет к выбросу углекислоты в атмосферу
Российская академия наук (ras.ru), 18/01/2018
Таяние вечной мерзлоты в Сибири приведет к выбросу углекислоты в атмосферу
Наука в Сибири (sbras.info), 18/01/2018
Потепление «развяжет руки» микробам в мерзлоте Арктики
Индикатор (indicator.ru), 18/01/2018
Потепление "развяжет руки" микробам в мерзлоте Арктики
Новости@Rambler.ru, 18/01/2018
Глобальное потепление разблокирует запасы углерода в вечной мерзлоте
Чердак (chrdk.ru), 18/01/2018
Эксперты: таяние вечной мерзлоты в Сибири приведет к выбросу углекислоты в атмосферу
Cokrat.ru, 18/01/2018
Эксперты: таяние вечной мерзлоты в Сибири приведет к выбросу углекислоты в атмосферу
Margust (gazeta-margust.ru), 18/01/2018
Таяние вечной мерзлоты в Сибири приведет к выбросу углекислоты: Яндекс.Новости
Яндекс.Новости (news.yandex.ru), 18/01/2018
Ученые: "Бактерии существенно повлияют на глобальное потепление"
ИА 1-LINE (1line.info), 19/01/2018
Запасы лигнина в почвах вечной мерзлоты станут доступными для разложения при потеплении климата
Научная Россия (scientificrussia.ru), 21/01/2018

Похожие новости

  • 10/05/2017

    Сибирские ученые создают новые методы 3D-сейсморазведки для поиска углеводородов в Арктике

    ​Ученые из Института нефтегазовой геологии и геофизики (ИНГГ) Сибирского отделения РАН совместно с красноярской дочерней компанией Роснефти создают новые методы трехмерной сейсморазведки для поиска месторождений нефти и газа на Крайнем Севере и шельфе арктических морей.
    694
  • 19/09/2017

    В реке Енисей обнаружили уникальное разнообразие радиоактивных частиц

    ​Коллектив ученых Федерального исследовательского центра «Красноярский научный центр СО РАН» (КНЦ СО РАН), Института геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН (Новосибирск) и Норвежского университета наук о жизни провел детальные исследования более 200 радиоактивных частиц, обнаруженных в речных долинах реки Енисей в период с 1995 по 2016 годы.
    526
  • 31/03/2017

    Сибирскую продукцию для Арктики соберут на едином интернет-портале

    Сибирские предприятия предложили триста наименований продукции для освоения северных территорий. Регионы Сибирского и Уральского федеральных округов объединят усилия для решения проблем, связанных с освоением Арктики.
    958
  • 21/12/2017

    Регионы Сибири объединились для реализации арктических проектов

    Решить глобальную задачу освоения арктической зоны России невозможно без объединения всех заинтересованных сторон и эффективного взаимодействия сибирских территорий. Арктические проекты дадут импульс развитию территорий и привлекут высококлассных специалистов.
    448
  • 06/09/2017

    Сибирские ученые нашли способ получить ценные элементы из руды

    ​Ученые Института химии и химической технологии ФИЦ Красноярский научный центр СО РАН совместно с коллегами из Института химии твердого тела и механохимии СО РАН (г. Новосибирск) решили проблемы переработки необогатимых руд уникального редкометального Чуктуконского месторождения.
    401
  • 10/10/2017

    Орхидеи в вечной мерзлоте: биоразнообразие флоры острова Самойловский

    Как показали результаты летней экспедиции, флора затерянного в дельте Лены острова Самойловского оказалась гораздо богаче, чем считалось ранее. Там отлично чувствуют себя как болотные растения, так и привыкшие к засушливым пескам, а на окраине даже встречаются орхидеи.
    388
  • 02/10/2017

    Остров Самойловский: от органической «бомбы» до пастбищ для мамонтов

    ​Полевой сезон 2017 года на международной исследовательской станции, созданной геологами из России и Германии четыре года назад для изучения Арктики на острове Самойловский в дельте реки Лена, завершен.
    423
  • 18/01/2017

    Новое о падении Тунгусского метеорита

    ​Ученые Новосибирского Института геологии и минералогии им. Соболева СО РАН и их коллеги из Красноярска опровергли версию итальянских исследователей о том, что эвенкийское озеро Чеко представляет собой кратер, возникший в результате падения Тунгусского метеорита.
    768
  • 14/03/2016

    Карьера начинается с Арктики

    ​Магистрант геолого-геофизического факультета НГУ Андрей Картозия уверен, что прошедший Молодежный форум «Арктика. Сделано в России» станет трамплином для его профессиональной карьеры. Андрей работает инженером в лаборатории геоинформационных технологий и дистанционного зондирования Института геологии и минералогии В.
    2104
  • 16/09/2017

    Будет ли глобальное потепление? Из Арктики вернулась экспедиция ученых

    ​Сибирские учёные сомневаются в том, что загрязнение атмосферы человеком может сильно влиять на климат планеты. Геологические экспедиции – всегда богатая почва для разработок и открытий ученых. Корреспондент «АиФ-Новосибирск» поговорил с учеными – геологами из Сибири, которые вернулись из международной экспедиции и узнал, почему миру грозит глобальное потепление и какие секреты человечества таятся в Арктике.
    507