Dlaczego topnienie wiecznej zmarzliny powinno nas martwić?
Ale zacznijmy od początku. Pod powierzchnią arktycznej ziemi od tysięcy lat istnieje niewidzialny świat mikroorganizmów uwięzionych w wiecznej zmarzlinie. Przez większość roku pozostają one zamrożone i praktycznie nieaktywne. Najnowsze badania pokazują jednak, że gdy grunt zaczyna rozmarzać, mikroby nie budzą się jednocześnie. Zamiast tego aktywują się etapami, tworząc złożony biologiczny proces, który może mieć ogromny wpływ na klimat całej planety.
Badanie przeprowadzone przez międzynarodowy zespół objęło próbki gleby pobrane na archipelagu Svalbard, położonym pomiędzy Norwegią a biegunem północnym. Naukowcy wydobyli fragmenty zamarzniętej ziemi i przez niemal sto dni obserwowali, jak mikroorganizmy reagują na stopniowe ocieplenie. Wyniki okazały się znacznie bardziej skomplikowane, niż wcześniej sądzili eksperci.
Przez lata wielu badaczy uważało, że rozmarzanie Arktyki po prostu “włącza” aktywność mikroorganizmów, które zaczynają rozkładać materię organiczną i emitować gazy cieplarniane. Nowe badania pokazują jednak, że rzeczywistość wygląda inaczej. Część mikrobów aktywowała się niemal natychmiast po rozmrożeniu gleby, inne potrzebowały wielu tygodni, a około połowa wszystkich wykrytych organizmów pozostała całkowicie uśpiona nawet po trzech miesiącach eksperymentu.
Naukowcy wykorzystali specjalną metodę śledzenia aktywności mikroorganizmów z użyciem wody zawierającej cięższy izotop tlenu. Dzięki temu mogli dokładnie sprawdzić, które bakterie zaczęły się rozmnażać po rozmrożeniu ziemi. Analizy pokazały wyraźne fale aktywności biologicznej. Najpierw pojawiały się mikroorganizmy szybko rozkładające proste związki organiczne, a dopiero później aktywowały się bardziej wyspecjalizowane grupy zajmujące się trudniejszymi do rozłożenia substancjami.
Falowy charakter powrotu mikrobów do aktywności
Szczególne obawy budzi fakt, że już w pierwszych dniach po rozmrożeniu gleba zaczynała emitować dwutlenek węgla. To oznacza, iż nawet krótkotrwałe ocieplenie może uruchomić proces uwalniania ogromnych ilości węgla przechowywanego przez tysiące lat w arktycznej zmarzlinie. Według wcześniejszych badań północne gleby magazynują nawet dwa razy więcej węgla niż obecnie znajduje się w atmosferze Ziemi.
Badaczy zaskoczyło także odkrycie drapieżnych mikroorganizmów. Niektóre bakterie nie żywiły się martwą materią organiczną, lecz polowały na inne mikroby. W rozmrażającej się glebie zaczęły powstawać całe mikroskopijne sieci zależności przypominające ekosystemy znane z większych organizmów. Zdaniem naukowców pokazuje to, że arktyczna gleba po odmarznięciu staje się dynamicznym środowiskiem biologicznym, a nie jedynie magazynem uwalniającym gazy cieplarniane.
Czytaj też: Trudno o lepszy zwrot akcji. Elektrownia atomowa, saperzy i beczka sprzed wieków
W późniejszej fazie eksperymentu zaczęły aktywować się również mikroorganizmy konsumujące metan. To szczególnie ważne, ponieważ jest on jednym z najsilniejszych gazów cieplarnianych. Badacze zauważają jednak, że te organizmy potrzebują więcej czasu, aby się obudzić, co może oznaczać, iż wydłużające się okresy odwilży będą zmieniały równowagę pomiędzy emisją a pochłanianiem gazów cieplarnianych w Arktyce.
Przypominam, że obecne modele klimatyczne mogą nie uwzględniać pełnej złożoności tych procesów. Dotychczas wiele symulacji traktowało aktywność mikrobów jako stosunkowo jednolitą reakcję na wzrost temperatury. Tymczasem nowe wyniki pokazują, że reakcje biologiczne zachodzą etapami i zależą od skomplikowanych relacji pomiędzy różnymi grupami organizmów.
Źródło: mSystems, EurekaAlert