Цианобактерии обеспечили две трети глубоководного захоронения углерода

Крошечные цианобактерии — организмы, невидимые невооружённым глазом, — вносят вдвое больший вклад в захоронение углерода в глубоком океане, чем крупные эукариотические микроводоросли, прежде считавшиеся главными «экспортёрами» органического углерода. К такому выводу пришли исследователи под руководством Цзинцзин Чжан, опубликовавшие работу в журнале AGU Advances.

Результат получен для Южно-Китайского моря и требует осторожности при распространении на весь Мировой океан. Тем не менее он пересматривает давно устоявшееся представление о том, что для эффективного захоронения углерода необходимы крупные фитопланктонные организмы.

Как работает биологический углеродный насос

Биологический углеродный насос — процесс, при котором фотосинтезирующие организмы в поверхностном слое океана поглощают CO₂ из атмосферы, а их останки и экскреты постепенно оседают вглубь. Часть этого органического углерода разрушается бактериями на полпути и возвращается в воду, другая часть достигает значительных глубин и остаётся там сотни или тысячи лет. Именно эта «долгосрочно захороненная» фракция имеет наибольшее климатическое значение.

Традиционно считалось, что крупные эукариотические фитопланктонные организмы — диатомеи, кокколитофориды — более эффективны в этом отношении: они крупнее, тяжелее и быстрее оседают. Цианобактерии — крошечные, лёгкие, без кремнийорганических или кальциевых оболочек — казались плохими кандидатами для экспорта на глубину.

Что показало исследование

Команда совместила несколько независимых источников данных:

• Многолетние наблюдения за сообществами фитопланктона в поверхностном слое Южно-Китайского моря по сезонам;
• Ловушки осадка, установленные на глубине 1000 метров, — они физически улавливали оседающие частицы в течение нескольких лет;
• Изотопный анализ аминокислот — метод, позволяющий отследить происхождение органического углерода в осадке, сопоставив изотопный «отпечаток» аминокислот с характерными сигнатурами разных групп фитопланктона.

Результат: примерно две трети углерода, улавливаемого на глубине 1000 м, имело цианобактериальное происхождение.

Важно, что это соотношение оставалось достаточно стабильным по сезонам, несмотря на значительные сезонные изменения в составе поверхностного фитопланктона. Это указывает на то, что механизм транспорта цианобактериального углерода в глубину надёжен и не зависит от временных вспышек продуктивности.

Почему маленькие организмы оказались эффективны

Ключ к объяснению — процессы агрегации и балластировки. Хотя отдельные цианобактерии слишком малы для быстрого самостоятельного оседания, они склеиваются в агрегаты — крупные хлопья, в которых вместе с ними оказываются минеральные частицы (карбонаты, кремний, пылевые частицы). Эти минералы служат балластом, утяжеляя агрегат. Кроме того, внутри плотного агрегата органическое вещество хуже доступно бактериям-деструкторам, а значит, разрушается медленнее при погружении.

Читайте также по теме: эволюции микроорганизмов в глубоком океане.

Находка может объяснить давний парадокс: высокоширотные системы, где доминируют крупные фитопланктонные организмы, не всегда демонстрируют большую эффективность захоронения углерода по сравнению с низкоширотными олиготрофными зонами, где господствуют цианобактерии.