Черное море могло бы отравить атмосферу парниковыми газами. Ученые выяснили, что его сдерживает

Каждый год океаны выбрасывают в атмосферу миллионы тонн закиси азота (N₂O). Этот газ почти в 300 раз мощнее углекислого газа по своему парниковому эффекту и активно разрушает озоновый слой. Главные фабрики по его производству — это зоны с низким содержанием кислорода.

Крупнейший такой бассейн на планете — Черное море. Начиная с глубины 100-150 метров, его воды практически лишены кислорода и насыщены сероводородом. Так что, Черное море — постоянно вредит климату, выбрасывая в атмосферу колоссальные объемы N₂O?

Измерения показывают обратное. Черное море на удивление тихое. Его вклад в глобальные выбросы закиси азота минимален. Почему так? Новое исследование, проведенное группой ученых из Института морской микробиологии Макса Планка, находит ответ. Он кроется в слаженной работе невидимых микробных сообществ.

Что такое субоксическая зона?

Сначала нужно взглянуть на структуру Черного моря. Она не однородная, а состоит из разных слоев. Сверху — тонкий, насыщенный кислородом и жизнью. Глубоко внизу — огромная толща бескислородных, сероводородных вод. А между ними находится ключевая зона — субоксическая.

Это переходный слой толщиной в несколько десятков метров. Место, где кислород почти исчез, но сероводород еще находится в небольших количествах. Условия в этой зоне идеально подходят как для производства N₂O, так и для его уничтожения.

Два пути к одной молекуле

Исследователи обнаружили, что в субоксической зоне Черного моря закись азота производится двумя разными микробными процессами.

Первый путь — окисление аммония. Это медленный, но очень стабильный процесс. Микроскопические организмы, в основном археи из порядка Nitrososphaerales, постоянно перерабатывают аммоний, и N₂O образуется как побочный продукт. Этот процесс обеспечивает небольшое, но непрерывное поступление закиси азота.

Второй путь — денитрификация. Здесь в игру вступают бактерии (Alpha- и Gammaproteobacteria), которые в бескислородных условиях дышат нитратами и нитритами. Этот процесс может приводить к активному производству N₂O. Ученые зафиксировали не постоянные, но очень высокие темпы образования газа, особенно в более глубоких слоях, где появляется сероводород.

Почему же газ не накапливается и не уходит в атмосферу?

Ключ к разгадке — эффективные «потребители»

Главное открытие исследования заключается в том, что в Черном море существует мощный механизм потребления N₂O. Оказалось, что потенциальная скорость, с которой местные микробы могут разрушать закись азота, часто превышает скорость ее производства.

Кто они? Молекулярный анализ показал, что главную роль в этом играют бактерии из порядка Marinisomatales. Эти организмы поглощают закись азота, превращая ее в безобидный молекулярный азот (N₂), из которого на 78% состоит воздух.

Именно здесь и кроется разгадка. В субоксической зоне Черного моря процессы производства и потребления N₂O тесно связаны. Микробы-производители и микробы-потребители живут бок о бок. Стабильная, без перемешивания, структура воды не дает газу уйти: как только молекула N₂O образуется в результате денитрификации, ее тут же перехватывают и нейтрализуют бактерии вроде Marinisomatales.

Так откуда же берутся выбросы?

Если фильтр так хорош, почему Черное море все-таки испускает хоть какое-то количество N₂O?

Ответ — в расположении процессов. Вспомним про медленный и стабильный путь — окисление аммония. Он активен не только в субоксической зоне, но и выше, в слоях, где кислорода еще достаточно. А вот высокоэффективные потребители N₂O, Marinisomatales, предпочитают более глубокие, практически бескислородные условия.

Получается, что небольшая часть закиси азота, которая образуется в верхних слоях, имеет шанс ускользнуть от фильтра и медленно просочиться в атмосферу. Именно этот небольшой, но постоянный поток и фиксируют приборы. Но поскольку Чёрное море является зрелой и сбалансированой экосистемой, оно выбрасывает меньше чем другие, более молодые и динамичные зоны дефицита кислорода в Мировом океане.

Источник: Limnology and Oceanography (ASLO)