«Живые камни» поглощают большое количество углерода

Сверхпрочные микробиалиты являются одним из древнейших свидетельств существования жизни на Земле.

Среди хитрых хищных растений , больших белых акул- косаток и другой удивительной флоры и фауны , обитающих в Южной Африке, есть замечательная группа «живых камней». Эти сообщества, называемые микробиалитами, похожи на коралловые рифы и образуются микробами. Эти крошечные живые организмы поглощают и высвобождают растворенные минералы, образуя более твердые, похожие на камни формы. Микробиалиты также являются одними из древнейших свидетельств жизни на Земле и встречаются в слоистых, самоподдерживающихся сообществах, называемых микробными матами . 

Новое исследование, недавно опубликованное в журнале Nature Communications, также показало, что эти «живые камни» не просто выживают вдоль побережья Южной Африки. Они процветают. В новом исследовании описывается, как микробные образования поглощают углерод и превращают его в новые слои карбоната кальция. Затем эти структуры используют фотосинтез (тот же способ, которым растения используют солнце для производства пищи) и другие химические процессы для поглощения этого углерода днем ​​и ночью с той же скоростью, что и другие микробы, живущие в их микробном сообществе.

По словам авторов исследования , скорость, с которой они используют углерод, демонстрирует впечатляющую эффективность этих микробных матов, извлекающих растворенный углерод из окружающей среды и перемещающих его в стабильное минеральное месторождение.

«Эти древние образования, которые, согласно учебникам, находятся на грани исчезновения, на самом деле живы и, в некоторых случаях, процветают в местах, где, казалось бы, организмы не должны выживать», — заявила в своем сообщении доктор Рейчел Сиплер, соавтор исследования и морской биогеохимик из Бигелоуской лаборатории океанологических исследований в штате Мэн . «Вместо того чтобы обнаружить древние, медленно растущие окаменелости, мы выяснили, что эти структуры состоят из устойчивых микробных сообществ, способных быстро расти в сложных условиях».

Ученые долгое время пытались понять, как микробные сообщества, подобные этим, взаимодействуют со своей окружающей средой. Частично сложность заключается в том, что данные об этих взаимодействиях получены из окаменелых остатков микробных образований, некоторым из которых миллиарды лет . К счастью, живые микробные образования все еще широко распространены в соленых морских средах по всему миру.

Сиплер и его команда также изучали лежащие в основе геохимические процессы. В течение нескольких лет они проводили многочисленные полевые экспедиции, исследуя четыре микробные системы на юго-востоке Южной Африки. Здесь богатая кальцием жесткая вода просачивается из прибрежных песчаных дюн.

«Здесь растут растения в одних из самых суровых и изменчивых условиях, — сказал Сиплер. — Сегодня они могут пересохнуть, а завтра начать расти. У них невероятная устойчивость, и мне было очень важно это понять».

Они обнаружили, что эти системы быстро откладывают карбонат кальция, оценив, что структуры могут расти примерно на два дюйма в высоту каждый год. Удивительно, но они также обнаружили, что количество поглощенного углерода днем ​​и ночью примерно одинаково . Поскольку долгое время считалось, что эти системы работают исключительно за счет фотосинтеза, команда была удивлена, обнаружив, что скорость поглощения углерода ночью так же высока, как и днем. После нескольких повторений экспериментов команда подтвердила, что микробы используют другие метаболические процессы, помимо фотосинтеза, для поглощения всего этого углерода в отсутствие солнечного света. Это похоже на то, как микробы, живущие в глубоководных гидротермальных источниках, способны выживать в почти полной темноте.

На основе суточных темпов поглощения углерода команда исследователей подсчитала, что эти микробные образования могут поглощать эквивалент примерно 20–25 фунтов (9–16 килограммов) углекислого газа в год на квадратный метр . Это эквивалентно площади размером с теннисный корт, поглощающей столько же углекислого газа , сколько три акра леса каждый год. Такая скорость поглощения углерода делает эти микробные системы одним из наиболее эффективных биологических механизмов долговременного хранения углерода, наблюдаемых в природе.

«Мы настолько привыкли искать ожидаемое. Если мы не будем осторожны, мы научимся не замечать уникальные характеристики, которые приводят к истинным открытиям», — сказал Сиплер. «Но мы продолжали изучать данные, чтобы подтвердить, что это открытие не было артефактом данных, а невероятным открытием».

Кроме того, прибрежные болота похожи на эти микробные образования, поскольку они способны поглощать углерод с аналогичной скоростью . Однако болотные микробы направляют всю эту энергию на органическое вещество, которое легко разлагается по сравнению с более стабильными минеральными структурами в микробных образованиях. Учитывая эти различия, команда исследует, как факторы окружающей среды и вариации в составе микробов могут влиять на судьбу углерода в различных микробных системах.

«Если бы мы изучали только метаболизм, мы бы получили лишь часть картины. Если бы мы изучали только скорость поглощения углерода, картина была бы совсем другой. Именно благодаря сочетанию различных подходов и сильному научному любопытству нам удалось построить эту полную картину», — сказал Сиплер. «Никогда не знаешь, что обнаружишь, когда помещаешь людей с разным опытом и разными взглядами в новую, интересную среду».

Laura Baisas “‘Living rocks’ suck up a lot of carbon”

Перевод статьи «‘Living rocks’ suck up a lot of carbon» автора Laura Baisas, оригинал доступен по ссылке. Лицензия: CC BY. Изменения: переведено на русский язык