Представьте себе песчаный пляж, на котором волны океана оставляют скопления выброшенных водорослей. Для большинства из нас это просто естественный процесс природы. Однако под этим поверхностным слоем песка и гниющих растений разворачивается тихая, но мощная климатическая драма. Новое исследование ученых из Университета Монаша опровергает десятилетия научных догм, демонстрируя, что эти песчаные берега являются не пассивными участками побережья, а активными фабриками по производству метана — мощного парникового газа. Это открытие кардинально меняет наше понимание роли прибрежных экосистем в глобальном климате и ставит под сомнение эффективность стратегий так называемого «голубого углерода».
Исследование, опубликованное в журнале Nature Geoscience, было проведено международной командой ученых из Австралии и Дании. Оно сфокусировалось на изучении песчаных побережий в Виктории (Австралия) и на датском острове Авернакё. Ученые задались целью выяснить причину загадочного и стойкого перенасыщения прибрежных вод метаном, концентрации которого в некоторых случаях почти в 1900 раз превышали ожидаемые уровни.
Для решения этой задачи исследователи применили комплексный подход, сочетающий полевые наблюдения с лабораторными экспериментами. Они отбирали пробы воды и донных отложений, измеряли концентрации метана и радона, чтобы исключить влияние грунтовых вод. В лаборатории они воссоздали прибрежные условия с помощью инкубации ила и проточных реакторов, имитирующих движение воды через песок. Ключевым моментом стало использование химических ингибиторов для подавления активности метаногенов, что подтвердило их ведущую роль в процессе. Кроме того, ученые выделили новые штаммы архей вида Methanococcoides, секвенировали их геномы и проанализировали ДНК из отложений, чтобы понять метаболические пути этих микроорганизмов.
Результаты оказались удивительными. Было установлено, что метан производят особые метаногенные археи, которые способны не только выживать, но и сохранять метаболическую активность в присутствии кислорода. Это опровергает фундаментальное научное представление о том, что такие микроорганизмы строго анаэробны и не могут функционировать в таких условиях. Эти «кислородоустойчивые» археи используют метилированные соединения, выделяющиеся при разложении морских водорослей и морской травы. В местах скопления такой органической биомассы производство метана резко возрастает. Более того, после временного воздействия кислорода эти микробы способны возобновлять выработку метана всего за один-два часа, что делает этот процесс чрезвычайно эффективным и постоянным.
Масштабы обнаруженного явления значительны. Расчетные потоки метана с этих песчаных пляжей оказались сопоставимы, а иногда и превышали выбросы из традиционно признанных источников, таких как болота и солончаки. Это указывает на то, что песчаные побережья, которые, по данным НАСА, составляют около 31% мировой береговой линии, являются ранее неучтенным, но существенным источником парниковых газов.
Исследование, безусловно, имеет свои ограничения, так как было сосредоточено на конкретных локациях, а лабораторные условия лишь упрощенно воспроизводят сложную природную динамику. Однако его новаторская ценность неоспорима.
Оно вносит критически важный вклад в климатическое моделирование, показывая, что разложение морской растительности в песчаных отложениях может приводить к значительным выбросам метана, частично нивелируя их способность поглощать углекислый газ. С учетом роста температуры воды, загрязнения и учащения цветения водорослей этот процесс может усилиться, создавая потенциальную петлю положительной обратной связи для изменения климата. Таким образом, работа призывает к глобальной переоценке роли прибрежных экосистем и к более детальному изучению этого недавно обнаруженного, но важного климатического феномена.