Бактерии повышают температуру поверхности земли

Некоторые бактерии повышают температуру поверхности засушливых земель за счет выделения природного солнцезащитного крема

Температура поверхности земли, важная движущая сила земных биогеохимических процессов, сильно зависит от альбедо (отражающей способности) почвы, которое может быть существенно изменено такими факторами, как растительный покров.

В нетронутых областях земли поверхность почвы может быть заселена фотосинтезирующими микробами. Изучая физические, биохимические и микробиологические анализы, можно сделать вывод, что поселения микроорганизмов могут повышать температуру поверхности земли на целых 10 °C, за счет накопления большого количества вторичного метаболита, микробного солнцезащитного скитонемина, продуцируемого группой поздних сукцессионных цианобактерий.

Накопление скитонемина значительно снижает альбедо почвы. Такое локальное потепление имеет очевидные и непосредственные последствия для микробиома (совокупности разнообразия генов микробиоты (микрофлоры) различных экологических ниш) почвы, вызывая замену термочувствительных видов бактерий на более термотолерантные формы.

Эти результаты показывают, что не только растительность, но и микроорганизмы участвуют в изменении наземного альбедо, влияющее на изменение климата, и требуют прямой оценки таких эффектов в более крупных масштабах.

Поверхностные температуры почвы зависят от нисходящего электромагнитного излучения и альбедо (отражательной способности) поверхности земли. Известно, что температура поверхности влияет на различные экологические и биогеохимические почвенные процессы, от прорастания растений и микробной активности до суммарного испарения и газовых выбросов. В умеренном климате биологические факторы, такие как растительный покров, в свою очередь изменяют альбедо, влияя, таким образом, на локальные температуры, но воздействие растений не имеет большого значения в засушливых землях, где растительный покров ограничен или незначителен.

Большая часть засушливых поверхностей почвы может быть заселена загадочными фотосинтетическими сообществами, известными как биологические корки почвы, которые, как известно, придают устойчивость к эрозии, изменяют гидрологические свойства почв и вносят существенный вклад в улучшение плодородия засушливых земель.

Эти сообщества также представляют основной тип экосистем на континентах, существовавших до появления наземных растений в девоне. Когда они достаточно развиты, то могут уменьшить альбедо почвы, которую они покрывают, и в некоторых случаях их развитие было связано с одновременным повышением температуры поверхности земли. Механизм, с помощью которого биокристаллы уменьшают альбедо, степень явления и последствия для температуры почвы и биологических процессов, если таковые имеются, еще предстоит изучить.

Чтобы исследовать эти проблемы, была сделана оценка температуры поверхности почвы, содержащей пигмент и микробный состав различной зрелой сукцессии, поскольку они переходили во время развития от раннего, к зрелому и заметно более темному цвету, сосредоточенному в одном месте плато Колорадо на севере Америки.

Было обнаружено, что некоторые цианобактерии нагревают поверхность почвы на целых 10 °C за счет выработки скитонемина, алкалоидного солнцезащитного пигмента, который сильно поглощает солнечную радиацию и рассеивает эту энергию в виде тепла.

Этот нагрев оказывает влияние на поселения почвенных микробов, поскольку потепление, вызванное солнцезащитным кремом, коррелирует состав микрофлоры, заменяя чувствительные к нагреванию виды микробов на более устойчивые к нагреванию.

Поскольку засушливые ландшафты покрывают около 41% земной поверхности, воздействия этих микробов могут иметь последствия глобального масштаба, имевшие место ранее в истории и наблюдаемые теперь. По оценкам исследователей, в настоящее время на планете находится около 15 миллионов метрических тонн этого «солнцезащитного крема», нагревающего весь земной шар.

Но какую бы роль эти микробы не играли в изменении климата, можно сказать одно: они на планете жили всегда.

 

Источник: Nature Communications том 7 , номер статьи: 10373 (2016)