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 10⁰C, за счет накопления большого количества вторичного метаболита - микробного солнцезащитного скитонемина, продуцируемого группой поздних сукцессионных цианобактерий, который сильно поглощает солнечную радиацию и рассеивает эту энергию в виде тепла.

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 на локальные температуры. Однако воздействие растений не имеет большого значения в засушливых землях, где растительный покров ограничен или незначителен.

Большая часть засушливых поверхностей земли может быть заселена загадочными фотосинтетическими сообществами, известными как «биологические корки», которые, как известно, придают устойчивость к эрозии почвы, изменяют ее гидрологические свойства 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 уменьшают 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.

Локальный нагрев земли оказывает влияние на поселения почвенных микробов, поскольку потепление, вызванное таким «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), https://doi.org/10.1038/ncomms10373