Жизнь в недрах Земли столь же продуктивна, как и в водах океанов
Наземные и морские среды обитания считаются экосистемами с самой высокой первичной продуктивностью на Земле. Микроскопические водоросли в верхних слоях океанов и растения на суше связывают атмосферный углерод (CO2) и производят растительный материал за счет фотосинтеза. Поскольку солнечный свет не проникает в недра, вряд ли можно ожидать такой первичной продукции. Однако генетические анализы микроорганизмов в подземных водах показали, что даже здесь многие микроорганизмы способны к первичной продукции. В отсутствие света они должны получать энергию от окисления неорганических соединений, например, от восстановленной серы окружающих пород. Однако роль первичных продуцентов в недрах ранее никогда не подтверждалась.
Подземные воды являются одним из важнейших источников чистой питьевой воды. Одни только подземные воды карбонатных водоносных горизонтов, которые находятся в центре внимания исследования, обеспечивают около десяти процентов питьевой воды в мире. Имея это в виду, исследователи провели измерения фиксации углерода микробными микроорганизмами в подземном водоносном горизонте на глубине от 5 до 90 метров. «Показатели, которые мы измерили, оказались намного выше, чем мы ожидали», — говорит первый автор исследования доктор Уилл Оверхольт, научный сотрудник Университета Фридриха Шиллера в Йене. «Они равны скорости фиксации углерода, измеренной в бедных питательными веществами морских поверхностных водах, и в шесть раз выше, чем те, которые наблюдаются в нижних зонах залитого солнцем открытого океана, где света как раз достаточно для фотосинтеза».
Основываясь на измеренных скоростях фиксации углерода, исследователи консервативно экстраполировали глобальную первичную продукцию в карбонатных подземных водах и составили 110 миллионов метрических тонн углерода в год. В совокупности чистая первичная продуктивность примерно 66 процентов резервуаров подземных вод планеты составит 260 миллионов метрических тонн углерода в год, что составляет примерно 0,5 процента от продуктивности морских систем и 0,25 процента от оценок глобальной чистой первичной продукции. «Это может показаться небольшим, но эти измерения представляют собой лишь нашу первую оценку того, какой может быть истинная глобальная ценность», — говорит старший автор профессор Кирстен Кюзель из Йенского университета и iDiv. «Поскольку в этих бедных питательными веществами и постоянно темных местах обитания очень мало энергии, даже небольшой процент глобальной первичной продукции является сюрпризом».
Исследователи также стремились идентифицировать микроорганизмы, ответственные за фиксацию углерода и создание новой биомассы в водоносном горизонте. Метагеномный анализ указывает на очень распространенный микроорганизм, не имеющий близкого родства с ранее изученными бактериями, в пределах неохарактеризованного отряда Nitrospiria. «Считается, что в качестве пищи эти организмы составляют основу жизни всей экосистемы подземных вод со всеми ее тысячами микробных видов, подобно той роли, которую водоросли играют в океанах или растениях на суше», — говорит Оверхольт. Измерить фиксацию углерода можно с помощью радиоактивно меченого диоксида углерода.
«В среде карбонатных пород имеется большое количество растворенного CO2, что может затруднить прямое наблюдение за скоростью фиксации углерода», — говорит профессор Сьюзан Трумбор из Института биогеохимии Макса Планка в Йене. Поэтому команда использовала специальный метод для отслеживания небольшого количества меченого CO2 с помощью высокочувствительной масс-спектрометрии ускорителя. «Интересно видеть, к каким новым открытиям могут привести эти методы», — говорит она. «Наши результаты предлагают новое понимание того, как функционируют эти подземные экосистемы, давая подсказки о том, как контролировать или восстанавливать источники подземных вод», — говорит Кирстен Кюзель. Исследование опубликовано в журнале Nature Geoscience.
Источник
Источник: ufonews.su
