Микробные тайны океана: как анаэробные зоны регулируют выбросы мощного парникового газа N₂O

В глубинах океана, в зонах, лишенных кислорода, происходит сложный биохимический процесс, критически важный для климатического баланса планеты. Исследование, проведенное командой под руководством Синь Сунь из Пенсильванского университета, показало, что океанические микроорганизмы в этих анаэробных условиях активно преобразуют питательные вещества в закись азота (N₂O). Этот газ является мощным парниковым агентом, способным удерживать примерно в 300 раз больше тепла, чем углекислый газ (CO₂), и он также способствует истощению озонового слоя.

Результаты шестинедельного наблюдения, проведенного в Восточной Тропической Северной Пацифике и опубликованные в журнале Nature Communications в 2025 году, сместили научный фокус с чисто химических реакций на динамику микробных сообществ. Ученые установили, что именно конкуренция между различными группами микробов, а не только химические факторы, выступает основной движущей силой генерации N₂O. Даже незначительные колебания в доступности кислорода или питательных веществ могут спровоцировать резкие скачки в выделении этого парникового газа.

Для объяснения сложности процессов Синь Сунь использовала аналогию с двумя типами закусочных. Путь восстановления нитратов (Nitrate Reduction Pathway) сравним с полноценной пекарней, более эффективной при изобилии нитратов. В то же время, путь восстановления нитритов (Nitrite Reduction Pathway) подобен специализированному магазину, чья работа зависит от того, какие нитриты, которых в морской среде меньше, случайно «проплывут» мимо. Это подчеркивает прямую зависимость эмиссии N₂O от наличия исходных компонентов.

Исследование также выявило, что увеличение уровня кислорода не просто «выключает» производство N₂O. Напротив, обогащение кислородом приводит к смене доминирующих микробных популяций, которые берут на себя процесс генерации газа. Как отметила Сунь, кислород меняет тех, кто «стоит у руля». Более того, добавление избытка питательных веществ в систему почти полностью подавляло выделение газа, вытесняя основные продуцирующие N₂O микробы. Этот тонкий микробно-экологический танец является ключом к регулированию выбросов.

Понимание этих сложных взаимодействий имеет первостепенное значение для построения точных климатических моделей. Закись азота, сохраняющаяся в атмосфере до 114 лет, является одним из трех ключевых антропогенных парниковых газов. Рост ее концентрации с доиндустриального уровня уже составил 22%. Расширение бескислородных зон в океане, вызванное взаимодействием течений и бактерий, не только угрожает морским экосистемам, но и снижает способность океана поглощать CO₂, усугубляя глобальное потепление. Включение этих микробных динамик в модели позволит точнее предсказать, как действия человека влияют на самые отдаленные уголки планеты.