Океанічні мікробні таємниці: як анаеробні зони контролюють викиди потужного парникового газу N₂O

У найглибших шарах Світового океану, там, де кисень майже відсутній, відбувається складний біохімічний процес, що має вирішальне значення для регулювання кліматичного балансу нашої планети. Дослідницька група, очолювана Сінь Сунь з Пенсільванського університету, виявила, що мікроорганізми в цих анаеробних умовах активно перетворюють поживні речовини на закис азоту (N₂O). Цей газ є надзвичайно потужним парниковим агентом: він здатний утримувати приблизно у 300 разів більше тепла, ніж вуглекислий газ (CO₂), і, крім того, сприяє руйнуванню озонового шару Землі.

Результати шеститижневого моніторингу, проведеного у водах Східної Тропічної Північної Пацифіки та оприлюднені у фаховому журналі Nature Communications у 2025 році, змінили традиційний науковий підхід. Вчені перевели фокус уваги з суто хімічних реакцій на динаміку мікробних спільнот. Було встановлено, що головною рушійною силою генерації N₂O є конкуренція між різними групами мікробів, а не лише хімічні чинники. Навіть мінімальні зміни у доступності кисню чи поживних речовин можуть спричинити різке зростання виділення цього небезпечного парникового газу.

Щоб пояснити цю заплутану систему, Сінь Сунь запропонувала метафору, порівнявши її з двома типами закладів харчування. Шлях відновлення нітратів (Nitrate Reduction Pathway) вона прирівняла до повноцінної пекарні, яка працює ефективніше, коли нітратів вдосталь. Натомість, шлях відновлення нітритів (Nitrite Reduction Pathway) схожий на спеціалізований магазин, чия продуктивність залежить від того, чи випадково «пропливуть» повз нього нітрити — яких у морському середовищі значно менше. Це наочно демонструє пряму залежність викидів N₂O від наявності вихідних компонентів.

Дослідження також розкрило несподіваний факт: збільшення концентрації кисню не просто «вимикає» процес виробництва N₂O. Навпаки, насичення киснем спричиняє зміну домінантних мікробних популяцій, які перебирають на себе функцію генерації газу. Як зазначила Сунь, кисень змінює тих, хто «стоїть біля керма» цього процесу. Більше того, додавання надмірної кількості поживних речовин у систему майже повністю пригнічувало виділення газу, витісняючи основних мікробів-продуцентів N₂O. Цей делікатний мікробно-екологічний баланс є ключем до регулювання викидів.

Розуміння цих складних взаємодій має першорядне значення для розробки точних кліматичних моделей. Закис азоту, що зберігається в атмосфері протягом 114 років, є одним із трьох основних парникових газів антропогенного походження. Його концентрація вже зросла на 22% порівняно з доіндустріальним рівнем. Розширення безкисневих зон в океані, спричинене взаємодією течій і бактерій, не лише загрожує морським екосистемам, але й зменшує здатність океану поглинати CO₂. Це, своєю чергою, посилює глобальне потепління. Включення динаміки мікробних спільнот у моделі дозволить значно точніше прогнозувати, як діяльність людини впливає на найвіддаленіші куточки планети.