58 Азотна магія під кригою: відкриття, що змінює наше уявлення про життя в Арктиці
Коли йдеться про найважливіші гази на Землі, кисень безперечно є королем — це «чарівна» молекула, необхідна для дихання майже всіх живих істот на планеті.
Але атмосфера — це не лише кисень (і на щастя, інакше планета вибухнула б від самозаймання). Насправді 78% атмосфери складається з азоту.
Цей інертний газ може бути використаний живими організмами лише після того, як його перетворять спеціальні мікроорганізми — так звані азотфіксатори або діазотрофи. Вони здатні трансформувати атмосферний азот у біодоступну аміачну форму (аміак або амоній). На суші цим займаються рослини та бактерії, а в океанах головну роль відіграють ціанобактерії.
Невидимі архітектори життя
Ця робота — надзвичайно важлива. Азотфіксуючі організми лежать в основі харчових ланцюгів, адже продукти їхньої діяльності живлять водорості — головне джерело їжі для морських мешканців.
Довгий час науковці вважали, що азотфіксація відбувається лише у теплих водах, проте останніми роками було виявлено докази цього процесу й в Арктичному океані. А тепер нове дослідження з Копенгагенського університету зробило крок далі — підтвердивши, що азотфіксація може відбуватися навіть під товщею морського льоду, що раніше вважалося неможливим. Результати опубліковані в журналі Communications Earth & Environment.
«До цього часу вважалося, що азотфіксація під морським льодом неможлива, оскільки умови для життя організмів, які виконують цю функцію, надто суворі», — пояснює аспірантка Ліза фон Фрізен з Копенгагенського університету. — «Ми помилялися».
Як кисень зупиняє, а лід дозволяє
Це припущення ґрунтувалося на тому, що кисень руйнує фермент нітрогеназу — основний каталізатор азотфіксації. У теплих морях, таких як тропічні та субтропічні океани, вода менш розчинна, тож у ній міститься менше розчиненого кисню, що полегшує фіксацію азоту.
Протягом десятиліть вчені були впевнені, що в Арктиці такий процес неможливий. Але у 2017 році з’явилися перші докази азотфіксації в холодних водах, а у 2019-му та ж команда виявила симбіотичні одноклітинні ціанобактерії, які виконують цю роль.
Нове дослідження просунулося ще далі — у центральну частину Арктичного океану, де вчені знайшли інший тип організмів, здатних виробляти аміак. Їх назвали «неціанобактеріальні діазотрофи» (NCD).
Найвищі показники фіксації азоту спостерігалися біля меж морського льоду, який через зміну клімату поступово відступає на північ. Але команда довела, що процес триває і під льодом, що повністю змінює наше бачення морського життя Арктики в умовах потепління.
Нове джерело життя — і, можливо, вуглецевий порятунок
«Інакше кажучи, кількість доступного азоту в Арктичному океані, ймовірно, була недооцінена — як у сучасних оцінках, так і в прогнозах на майбутнє», — зазначає фон Фрізен. — «Це також може означати, що потенціал для росту водоростей недооцінювався, адже танення льоду триває».
Водорості — ключова ланка океанічної екосистеми. Їх споживають планктонні ракоподібні, які, своєю чергою, стають їжею для дрібних риб.
Отже, нове джерело азоту під кригою — надзвичайно важливе для виживання морського життя.
Але на цьому гарні новини не закінчуються. Водорості поглинають вуглекислий газ з атмосфери, тож ця нова, раніше неможлива форма азотфіксації може збільшити здатність океану акумулювати вуглець.
«Ми поки не знаємо, чи буде чистий ефект корисним для клімату», — зазначає співавтор дослідження Лассе Ріманн з Копенгагенського університету. — «Але очевидно, що процеси на кшталт азотфіксації необхідно враховувати в наших моделях, коли ми прогнозуємо, що станеться з Арктичним океаном у найближчі десятиліття через танення льоду».
Планета, яка продовжує давати
Навіть коли людство продовжує забруднювати планету, Земля все ще знаходить способи підтримувати життя. І тепер, завдяки крихітним істотам під арктичною кригою, ми розуміємо, що життя завжди шукає шлях — навіть там, де його вважали неможливим.
