Жизнь в условиях глубокой заморозки: революция, навсегда изменившая представление о ледниках

В начале 1990-х годов исследователи были убеждены, что ледники – это безжизненные пустыни. Затем в 1999 году профессор Мартин Шарп и его коллеги обнаружили бактерии, живущие под верхним ледником д'Аролла в Швейцарии. Казалось, что у ледников, как и у почвы или наших желудков, есть свое сообщество микробов, свой микробиом. С тех пор обнаружены микроорганизмы практически повсюду в ледниках, превратив то, что считалось стерильными пустошами, в живые экосистемы.

Фото: https://www.pexels.com/

Так что же делает вся эта ледниковая жизнь? Эти формы жизни могут быть невидимы невооруженным глазом, но они могут контролировать скорость таяния ледников и даже влиять на глобальный климат.

Микробиом ледника

Так же, как и люди, ледниковые микробы модифицируют свои дома. Когда ученые впервые увидели тающие края огромного ледяного покрова Гренландии, то это выглядело так, будто пыльная буря разбросала по льду огромное одеяло грязи. Позже команда исследователей обнаружила, что грязь включала обширные маты ледниковых водорослей. Эти микроскопические организмы, похожие на растения, содержат пигменты, которые помогают им собирать солнечные лучи и защищать их от резкого ультрафиолетового излучения. Покрывая поверхность тающего льда, они затемняют ее, гарантируя, что лед поглощает больше солнечного света, что приводит к его таянию. В западной Гренландии более 10% летнего таяния льда вызывается водорослями.

Опять же, как и люди, микробы извлекают вещи из окружающей среды, чтобы выжить. Темные глубины ледников – одна из самых сложных сред обитания на Земле. Микробы, называемые хемолитотрофами, что от греческого означает «пожиратели камня», выживают здесь без света и получают энергию от разрушения горных пород, высвобождая жизненно важные питательные вещества, такие как железо, фосфор и кремний, в талую воду.

Реки и айсберги несут эти питательные вещества в океан, где они поддерживают растительный фитопланктон – основу морских пищевых сетей, которые в конечном итоге питают целые экосистемы, от микроскопических животных до рыб и даже китов. Модели и спутниковые наблюдения показывают, что большая часть фотосинтеза в голодном по железу Южном океане может быть поддержана ржавыми айсбергами и талыми водами, которые содержат железо, разблокированное ледниковыми микробами. Недавние данные свидетельствуют о том, что нечто подобное происходит и у западной и восточной Гренландии.

Но ледниковые микробы также производят отходы, из которых больше всего беспокоит парниковый газ метан. Когда ледяные щиты разрастаются, они хоронят старые почвы и отложения, все источники углерода и строительные блоки для земной жизни. Мы думаем, что под ледяным покровом могут быть погребены тысячи миллиардов тонн углерода – потенциально больше, чем арктическая вечная мерзлота. Но кто может использовать его в голодном по кислороду брюхе ледяного покрова? Один из видов микробов, который процветает здесь – это метаноген (что означает «производитель метана»), который также процветает на свалках и рисовых полях.

Некоторое количество метана, производимого метаногенами, улетучивается с талыми водами, стекающими с краев ледяного покрова. Однако умение микробных сообществ состоит в том, что отходы одного микроба – это пища для другого. Мы, люди, могли бы многому у них научиться об утилизации. Некоторое количество метана под ледниками потребляется бактериями, называемыми метанотрофами (пожирателями метана), которые вырабатывают энергию, превращая ее в двуокись углерода. Они были обнаружены в гренландских ледниках, но в первую очередь в озере Уилланс под ледниковым щитом Западной Антарктики. Здесь у бактерий есть годы, чтобы поедать газ, и почти весь метан, производимый в озере, съедается – это хорошо для климата, поскольку углекислый газ в 80 раз менее эффективен как парниковый газ, если измерять его за два десятилетия.

Фото: https://depo.msu.ru/

Однако ученые не уверены, что это происходит везде. Реки с быстрым течением, выходящие из Гренландского ледникового щита, перенасыщены микробным метаном, потому что метанотрофам просто не хватает времени, чтобы приступить к работе. Смогут ли тающие ледники высвобождать хранящийся метан быстрее, чем эти бактерии могут его преобразовать? Ученые опасаются, что внутри толстых недр ледяных щитов могут быть огромные запасы метана. Холод и высокое давление здесь означают, что он может быть захвачен в своей твердой форме, гидрате метана (или клатрате), который стабилен, если лед не отступает и не истончается. Это случалось раньше и может повториться снова.

Пробуждение спящего гиганта

Несмотря на климатический кризис, сохраняющаяся жизнеспособность ледников удивляет. Поднимаясь к пологому краю ледника – пересекая его щебнистые лунные передние поля – может показаться, что приближаешься к остову огромного существа. Свидетельство того, что он последний раз поел, видно по массе желтовато-коричневых камней, гальки и валунов, разбросанных по его краям – дразнящая запись того, где он когда-то отдыхал, когда климат был более прохладным.

Когда подходишь ближе, улавливаешь звук ревущих талых вод ледника, когда они прорываются через ледяную пещеру, перемежающихся каскадом ударов, когда движущийся лед обрушивается в полые тающие каналы внизу. Ледяной ветер зловеще играет в ушах, как шепот зверя, предупреждая: «Теперь ты на моей земле». Это ощущение живости ледников меняет все. Местные микробы связывают эти огромные замороженные массы с углеродным циклом Земли, экосистемами и климатом. Как эти связи изменятся, если мы уберем холодные дома наших крошечных обитателей ледников? Эти существа могут быть микроскопическими, но влияние их индустрии распространяется на целые континенты и океаны.