Малоизвестные микроорганизмы могут предсказать переломный момент изменения климата

Обитающие в озерах и реках по всему миру одноклеточные существа, например, инфузории Paramecium bursaria, или океанические водоросли, такие как динофлагелляты — миксотрофы, то есть организмы, способные сочетать одновременно различные типы питания. Они могут как есть, выделяя углекислый газ, так и фотосинтезировать, поглощая его. Подобные организмы не учитываются в большинстве климатических моделей, однако они играют важную роль в регулировании климата, считают ученые.

Используя компьютерное моделирование, американские исследователи из Университета Дьюка и Калифорнийского университета в Санта-Барбаре продемонстрировали, что значительная часть океанического планктона, наряду с многочисленными одноклеточными организмами, населяющими озера, торфяники и другие экосистемы, может достичь критической точки – вместо того, чтобы поглощать углекислый газ, начать делать наоборот. И это изменение зависит от того, как метаболизм этих организмов реагирует на потепление. Исследователи считают, что отслеживая численность миксотрофов, можно было бы предсказать переломный момент в изменении климата планеты. Результаты научного труда опубликованы в журнале Functional Ecology .

По мнению ученых, миксотрофы подобны «переключателям», которые могут либо помочь уменьшить изменение климата, либо усугубить его. Математическая модель показала, как такие организмы могут переключаться между различными режимами метаболизма в зависимости от того, как меняется температура окружающей среды. Исследователи запускали ее, используя диапазон температур от 19°C до 23°C, и пришли к выводу, что чем теплее становится, тем больше миксотрофы полагаются на поедание пищи, а не на ее производство посредством фотосинтеза.

И таким образом можно отследить, как эти организмы достигают критической точки — порога, за которым они внезапно переключаются с поглотителя углерода на его источник, оказывая эффект нагревания, а не охлаждения. Такие переломные моменты будут более резкими и менее обратимыми в сочетании с повышенным уровнем питательных веществ: сбросы из очистных сооружений, смешанных с химическими удобрениями и отходами животноводства, могут поставлять питательные вещества, такие как нитраты и фосфаты, в озера, ручьи и прибрежные воды. Исследователи считают, что для предсказания времени наступления критического момента необходимо следить за изменениями численности миксотрофов, так как перед этим моментом их численность внезапно начинает сильно колебаться. Таким образом, миксотрофы могут действовать как предупреждающие индикаторы критического изменения экосистем при потеплении.