Внутри климатической системы процессы и взаимодействия настолько разнообразны, насколько они различны. Эта сложность отчасти объясняется весьма неоднородным характером рассматриваемой системы. То есть, состоящие из компонентов с сильно дифференцированными свойствами.
Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, иллюстрирует это весьма взаимосвязанное измерение. Точнее, это ставит вопрос о влиянии бактериального метаболизма на эмиссию частиц серы из океана в атмосферу. Кроме того, в статье отмечается тесная связь, существующая между этими сбросами и образованием низких облаков в океанических районах.
Бактерии: морские биохимические циклы…
Распространяясь в океане, изученные бактерии питаются сероорганическим соединением под названием DMSP — сокращение от диметилсульфониопропионата. В частности, это происходит из фитопланктона, который производит более миллиарда тонн в год. «DMSP удовлетворяет 95% потребности серных бактерий в сере и 15% их потребности в углероде», — говорит Черри Гао, ведущий автор исследования.
Важно отметить, что микроорганизмы могут превращать это соединение в эффективную биомассу с помощью двух различных механизмов. Первый метаболический путь приводит к потреблению углерода и серы, содержащихся в DMSP. С другой стороны , второй приводит к потреблению углерода, но к выбросу диметилсульфида (DMS) в атмосферу.
…к глобальному облачному покрову
Однако частицы DMS действуют как конденсационные ядра, вокруг которых имеет тенденцию конденсироваться водяной пар. Поэтому модуляция потока диметилсульфида из океана в атмосферу имеет тенденцию влиять на свойства низких облаков. Которые играют решающую роль для климата Земли. Увеличение stratocumulus, например, будет иметь охлаждающее воздействие через более сильное отражение солнечного излучения.
До сих пор ученые не понимали, что определяет метаболические пути, по которым движутся бактерии. Проведя лабораторные исследования рода Ruegeria, исследователи смогли пролить свет на этот вопрос. В частности, оказалось, что при низком уровне DMSP первый путь был предпочтительным. И наоборот, с высоким уровнем DMSP — больше, чем несколько микромолей.
Поскольку морская вода имеет среднее содержание DMSP порядка наномолей, доминирующим метаболическим процессом является тот, который происходит за счет потребления углерода и серы. И поэтому отсутствует отторжение диметилсульфида. Тем не менее локально, вблизи взрыва фитопланктона, DMSP концентрация составляет несколько порядков выше, чем его среднее значение. Фактически, второй путь является предпочтительным, и бактерии выпускают DMS в атмосферу.
«Таким образом, степень образования облаков может в конечном итоге зависеть от деталей взаимодействия между микроводорослями (фитопланктоном) и морскими бактериями», — сказал Роман Стокер, соавтор статьи. Это важное открытие, которое, тем не менее, необходимо будет более точно оценить в будущей работе.