Сегодня - 25.09.2020

Российские учёные узнали, что происходит с метаном под деревьями

24 декабря 2012

 

Что синтезируют одни микробы, то потребляют другие. Бактерии, живущие в донных отложениях болот и рисовых полей или в кишечнике жвачных животных, постоянно выделяют в атмосферу метан – один из основных парниковых газов, а метанотрофные бактерии лесных почв его окисляют. Окислительную активность метанотрофов подавляют соединения азота, если они присутствуют в почве в больших концентрациях. Группа учёных из России и Германии впервые показала, что и эффективность бактериального окисления метана, и степень влияния азота на этот процесс зависят от того, какие породы деревьев растут в лесу.

Делянка Института леса им. В.Н.Сукачёва

Метан (CH4) участвует в создании парникового эффекта, это второй по значению парниковый газ. Учёные, естественно, ищут способы минимизировать его влияние. Специалисты Института леса им. В.Н. Сукачёва СО РАН, Сибирского федерального университета, МГУ им. М.В. Ломоносова и Института земной микробиологии общества Макса Планка (Марбург, Германия) не первый год проводят эксперименты, в которых выясняют роль отдельных природных факторов в связывании метана.

В сфере их внимания – почвенные микроорганизмы, ежегодно удаляющие из атмосферы около 30 миллионов тонн парникового газа, что составляет 6–10% от его ежегодного стока (исчезновения). Метан легко проникает в структурированную лесную почву, к местам, заселённым метанотрофами. Как давно известно микробиологам, потребление CH4 этими организмами в лесных почвах зависит от содержания азота: если его много, активность бактерий падает. Между тем азотное загрязнение, вызванное промышленными выбросами и потеплением климата, становится всё ощутимее. И вопрос о влиянии азота на фиксацию метана в разных лесных почвах в этой связи всё больше волнует исследователей.

В 1971–1972 годах сотрудники лаборатории почвоведения Института леса СО РАН заложили экспериментальный участок в 50 километрах северо-западнее Красноярска. На площадках в 2400 квадратных метров они посадили ель, сосну, кедр, осину, берёзу и лиственницу, т.е. практически все основные лесообразующие породы Сибири. На этих участках учёные уже много лет исследуют процессы выделения и связывания парниковых газов. В 2006 году старший научный сотрудника Института леса им. В.Н. Сукачёва СО РАН доктор биологических наук Олег Меняйло вместе с коллегами из Германии показал, что древесные породы влияют на активность окисления CH4 в почве: самая высокая активность отмечена под лиственницами, а самая низкая – в ельнике. Теперь же российские и немецкие исследователи проверили, как на активность окисления атмосферного метана влияют разные концентрации нитрата и солей аммония под четырьмя древесными породами.

Учёные взяли образцы почв из-под ели обыкновенной, лиственницы, осины и берёзы. Почва всюду одинаковая – серая лесная. Образцы инкубировали в присутствии CH4 и сульфата аммония или нитрата калия в разных концентрациях. Спустя трое суток исследователи определяли степень окисления метана в разных условиях. Исследователи впервые установили, что соли аммония подавляют скорость потребления CH4 сильнее, чем нитраты, которые в низких концентрациях даже стимулируют активность метанотрофов. Самое же интересное заключается в том, что ингибирующий эффект соединений азота зависит от породы деревьев, из-под которых взята почва. Наименьший эффект наблюдается в почве под елью, наибольший при той же концентрации – под берёзой. При концентрации солей аммония 500 мг/кг активность окисления CH4 в березняке уменьшалась на две трети.

Как раньше установил Олег Меняйло с соавторами, видовой состав метанотрофов на всех лесных участках одинаков. Но древесные породы влияют на многие процессы в почве, особенно на связывание и минерализацию азота. Микроорганизмы, обитающие под хвойными породами, связывают азот очень быстро, поэтому его соединения не накапливаются в почве. «Возможно, что различия в скоростях иммобилизации минеральных форм азота в почвах под разными древесными породами обусловливают неодинаковое влияние добавления азота на активность метанотрофов», – говорит Олег Меняйло.

Азотное загрязнение атмосферы постоянно растёт из-за промышленных выбросов и климатических изменений. Подавляя способность почвенных микроорганизмов связывать метан, оно усиливает парниковый эффект. Однако, оценивая последствия азотного загрязнения почвы, необходимо учитывать преобладающие древесные породы и основную форму азотистого соединения.

Работу исследователей поддержали РФФИ, Минобрнауки России, Американский фонд гражданских исследований и развития (CRDF) и Фонд им. Александра фон Гумбольдта.

Источник: STRF, Елена Резник

 

Голосов еще нет
Поделись с друзьями: 

Система Orphus