Гидротермальные источники на дне океана высвобождают углекислый газ возрастом в миллионы лет. Этот древний углерод поступает из недр Земли — либо из мантии, либо образуется при нагревании или трансформации горных пород с карбонатными минералами (например, известняком) в геологически активных зонах. Такие процессы чаще всего происходят там, где тектонические плиты сходятся или расходятся и горячий материал нагревает морское дно. При этом судьба этого углерода после попадания в море остается в значительной степени неясной.
Ученые из Центра морских экологических наук, Национального университета Сунь Ятсена и тайваньских НИИ исследовали гидротермальные источники у острова Куэйшаньтао (Тайвань) на глубине около десяти метров. Они проследили путь древнего радиоуглерода (¹⁴C) из источников через морскую экосистему, в том числе его поглощение живыми организмами.
Исследователи использовали отсутствие ¹⁴C как природный маркер: этот изотоп есть в современном углероде, но отсутствует в древнем, отделенном от атмосферы тысячелетия назад. Благодаря этому различию ученым удалось четко отследить перемещение гидротермального углерода по всей пищевой цепи — вплоть до высших организмов.
Предыдущие исследования показали, что бактерии в гидротермальных источниках используют восстановительный цикл трикарбоновых кислот (rTCA) — энергоэффективный путь включения углекислого газа в биомассу даже в экстремальных условиях. Новое исследование выявило: углерод из источников составляет до 30% биомассы этих бактерий и передается по пищевой цепи. Например, крабы, питающиеся такими микробами, накапливают древний углерод — из‑за этого их ткани выглядят заметно старше реального возраста.
Ученые получили эти результаты, объединив анализ специфических бактериальных маркеров («жирных кислот») с радиоуглеродным анализом.
С помощью изотопов водорода ученые выяснили, что гидротермальный углерод усваивается не только через хемосинтез (без солнечного света, за счет химических веществ из недр Земли), но и через фотосинтез — им пользуются организмы, обитающие вдали от источников.
При этом лишь небольшая часть высвобождаемого углерода остается в местной экосистеме: большая часть углекислого газа распределяется в океане или улетучивается в атмосферу. Выбросы других компонентов из гидротермальных источников (например, растворенного органического углерода и микроэлементов) могут влиять на биогеохимию океанов — их планируют изучить в новых проектах.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что ученые представили самый глубокий арктический источник газовых гидратов.
