Під арктичною кригою знайшли бактерії, що поглинають азот. Вони можуть сповільнити танення льоду

Під арктичною кригою знайшли бактерії, здатні поглинати азот із повітря та робити його доступним для інших організмів, хоча раніше їхнє проживання в таких екстремальних умовах вважали неможливим. Ці бактерії можуть сприяти росту водоростей в арктичних морях, які поглинатимуть вуглекислий газ із повітря та сповільнюватимуть танення льоду. Це свідчить про необхідність включення арктичних бактерій у сучасні моделі для передбачення змін клімату. Дослідження опублікували в журналі Communications Earth & Environment.

Танення криги на межі льодовика, де найактивніше розмножуються бактерії, здатні фіксувати азот із повітря. Unsplash

Чим незвичні арктичні бактерії?

Азот є одним з основних елементів, з яких складаються органічні сполуки, але більшість живих організмів може поглинати його лише у формі аміаку чи інших подібних сполук. При цьому існує цілий ряд бактерій, які здатні поглинати азот із повітря, у якому його аж 78 відсотків, для засвоєння іншими організмами. Ці бактерії називають азотфіксуючими та вони є важливою ланкою харчових ланцюгів по всьому світу.

Такі бактерії, наприклад, утворюють симбіоз з рослинами родини бобових, завдяки чому ті можуть утворювати більше білка, основою якого є азотвмісні амінокислоти. Однак досі науковці вважали, що азотфіксуючі бактерії в океані трапляються лише в теплих тропічних регіонах. Щоб вивчити, як організми в арктичному кліматі отримують сполуки азоту, європейські науковці на чолі з фахівцями з Університету Ліннея провели дослідження зразків арктичних вод.

Що дізналися про азотфіксуючі бактерії в Арктиці?

Науковці досліджували зразки води з двох частин Північного Льодовитого океану: центральної, вкритої багаторічними шарами льоду, та євразійської, вкритої льодом, який починає танути. Вони проаналізували зразки з п’яти станцій у центральній частині океану та семи станцій у євразійській у пошуках ізотопів азоту, які вказували б на його поглинання з повітря.

Як з’ясували науковці, поглинання азоту з повітря відбувалося в усіх досліджених частинах Північного Льодовитого океану: від відкритих вод до вкритих багаторічним льодом ділянок. Однак найвищими були показники поглинання на межі льодовика в місцях танення криги, де також активно розмножувалися крихітні водорості, звані фітопланктоном.

Схема поглинання азоту бактеріями в різних частинах Північного Льодовитого океану: під кригою ріст бактерій обмежений нестачею розчиненого у воді вуглекислого газу, у відкритому океані — нестачею фосфору, а на межі танення льодовика бактерії активно ростуть разом із фітопланктоном. von Friesen et al. / Communications Earth & Environment, 2025

Як вважають науковці, фітопланктон отримував доступний для поглинання азот від діазотрофних бактерій — здатних до поглинання молекулярного азоту, але нездатних до фотосинтезу. Цим же пояснюють зменшення поглинання азоту у відкритому океані, де ріст бактерій обмежений нестачею потрібного їм фосфору, і під кригою, де цей ріст обмежений нестачею вуглекислого газу, хоча науковці поки не знають, для чого азотфіксуючим бактеріям вуглекислий газ.

Як відкриття азотфіксуючих бактерій в Арктиці змінить уявлення про зміни клімату в регіоні?

Упродовж дослідження науковці помітили тісний зв’язок між азотфіксуючими бактеріями та фітопланктоном: водорості активно розмножувалися у регіонах високого поглинання азоту з повітря, а азотфіксуючі бактерії були менш активними в регіонах, де не зростав фітопланктон. Тож дослідники припускають, що танення льоду в Арктиці спричинить спалах росту азотфіксуючих бактерій, а ті, своєю чергою, посприяють росту фітопланктону. Завдяки цьому збільшиться захоплення парникових газів з атмосфери, що може сповільнити потепління в регіоні.

Однак поки взаємодія між азотфіксуючими бактеріями та фітопланктоном до кінця не вивчена, дослідники не можуть бути певними, що якийсь невідомий досі механізм не змінить цю взаємодію таким чином, що це лише посприяє таненню льоду.

Як морські водорості впливають на клімат і навпаки

☁️ У морських бактерій і мікроскопічних водоростей виявили здатність синтезувати сполуку, що сприяє утворенню хмар і, відповідно, охолодженню планети.

🫠 Однак, на поверхні льодовиків водорості можуть навпаки зменшувати їхню здатність відбивати сонячне світло та пришвидшувати танення — і мінеральний пил приваблює водорості саме на кригу.

🤯 А от потепління океану виявилося здатним порушувати взаємовигідні стосунки між водоростями й одноклітинними інфузоріями, які мають значний внесок в океанічний фотосинтез.