Учёные уже давно знали, что закись азота — один из самых опасных парниковых газов, но новое международное исследование показало: значительная часть его выбросов исходит не от промышленности, а от самой природы — от микроскопической жизни в океане.
Команда швейцарских и зарубежных океанологов установила, что морские микробы производят этот газ даже в тех местах, где ранее считалось невозможным — в водах, богатых кислородом. Это открытие заставляет пересмотреть наше понимание того, как океаны участвуют в изменении климата.
"Выбросы этого почти забытого парникового газа имеют решающее значение для глобального климата", — отметила доктор Клаудия Фрей.
Закись азота (N₂O) — бесцветный газ с лёгким сладковатым запахом, известный также как "веселящий газ". Однако в климатическом контексте его влияние далеко не безобидно.
Парниковый эффект: по данным Межправительственной группы экспертов по изменению климата (IPCC), N₂O удерживает тепло примерно в 273 раза эффективнее углекислого газа (CO₂).
Разрушение озона: при взаимодействии с солнечным излучением он участвует в реакциях, ослабляющих озоновый слой.
Долговечность: молекулы закиси азота сохраняются в атмосфере более 120 лет, что делает его одним из самых устойчивых парниковых газов.
Таким образом, этот газ связывает две глобальные экологические проблемы — потепление и истончение озонового слоя — в одном химическом процессе.
До недавнего времени считалось, что микробы, производящие закись азота, активны лишь в так называемых зонах минимального содержания кислорода (OMZ) - районах у берегов Калифорнии, Перу и Мексики, где вода бедна кислородом.
Именно здесь миллионы микроорганизмов участвуют в цикле азота, превращая нитраты в газообразные формы — от нитрита до N₂O и далее до безопасного азота (N₂). Этот процесс известен как денитрификация и обычно происходит при дефиците кислорода.
Однако исследование, опубликованное швейцарскими учёными, показало: даже в слоях океана, где кислорода достаточно, микробы продолжают выделять закись азота.
| Показатель | Ранее считалось | Новые данные |
| Условия образования N₂O | Только при низком содержании кислорода | Возможно даже при его избытке |
| Основные зоны активности | Зоны минимального кислорода (OMZ) | Любые богатые органикой участки океана |
| Источник органики | Остатки планктона | Свежее вещество, богатое углеродом |
| Экологическое значение | Локальные процессы | Глобальное влияние на климат |
Мониторинг океанических зон. Необходимо учитывать не только OMZ, но и слои с умеренным содержанием кислорода.
Использование микробиомного анализа. Методы генетического секвенирования помогают определить активность конкретных видов бактерий.
Сбор свежих проб органики. Анализ частиц фитопланктона позволяет выявить зоны повышенной микробной активности.
Обновление климатических моделей. Учёт данных о микробах позволит точнее прогнозировать выбросы парниковых газов.
Ошибка: считать, что только промышленные источники ответственны за выбросы N₂O.
Последствие: недооценка естественных факторов потепления.
Альтернатива: учитывать микробные процессы в климатических расчётах.
Ошибка: игнорировать роль кислородных зон океана.
Последствие: искажение модели распределения газов.
Альтернатива: включить в наблюдения верхние, богатые кислородом слои.
Ошибка: предполагать равномерное образование N₂O.
Последствие: недооценка "всплесков" выбросов.
Альтернатива: фиксировать динамику микробной активности в разные периоды года.
А что если микробы океанов выделяют больше закиси азота, чем предполагалось ранее? Тогда вклад океанов в парниковый эффект может оказаться сопоставим с выбросами промышленности. Это открывает новый аспект в борьбе с изменением климата: важно не только сокращать техногенные выбросы, но и понимать, как естественные биохимические процессы усиливают глобальное потепление.
| Аспект | Плюсы | Минусы |
| Научная значимость | Позволяет уточнить модели климата | Требует пересмотра существующих оценок выбросов |
| Экологический эффект | Раскрывает скрытые источники N₂O | Увеличивает масштаб проблемы |
| Технологическая перспектива | Возможность разработки биоконтроля микробов | Пока нет инструментов воздействия |
Что делает закись азота особенно опасной?
Она удерживает тепло в сотни раз эффективнее CO₂ и разлагается в атмосфере очень медленно.
Почему микробы продолжают выделять газ даже при наличии кислорода?
Свежая органика повышает устойчивость микробов к кислороду и позволяет им сохранять активность.
Можно ли контролировать эти процессы?
На данном этапе нет прямых способов регулирования, но данные помогут точнее прогнозировать климатические изменения.
Миф: только человек создаёт парниковые газы.
Правда: часть выбросов происходит естественным путём — через биохимические процессы в океане.
Миф: микробы прекращают активность при высоком содержании кислорода.
Правда: новые исследования показали, что некоторые виды адаптируются и продолжают выработку N₂O.
Миф: закись азота безопасна в малых дозах.
Правда: даже небольшие концентрации имеют сильный парниковый эффект при накоплении.
Закись азота была открыта в XVIII веке британским химиком Джозефом Пристли, а позднее использовалась в медицине как анестетик. Однако лишь в XX веке учёные осознали её климатическую роль. Первые измерения атмосферных концентраций показали стабильный рост с начала индустриальной эпохи. Сегодня, благодаря морским исследованиям, стало ясно: вклад природы в этот процесс недооценивался десятилетиями.
Закись азота удерживает тепло в 273 раза эффективнее CO₂, и её концентрация в атмосфере растёт ежегодно.
Морские микробы производят до 25% всех природных выбросов N₂O.
Даже небольшой всплеск активности фитопланктона способен увеличить уровень газа в океанических слоях в десятки раз.