Лабораторные тесты показывают, что самые разные растения могут регулярно делать то, что ученые ранее считали невозможным, - производить метан в значительных количествах.
Метан, как и углекислый газ, задерживает тепло в атмосфере Земли. Ученые десятилетиями изучали естественные источники метана, но не считали растения производителями, отмечает Франк Кепплер, геохимик из Института ядерной физики им. Макса Планка в Гейдельберге, Германия. Ранее признанные источники метана включают действие бактерий в пищеварительной системе жвачных животных, таких как коровы, и в насыщенных почвах болот и рисовых полей.
Теперь Кеплер и его коллеги обнаружили, что растения, от трав до деревьев, также могут быть источниками парниковых газов. «Это действительно удивительно», - говорит Кеплер, поскольку большинство ученых полагали, что для производства метана требуется бескислородная среда.
В своих экспериментах команда Кеплера тщательно изучала газообразные выбросы различных растений и их остатков при нормальной концентрации кислорода в атмосфере. Грамм высушенного растительного материала, такого как опавшие листья, выделял до 3 нанограммов метана в час при температуре около 30°C. Каждое повышение температуры на 10°C выше этой температуры, вплоть до 70°C, приводило к удвоению уровня выбросов.
Живые растения, растущие при нормальной температуре, производят еще большее количество метана, до 370 нг на грамм растительной ткани в час. Выбросы метана увеличились более чем в три раза, когда растения, как живые, так и мертвые, подвергались воздействию солнечного света.
Эксперименты команды проводились в герметичных камерах с хорошо насыщенной кислородом атмосферой, поэтому маловероятно, что бактерии, которые процветают без кислорода, производили метан, говорит Кеплер. Эксперименты с растениями, выращенными в воде, а не в почве, также привели к выбросу метана, что является еще одним убедительным признаком того, что газ исходил от растений, а не от почвенных микробов.
Исходя из своих данных, исследователи подсчитали, что растения в мире производят более 150 миллионов метрических тонн метана каждый год, или около 20 процентов того, что обычно попадает в атмосферу. Они сообщают о своих выводах в журнале Nature от 12 января.
«Это какая-то довольно странная химия», - говорит Дэвид С. Лоу, атмосферный химик из Национального института водных и атмосферных исследований в Веллингтоне, Новая Зеландия. Одна из причин, по которой ученые не рассматривали растения в качестве источника газа, заключается в том, что законы термодинамики не благоприятствуют образованию метана в среде, богатой кислородом. Однако Лоу отмечает, что многие растения производят летучие углеводороды, которые способствуют образованию дымки и смога (SN: 7 декабря 2002 г., стр. 360: доступно для подписчиков на Solving Hazy Mysteries).
Новое открытие - «интересное наблюдение», - говорит Дженнифер И. Кинг, биогеохимик из Миннесотского университета в Сент-Поле. Поскольку некоторые типы почвенных микробов потребляют метан, они могут препятствовать попаданию растительного метана в атмосферу. Она отмечает, что для оценки влияния растений потребуются полевые испытания.
Результаты группы Кеплера могут частично объяснить большие метановые шлейфы, недавно наблюдаемые над некоторыми тропическими лесами спутниками на околоземной орбите, говорит Джон Б. Миллер, атмосферный ученый из Лаборатории исследования системы Земли в Боулдере, штат Колорадо., Хотя такие шлейфы неудивительны в сезон дождей, когда почвенные микробы, производящие метан, наиболее активны, они появляются и в сухой сезон.
Новые результаты, вероятно, побудят исследователей пересмотреть свои модели того, где и как образуется метан, а также свои интерпретации концентраций газа, измеренных в древних ледяных кернах.«Это большое дело, если это реально», - говорит Стэнли С. Тайлер, атмосферный химик из Калифорнийского университета в Ирвине.