A metánfogyasztó mikroorganizmusok nagyon fontos szerepet játszanak a Föld hőmérsékletének szabályozásában. A metán nagyon erős üvegházhatású gáz (a szén-dioxidnál tizenhatszor erősebb). A bolygó kialakulása óta nagyon fontos szerepet játszik a Föld éghajlatának alakulásában. Bármikor, amikor földgázt használunk, történjen ez a konyhai tűzhelyen vagy a grillezőn, metánt fogyasztunk.
Szivárgó metán
A Földön mindössze három forrás állítja elő természetes módon a metánt: a vulkánok, a felszín alatti kölcsönhatások a víz és a kőzetek között, valamint a mikrobák. Ezek közül a legnagyobb mennyiségért a mikrobák a felelősek, amelyeknek köszönhetően több száz gigatonna metán található a tengerfenék mélyén. Ha a tengerfenékről a metán elkezd szivárogni, a gáz túlnyomó részét a mikrobák már azelőtt elfogyasztják, hogy a gáz az óceán vizén keresztül fellebegve elérné a légkört. Az elmúlt évek során a kutatók egyre több metánt találtak a tengerfenék mélyén, azonban nagyon kevés jut ki a vízből a légkörbe.
Kép: canva
Hová tűnik a többi üvegházhatású gáz?
Jeffrey J. Marlow, a Harvard Egyetem Szervezettan és Evolúciós Biológia Intézetének volt posztdoktori kutatója és az ő kutatócsoportja felfedezte azokat a mikrobiális közösségeket, amelyek képesek gyorsan elfogyasztani a metánt, megakadályozva annak kiszabadulását a Föld légkörébe. Kutatásuk keretében hét geológiailag különböző tengerfenéki szivárgás helyéről gyűjtötték össze a metánt fogyasztó mikrobákat, és megvizsgálták őket. Legnagyobb meglepetésükre azt találták, hogy a karbonátos kőzetek adnak otthont a legnagyobb mennyiségben metánt fogyasztó mikrobiális közösségeknek.
Kapcsolódó bejegyzések
Metán szivárog a Jeges-tenger alól
Egy új felfedezés most azt vetíti előre, hogy nem csak az eddig is ismert permafroszt olvadása során, hanem a tenger alól is elkezd felszabadulni a metán.
A karbonátkőzetekben élő mikrobák úgy viselkednek, mint egy metánszűrő. A tudósok azt már régóta tudták, hogy a tengerfenéki üledékekben élő mikrobák fogyasztják a metánt. De az újdonság volt számukra, hogy ez miként kapcsolódik a karbonátkőzet lakhelyekhez.
Kép: canva
Karbonátkémények
A tengerfenéki karbonátos kőzetek gyakoriak, de egyes helyeken szokatlan, kéményszerű struktúrákat alkotnak. Ezek a kémények, amelyek elérhetik a 30–150 centiméteres magasságot, a tengerfenék mentén csoportokban találhatók, és kis erdőkre emlékeztetnek. Sok más kőzettípustól eltérően a karbonátosak porózusak, és olyan csatornákat hoznak létre, amelyek otthont adnak a metánfogyasztó mikrobák igen nagy közösségének. A porózusságnak köszönhetően ezek a mikrobák sokkal nagyobb sűrűségben találhatók a kőzetekben, mint az üledékben.
Kép: canva
A tudósok a kutatás során azt vizsgálták, hogy a karbonátokban élő mikrobák milyen gyorsan fogyasztják el a metánt a föld alatti üledékmikrobákhoz képest. Arra a felfedezésre jutottak, hogy a karbonátkőzetekben élő mikrobák 50-szer gyorsabban „falják fel” a metánt, mint a talajban élő társaik. A szakemberek számára is meglepő eredmény volt az ötvenszeres arány.
A kutatócsoport arra a következtetésre jutott, hogy a karbonátkőzet kürtők ideális otthont teremtenek a mikrobáknak, így azok képesek nagyon nagy mennyiségű metánt elfogyasztani. A kémények úgy jönnek létre, hogy a felszín alól kiáramló folyadékban lévő metán egy részét a mikrobák hidrogénkarbonáttá alakítják, amely aztán karbonátos kőzetként kicsapódik a tengervízből. Az azonban még mindig rejtély, honnan származik ez a folyadék és a benne lévő metángáz.
A karbonátkémények metánellátottsága a lyukacsos, porózus szerkezetüknek köszönhetően jobb, mint az üledéké. Ennek köszönhetően az előbbi csatornái folyamatosan friss metánnal és más tápanyagokkal etetik a mikrobákat, ami lehetővé teszi számukra a gyorsabb gázfogyasztást. Ezzel szemben az üledékben a metánellátás gyakran korlátozott, mivel a gáz kénytelen az ásványi szemcsék közötti kisebb, kanyargós csatornákon keresztül utat törni magának.
Kapcsolódó bejegyzések
Ha jól csináljuk, gyermekeink élete már a globális lehűlésről szólhat
2022-ben új rekordot ért el a klímaváltozás fő felelősének tartott emberi eredetű szén-dioxid-kibocsátás, de a növekedés kisebb volt a vártnál, az évtized közepétől pedig tartós csökkenésbe válthat a trend, vagyis továbbra is elérhetőnek tűnik a 1,5 °C-os klímacél.
A pirit mint elektromos vezető
De nem ez volt az egyetlen meglepő felfedezés. Néhány esetben a metánmajszoló mikrobákat pirit veszi körül, a vas-diszulfid nevű ásvány, amely képes vezetni az elektromos áramot. A magas metánfogyasztás egyik lehetséges magyarázata, hogy a pirit elektromos vezetőként működik, így oda-vissza továbbítja az elektronokat, lehetővé téve a mikrobák számára a gyors anyagcserét és metánfogyasztást.
Amikor a mikrobák működnek, akkor vagy építőelemeket – például szenet vagy nitrogént – cserélnek, vagy pedig energiát. Utóbbi elektronok segítségével történhet. A kőzetekben elszórtan található pirit segíthet abban, hogy az elektroncsere gyorsabban lejátszódjon.
Kép: canva
Tervek
A kutatók a jövőben azt szeretnék megérteni, hogy a karbonátok szerkezete, a pirit elektromos vezetőképessége, valamint a folyadékáramlás és a sűrű mikrobiális közösség hogyan járulhattak hozzá ahhoz, hogy a metánszivárgásoknál vizsgált karbonátos kőzetek minden helyen metánevő mikrobákat tartalmaztak.
Először meg kell érteniük, hogyan tartják fenn ezek a mikrobák az anyagcseréjüket akár egy karbonátkőzet kürtőben, akár az üledékben. Amint ez világossá válik a kutatók számára, akkor jöhet a következő kérdés: miként lehet alkalmazni ezeket az anaerob metánfogyasztó mikrobákat más helyzetekben, miként segítenek a klímaváltozásban vagy a metánszivárgással járó hulladéklerakókban.
Kiemelt kép: canva
