Термиты и метан: недооценённая климатическая сила
Когда речь заходит о животных и изменении климата, обычно вспоминают крупный рогатый скот. Но есть другая группа животных, которая в сумме по меньшей мере столь же значима для глобальных выбросов метана — и они крошечные, почти невидимые и присутствуют почти повсюду в мире: термиты. Оценки предполагают, что около 50 триллионов термитов на Земле вместе производят несколько миллионов тонн метана в год.
Как термиты переваривают целлюлозу
Термиты питаются почти исключительно древесиной, травой, листьями и другими богатыми целлюлозой растительными материалами — веществами, которые для большинства других животных в основном неперевариваемы. Их успех держится на высокоспециализированном пищеварительном сообществе в задней кишке: сложной экосистеме из бактерий, простейших (у низших термитов) и метанобразующих архей. Эти микроорганизмы расщепляют целлюлозу анаэробно — то есть без кислорода. Анаэробная ферментация производит водород, CO₂ и метан как побочные продукты. Археи используют водород и CO₂ для синтеза метана — процесс, называемый метаногенезом. Образующийся метан в основном высвобождается в окружающую среду через кутикулу термита, выводится через кишечный канал или удерживается внутри термитника и позже высвобождается диффузией.
Цифры: сколько это метана?
Оценки глобального производства метана термитами заметно варьируют — в зависимости от модели и метода измерения они колеблются от 2 до 22 миллионов тонн CH₄ в год. Чаще всего цитируется цифра около 11 миллионов тонн ежегодно — примерно 4 процента всех природных выбросов метана в мире. Для сравнения: мировое животноводство производит около 115 миллионов тонн метана в год — примерно в десять раз больше. Термиты, таким образом, значимы, но не крупнейший животный источник метана. Что делает их особенными: они естественный компонент многих экосистем, их выбросы не вызваны вмешательством человека — и одновременно они играют решающую роль в круговороте питательных веществ в тропических лесах.
Где термиты наиболее активны
Производство метана термитами распределено географически очень неравномерно. Тропические и субтропические регионы — особенно леса Центральной Африки, Юго-Восточной Азии и Южной Америки, а также африканские саванны — несут наибольшую плотность термитов и потому крупнейшие источники выбросов. Одна колония термитов может состоять из нескольких миллионов особей. Большой термитник может работать как метановая «труба»: пористая структура термитника позволяет газу медленно диффундировать наружу. Измерения у термитников в Бразилии и Австралии обнаружили концентрации метана внутри более чем в тысячу раз выше, чем в наружном воздухе.
Изменение климата меняет уравнение
Малозаметное следствие изменения климата: термиты выигрывают от роста температур. Их активность и плотность популяции растут с повышением температуры окружающей среды. Модели предсказывают, что биомасса термитов в тропических регионах к 2100 году может вырасти до 40 процентов — что соответственно увеличило бы выбросы метана. Одновременно термиты продвигаются из-за потепления в регионы, ранее для них непригодные. Это пример положительной обратной связи в климатической системе: потепление → больше термитов → больше метана → дальнейшее потепление.
А вы знали?
- На Земле, по оценкам, 50 триллионов термитов — это примерно 6250 термитов на человека.
- Одна колония термитов может состоять из нескольких миллионов особей.
- Термиты ответственны примерно за 4 % природных выбросов метана в мире.
- Изменение климата благоприятствует термитам: рост температур увеличивает их плотность популяции и тем самым выработку метана.
Интересный факт
Термитники — примечательные «кондиционеры»: они регулируют температуру и влажность внутри почти независимо от наружной температуры. Термитник в африканской саванне может поддерживать постоянные 30 °C внутри при наружной температуре 40 °C. Архитекторы изучают эти структуры как модели энергоэффективных зданий — концепция, известная как «биомимикрия».
Источники
- Sanderson, M.G. (1996). Biomass of termites and their emissions of methane and carbon dioxide. Global Biogeochemical Cycles, 10(4), 543–557.
- Brune, A. (2018). Methanogenesis in the digestive tracts of insects. Advances in Microbial Physiology, 74.
- Zimmermann, P.R. et al. (1982). Termites: a potentially large source of atmospheric methane, carbon dioxide, and molecular hydrogen. Science, 218(4572), 563–565.
- Eggleton, P. et al. (2020). The state of the world's insects. Annual Review of Environment and Resources, 45.