Войти
Метан Аэробное производство метана - потенциальный биологический путь для атмосферного получение метана (CH 4) в кислородсодержащих условиях. Существование этого пути было впервые теоретизировано в 2006 году. Хотя существенные доказательства предполагают существование этого пути, он остается малоизученным, а его существование является спорным. Встречающийся в природе метан в основном вырабатывается в процессе метаногенеза, формы анаэробного дыхания, используемого микроорганизмами в качестве источника энергии. Метаногенез обычно происходит только в бескислородных условиях. Напротив, считается, что аэробное образование метана происходит в насыщенной кислородом среде в условиях, близких к окружающим условиям. Процесс включает немикробное образование метана из наземных растений. Температура и ультрафиолет считаются ключевыми факторами в этом процессе. Метан также может производиться в аэробных условиях в приповерхностных водах океана, процесс, который, вероятно, включает разложение метилфосфоната.
Глобальное распределение метана в атмосфере В 2005 году Frankenberg et al. опубликовали результаты глобального исследования распределения метана, в котором они использовали космическую абсорбционную спектроскопию в ближней инфракрасной области. Исследование выявило значительно повышенные отношения смеси CH 4 в тропических регионах над вечнозелеными лесами. Данные указывают на дополнительный тропический источник 30-40 Тг за период исследования (август – ноябрь). Этот вклад невозможно адекватно объяснить в рамках принятого в настоящее время глобального бюджета в размере CH 4. Эти данные побудили Keppler et al. провести свое исследование, чтобы изучить возможность образования метана растительным материалом. Их исследование включало эксперименты по инкубации в стеклянных флаконах с отделившимися листьями и эксперименты в камере из оргстекла с интактными растениями. В обоих случаях материал герметизировали в контролируемой среде с воздухом, свободным от CH 4, для анализа образования CH 4. Поскольку испытания проводились в аэробных условиях, маловероятно, что любой продуцируемый CH 4 будет связан с метаногенными бактериями. Эта возможность была дополнительно исключена путем измерения продукции CH 4 тканью листа, стерилизованной γ-излучением. Они предположили, что «структурный компонент пектин играет важную роль в образовании in situ CH 4 в растениях», но не смогли идентифицировать химический механизм для этого производства CH 4.
Wang et al. (2008) обнаружили, что выбросы метана сильно различаются в зависимости от видов растений, отметив, что кустарниковые виды с гораздо большей вероятностью производят метан, чем травянистые виды. Они также отметили, что среди тестируемых травянистых видов те, которые выделяли метан, испускали его из стеблей, но не из отдельных листьев, в то время как виды кустарников обычно выделяли более высокие концентрации метана из отдельных листьев. Последующее исследование Keppler et al. подтвердили свои более ранние выводы и обнаружили «однозначное изотоп свидетельство того, что метоксильные группы пектина могут действовать как источник атмосферного CH 4 в аэробных условиях», но снова потерпели неудачу определить химический механизм.
Keppler et al. наблюдали, что высвобождение CH 4 было «очень чувствительным к температуре - концентрации примерно удваивались с каждым повышением на 10 ° C в диапазоне 30–70 ° C, что указывает на неферментный, а не на фермент <2.>-опосредованный процесс ». Они также отметили, что «было обнаружено, что интенсивность выбросов резко возрастает в 3-5 раз (до 870 нг на грамм (сухой вес) ч), когда камеры подвергаются воздействию естественного солнечного света». Vigano et al. обнаружили, что «излучение от УФ-излучения почти мгновенно, что указывает на прямой фотохимический процесс ".
Кепплер и др. рассчитали« первую оценку »для вновь установленного CH 4 источник. Их расчеты основывались на общих предположениях, которые, как они признали, не учитывали "сложность наземных экосистем ". По их оценкам, выброс метана живой растительностью находится в диапазоне 62–236 Тг в год (в среднем 149 Тг / год), причем основной вклад приходится на тропические леса и луга. Они считали, что «обнаружение дополнительного источника такой величины, примерно 10-30% нынешней годовой мощности источника, потребует пересмотра глобального значения CH <15.>4 бюджет ». Более поздние оценки с использованием данных Кепплера и др., А также данных, полученных в результате более поздних исследований, предполагали меньшее глобальное значение. Одно исследование показало, что максимальные глобальные выбросы метана наземными растениями могут быть только на орден r 0,2–1,0 Тг CH 4 лет по сравнению с общими глобальными выбросами в 550 Тг CH 4 лет, что значительно меньше.
После публикации результатов работы Кепплера и др. (2006), научное сообщество нашло значительный отклик. Многие поставили под сомнение полученные результаты, указав на недостатки методологии Кепплера и др. В частности, подвергся критике их метод масштабирования для расчета глобальных оценок выбросов метана наземными растениями. В ряде последующих публикаций представлены противоречивые данные, что создает значительную неопределенность в отношении роли наземных растений в глобальном балансе метана.
Dueck et al. провели аналогичные эксперименты с экспериментами в камере с неповрежденными растениями, проведенными Keppler et al. Они не нашли «никаких доказательств значительных выбросов метана наземными растениями». Они предположили, что предполагаемые выбросы, наблюдаемые Keppler et al. могло быть связано с «атмосферными концентрациями метана в межклеточных воздушных пространствах и воздушных пространствах в почвенной системе». Vigano et al. позже ответил на эту критику, предположив, что, если УФ-свет на самом деле является важным фактором в аэробных выбросах метана, «неудивительно, что Dueck et al. (2007), которые использовали галогенид металла HPI-T, не обнаружили выбросов. лампы и стеклянные камеры для их измерений ». Другие исследования показали, что обнаруженные выбросы метана связаны с переносом растворенного метана из почвы в воду или со спонтанным разложением растительного вещества в определенных стрессовых условиях.
Перенасыщение Метана в насыщенной кислородом приповерхностной воде океана - явление, которое широко наблюдалось, но все еще плохо изучено. Метан часто на 10–75% перенасыщен кислородом на поверхности смешанного слоя, в результате чего океан вносит метан в атмосферу. Одним из возможных источников этого перенасыщенного метана является разложение растворенного водной колонки метилфосфоната. Важность разложения метилфосфоната в производстве CH 4 в океане, вероятно, варьируется и может быть связана с доступностью Fe, N и P в толще воды.
