В последние десятилетия проблема глобального изменения климата становится все более острой. Уровень углекислого газа в атмосфере постоянно растет из-за деятельности человека, что приводит к повышению температуры на планете и негативным последствиям для природы и общества. Борьба с избыточным углекислым газом подразумевает не только сокращение выбросов, но и поиск новых способов его улавливания и долговременного хранения. Инновационное исследование, проведенное группой ученых из Кении, США, Австрии и Швейцарии, выявило необычную способность некоторых видов кенийских фиговых деревьев превращать атмосферный углекислый газ (CO2) в твердый минерал — кальцит или карбонат кальция, по сути превращая части самих деревьев и окружающие почвы в камень. Этот процесс открывает новые горизонты не только в экологии, но и в сельском хозяйстве и восстановлении деградированных земель.
Фиговые деревья (род Ficus), широко распространённые в Африке, давно известны как важный элемент экосистем, служащий пищей и средой обитания для многих видов. Однако лишь недавно ученым удалось обнаружить удивительный биохимический механизм, с помощью которого часть этих растений фактически «консервирует» углекислый газ в минеральной форме. Основой этого механизма служит так называемый оксалат-карбонатный путь. Деревья фиксируют углекислый газ посредством фотосинтеза, превращая его в органическое вещество и кальций-оксалатные кристаллы в своей древесине и коре. Когда дерево или его части отмирают и начинают разлагаться, микробиологические сообщества, включая специализированные бактерии и грибы, преобразуют кальций-оксалат в кальцит — относительно нерастворимый минерал, который оседает в почве или непосредственно внутри дерева.
Такая форма хранения углерода гораздо устойчивее и долговечнее органической, поскольку карбонат кальция сохраняется в почве долгое время, не выделяя CO2 обратно в атмосферу. Исследование, проведенное с участием ученых из Университета Цюриха, Технического Университета Найроби и других международных институтов, детально изучило три вида фиговых деревьев, произрастающих в регионе Самбури на севере Кении. С помощью современных методов, включая синхротронный анализ, ученые обнаружили кристаллические образования кальцита не только на поверхности деревьев, но и глубже внутри древесины. Это доказывает, что процесс минерализации углерода происходит в больших масштабах и вглубь тканей дерева, усиливая потенциал такого способа углеродного захвата. Среди исследованных видов особой эффективностью в накоплении карбоната кальция выделяется Ficus wakefieldii.
Дерево не только активно формирует кальцит, но и при этом дает съедобные плоды и требует умеренного количества воды, что делает его перспективным для внедрения в агролесоводство и экологическое земледелие. Положительное влияние данного процесса выходит далеко за рамки простой абсорбции CO2. Минерализация углерода способствует повышению щелочности почвы, что улучшает ее структуру и питательную ценность для растений. Это важный фактор для восстановления деградированных и истощенных земель в засушливых регионах, где ухудшение почвенных условий ограничивает сельскохозяйственное производство. Помимо кенийских фиговых деревьев, подобные оксалат-карбонатные пути были описаны и у других древесных пород, таких как Ироко (Milicia excelsa).
Этот африканский вид способен накопить до одной тонны карбоната кальция в почве за всю свою жизнь. Феномен широко распространен в растительном мире — кальций-оксалат является одним из самых распространенных биоминералов, а микроорганизмы, превращающие его в карбонат кальция, присутствуют в различных экосистемах. Тем не менее до сих пор потенциал этого механизма как эффективного инструмента борьбы с изменением климата исследован недостаточно. Открытие командой ученых особого «окислительно-карбонатного» пути у фиговых деревьев в Кении расширяет понимание множества естественных процессов, способствующих долговременному хранению углерода в земной биосфере и геосфере. В условиях стремительного роста антропогенного влияния такие естественные процессы могут служить ключом к разработке инновационных подходов к переработке и утилизации углекислого газа.
Мировое сообщество уже сейчас активно изучает способы масштабного использования агролесоводческих систем, где деревья сочетаются с сельхозкультурами, улучшая качество почвы и повышая устойчивость экосистем. Включение видов с оксалат-карбонатным путем в состав агролесоводческих комплексных систем может значительно увеличить природный потенциал по улавливанию CO2 и одновременно оптимизировать производство продуктов питания. Исследователи планируют дальнейшие работы, направленные на выяснение оптимальных условий для выращивания Ficus wakefieldii и других подобных видов, оценки их водопотребления, плодоношения и способности к эффективному накоплению карбоната кальция в разных климатических зонах. Такой системный подход позволит создавать экологически и экономически выгодные проекты по восстановлению земель и снижению углеродного следа на региональном и глобальном уровнях. Уникальность фиговых деревьев Кении и их биохимическая способность превращать вредоносный атмосферный газ в устойчивый минерал открывает новые горизонты в экологической науке и практике.
Эти открытия не только расширяют знания о взаимодействии растений, микроорганизмов и почвы, но и демонстрируют реальные возможности устойчивого использования природных процессов в борьбе с изменением климата. Необходимо продолжать исследования и внедрение таких природных инструментов в стратегии климатической адаптации, чтобы максимально использовать потенциал биосферы в снижении концентрации углекислого газа. Фиговые деревья, превращая углекислый газ в камень, становятся живым символом гармонии природы и науки на пути к устойчивому будущему планеты.
