Американские ученые выяснили, что, несмотря на общий избыток азота в экосистемах, в настоящее время снижается биодоступность азота для различных организмов. Это может иметь последствия для климата планеты в будущем. Исследование опубликовано в журнале Science.
За последнее столетие человечество увеличило мировой запас «реактивного» азота более чем в 2 раза, в основном благодаря промышленности и сельскому хозяйству. Вместе с тем концентрация реактивных соединений азота возрастает в ручьях, озерах и в других водоемах. Это ведет к эвтрофикации (насыщению водоемов биогенными элементами), появлению «мертвых» зон с низким содержанием кислорода, вредоносному цветению водорослей. Все это стало причиной того, что последние полвека экологи изучали соединения азота главным образом как загрязнители. Однако в то же время азот является важным элементом, который входит в состав белков. Его доступность крайне важна для растений и животных, которые их едят.
Ученые сделали обзор длительных, глобальных и региональных исследований и сообщили, что в настоящее время наблюдается парадоксальный спад доступности азота. Экологи отметили, что соединения азота, когда они находятся в умеренной концентрации, могут служить удобрениями для растений. При снижении доступности азота растения начинают расти более медленно, а их листья становятся менее питательными для насекомых и других животных, которые их едят. Это, в свою очередь, снижает скорость роста и размножения других организмов. При этом цикл азота тоже замедляется. Ученые привели в пример пастбища в Северной Америке, где биодоступность азота снижалась последние 100 лет. Скот, который пасся в таких местностях, со временем стал получать в пищу все меньше и меньше растительного белка. Аналогичная ситуация наблюдалась в лесах Северной Америки и Европы, где биодоступность соединений азота падала на протяжении нескольких десятилетий или больше.
У такой динамики есть несколько причин. Одной из них является повышение концентрации углекислого газа в атмосфере. Сейчас растения находятся в среде, в которой содержание CO2 в 50% раз выше, чем 150 лет назад. Углекислый газ может служить для растений удобрением, благодаря чему они растут быстрее. В то же время происходит «разбавление» концентрации соединений азота, и в ходе каскада реакций снижается его доступность. Помимо повышения концентрации CO2 в атмосфере в настоящее время наблюдается потепление, а явления вроде лесных пожаров также снижают общую доступность азота.
Снижение биодоступности азота также ограничивает способность растений поглощать углекислый газ из атмосферы. Сейчас растительная биомасса содержит примерно столько же углерода, сколько его находится в атмосфере. Оба этих показателя растут ежегодно. Однако из-за того, что соединения азота становятся менее доступными, растения растут медленнее, поэтому менее эффективно поглощают CO2. Следовательно, при разработке моделей изменения климата следует учитывать также и влияние доступности азота. Нужно ежегодно разрабатывать и отчеты о состоянии цикла азота. Ученые отметили, что это явление еще раз показывает, что человечеству требуется сократить зависимость от ископаемого топлива.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
