By Під нашими ногами приховується незнаний досі резервуар азоту. До цієї пори поміж ученими домінувала думка, що весь азот, який знаходиться у ґрунті, походить безпосередньо з атмосфери, бо принесений мікроорганізмами чи дощовою водою – пише Даґ Мейн у журналі Scientific American.
Тимчасом скидається на те, що науковці проґавили ще одне важливе джерело цього елементу, потрібного рослинам для росту: на думку авторів дослідження, опублікованого у квітні в Science, аж одна четверта азоту, який знаходиться в ґрунті і в рослинах, може походити зі скальних теренів.
Якщо не рахувати кількох розпорошених досліджень, то «наукове середовище ніколи прискіпливо не приглядалося до скельного резервуару азоту» – говорить головний автор праць Бенджамін З. Гоултон, планетарний еколог із University of California, що у Дейвісі. Наслідки цього відкриття виходять далеко поза доповнення знань про азотний цикл – наступним кроком може бути модифікація кліматичних моделей. Тому що, на деяких просторах Землі вегетація може розвиватися швидше і буйніше, ніж досі вважали, а це також означає поглинання більших кількостей вуглекислого газу – каже Гоултон.
Оскільки температура на планеті зростає з року на рік, науковці намагаються як найточніше підрахувати, скільки максимально вуглекислого газу могли б поглинути земні рослини. Точний баланс і надалі залишається невідомим, але, як зауважує Гоултон, можливість рослин «у перехопленні вугільного забруднення може бути трохи більшою, ніж ми вважали».
Автори попередніх досліджень займалися переважно підрахунком, скільки азоту, що знаходиться у скельних шарах, просочується вглиб, до плаща Землі (шар глобуса під земною корою), а скільки за посередництвом вулканів потрапляє у атмосферу (як знаємо, вона на 78% складається з азоту). Від початку 70-х років появилося кілька праць, котрі демонструють, що деякі типи гірських скель можуть містити азот, який походить із залишків давніх рослин, водоростей і тварин, накопичених на дні колишніх океанів. Деякі з тих праць вказували, що елемент, який походить з такого джерела, може проникати до ґрунту. Однак, наступні дослідники не пішли цим шляхом і в результаті загалом було визнано, що кількість азоту, який виділяється зі скель підчас їхнього вивітрювання, є надто малою. «Цей азот не враховували у підрахунках його обігу на планеті. Парадигма була іншою» – каже Гоултон.
У 2011 р. він і його співробітники опублікували у Nature результати досліджень, які вказували, що лісові ґрунти, які розвинулися на гірських скелях у Каліфорнії, містять на 50% більше азоту, ніж ґрунти, що виникли на магматичних (вулканічних) скелях. Вони виміряли також, що дерева, які ростуть на тих гірських скалистих теренах, містять на 42% більше азоту. Тож дослідження показувало, що згаданий елемент може потрапляти до ґрунтів і рослин також і зі скель, хоч і вважалося, що так відбувається у окремих місцях, а в масштабах світу це явище не має особливого значення.
У найновішій праці Гоултон і його колеги прийшли до висновку, що вони вважатимуть Каліфорнію як універсальну географічну модель, виходячи з того, що цей американський штат є багатим на скелі різного типу. Дослідники виміряли рівень азоту у приблизно 1000 місцях у Каліфорнії та у багатьох місцях на планеті. Потім вони опрацювали комп’ютерну модель, яка показувала, наскільки швидко земні скелі вивітрюються і звільняють азот у ґрунт.
Вивільнений зі скель азот підчас їх вивітрювання, потрапляє вкінці на дно океанів, де стає елементом новоутворених скель. Внаслідок руху тектонічних плит ті скелі висуваються і стають сушею; тоді починають руйнуватися і виділяти азот, який поглинають рослини і тварини, а потім знову він стає зневоленим у скелях – цикл замикається. Вивітрювання може полягати як у фізичному руйнуванні, що набирає темпів в міру того, як скелі зростають і стають гірськими хребтами, а також – у хімічному розкладі, наприклад, підчас реакції кислотних дощових вод зі складниками скель.
Вільям Шлесінґер, біохімік із Cary Institute of Ecosystem Studies, що у Міллбруку, котрий не був задіяним у дослідженнях, описаних у Science, визнає, що йому траплялося реєструвати збільшений рівень азоту в скелях, але – як він каже – «тоді він не додав два до два». Тому що припустив, що йдеться про аномалію, а не про загальне багате джерело ключового для рослин елементу. Дослідник, все ж, застерігає від приписування надмірного значення новим відкриттям. Звертає увагу, що кількість азоту, який потрапляє до ґрунту зі скель, зараз є незначною у порівнянні з азотом, який постачається у формі штучних добрив. Шлесінґер все ж погоджується, що результати нових вимірювань потрібно враховувати у моделях кругообігу елементів, хоч він і не вважає, щоб «ці дані вплинули значною мірою на наше знання про кліматичні зміни».
Без сумніву дослідження зґрабно пояснюють загадку присутності несподівано значних кількостей азоту у деяких ґрунтах. «Допомагають зрозуміти, звідки взялася прогалина між тим, що показують спостереження, і тим, що випливає з моделей» – каже Гоултон. Для нього особливо цікавим прикладом є розлогі, багаті на азот ліси Канади і Росії, під якими знаходяться в основному гірські скелі. Гоултон підкреслює, що взяті до уваги підчас праць підрахунки є обережними і кількість азоту у ґрунтах є імовірно вищою. «Зрозуміла річ, що діяльність людини спричинилася до значного прискорення темпу ерозії, що у свою чергу збільшило рівень витоку азоту із знищених скель – додає науковець. – Однак, ми не звертали уваги на це у наших дослідженнях».
Використання матеріалів «Matrix-divergent» дозволяється за умови посилання на «matrix-info.com».
Для інтернет-видань обов’язкове зазначення автора публікації та пряме, відкрите для пошукових систем гіперпосилання у першому абзаці на конкретний матеріал.
Думки, викладені у публікаціях, відображають позицію їх авторів. Відповідальність за достовірність фактів, цитат, власних назв та інших відомостей несуть автори. Редакція може не погоджуватись із думкою авторів публікацій.
