Новые пути азота
Южноамериканские лесные ручьи предлагают путешествие в прошлое - во времена, когда азотные удобрения не наводнили нашу окружающую среду. И они сообщают удивительные вещи о естественном цикле этого жизненно важного питательного вещества. Потому что там не нитраты, а растворенный органический азот составляют основную часть нагрузок в водах. И это потрясает многие модели. Природа ничего не выбрасывает - тем более таких принципиально важных строительных блоков, как азот в его многочисленных вариантах. Как жизненно важное питательное вещество для растений и микроорганизмов, это один из параметров экосистемы, который определяет, насколько продуктивно сообщество может использовать то, что доступно в его биотопе.
До разработки процесса Габера-Боша, позволившего производить азотные удобрения, элемент оказался дефицитным фактором на многих почвах. Но с начала 20 века поля и луга обогащаются нитратными и аммиачными соединениями - зачастую далеко за пределами допустимого уровня. Вклад человека в глобальный азотный цикл удвоился за последние сто лет, что привело к эвтрофизации почвы, воды и воздуха.
Учебная версия цикла азота: бактерии расщепляют органически связанный азот на аммоний (NH4), часть которого поглощается непосредственно растениями, но часть из которых далее превращается в нитраты (NO3). В отличие от аммония это соединение очень подвижно в почвах. Поэтому избыток нитратов легко вымывается в водоемы и считается доминирующим компонентом азота в круговороте.
Но соответствует ли эта идея, развитая в нашем ландшафте с влиянием удобрений, первоначальным природным процессам? Стивен Перакис из Геологической службы США и Ларс Хедин из Принстонского университета были настроены скептически. Поэтому в течение пяти лет они брали пробы как из лесных ручьев в нетронутых районах Южной Америки, так и из сопоставимых водоемов в национальном парке на востоке США. И судя по результатам, авторам учебников нужно вернуться к работе.
Потому что в южноамериканском природном раю нитраты играют лишь второстепенную роль в сбросе веществ с ландшафта: в среднем они составляют всего пять процентов азотной нагрузки водоемов. Огромная доля селитры от 70 до 86 процентов, которую можно наблюдать в северном полушарии, здесь просто отсутствует. Концентрации аммония и растворенного органического азота (ДОН) примерно сопоставимы в обоих регионах. В результате основной экспорт азота на юге оказывается в форме ДОН.
И не только авторы учебников получают новую работу, исследователям климата, возможно, также придется переосмыслить некоторые из своих моделей. Поскольку баланс азота тесно связан с углеродным циклом и, таким образом, влияет на то, сколько углерода может храниться в растительности, некоторые прогнозы, возможно, придется скорректировать.