Нижний слой почвы оказался упущенным источником азота

Похоже, что после нового исследования учёных из Калифорнийского университета в Дэвисе придётся переписать многие учебники по биологии, экологии и химии. Профессор Бенджамин Хоултон (Benjamin Houlton) и его коллеги переворачивают с ног на голову наши представления об одном из основополагающих биогеохимических процессов на планете – круговороте азота. Они утверждают, что около 26% азота, используемого в природных экосистемах, поступает не из атмосферы, а из материнской породы – самого нижнего горизонта почвы.

Согласно классическому описанию круговорота азота в природе, большая его часть находится в воздухе в виде молекул N₂. При этом связь между двумя атомами настолько сильная, что абсолютное большинство организмов не могут использовать его без посторонней помощи. Единственным промежуточным звеном между атмосферным азотом и живым миром являются азотфиксирующие бактерии, которые обитают в почве или на корнях растений.

Именно эти микроорганизмы переводят столь ценный элемент в связанную форму – аммиак, окисляющийся затем до нитратов и нитритов. В таком виде азот попадает в растения, где становится составляющим белков и других молекул, которые затем распространяются по пищевым цепям. В конечном итоге азот возвращается в почву с выделениями животных, а также после гибели всех живых организмов. Оттуда он либо вновь попадает в растения, либо, благодаря деятельности денитрифицирующих бактерий, превращается в газ и переходит обратно в атмосферу.

Но в последние годы вековую парадигму начали ставить под сомнение. Слишком велико было несоответствие между азотом, который может поступать из атмосферы, и тем, что реально накапливается в почве и растениях.

Новое исследование, результаты которого были опубликованы в журнале Science, основано на предыдущей работе той же группы, в ходе которой учёные обнаружили, что в древних скальных породах Северной Калифорнии содержится большое количество азота. Именно тогда и появилось предположение, что эти запасы могут играть роль альтернативного источника в балансе азота на Земле.

В пресс-релизе университета Хоултон рассказывает, что поступление азота из породы варьируется в разных уголках планеты. Это объясняется тем, что азот может выделяться при разных обстоятельствах, например, во время тектонических сдвигов, при выветривании или контакте породы с дождевой водой.

Кроме того, распределение элемента на Земле неравномерно. Так, на большей части африканского континента богатые им породы отсутствуют, а в северных широтах запасы велики. Важными зонами выветривания азота также являются такие крупные горные массивы как Гималаи и Анды.

Важным аспектом описанной работы является то, что она напрямую связана с проблемой изменения климата, ведь главные потребители азота – это растения, которые являются важными участниками углеродного цикла. В частности, более высокое содержание азота в почве убедительно объясняет, как такие природные экосистемы как состоящие в основном из хвойных деревьев бореальные леса могут поглощать значительное количество углекислого газа.

А пока исследователи думают, с какой стороны начать пересмотр давным-давно устоявшихся теорий, напомним, что проект "Вести.Наука"(nauka.vesti.ru) старается освещать самые значимые исследовательские работы, посвященные экологической обстановке на нашей планете и, в частности, глобальному изменению климата.