Азот от человека загрязняет удаленные озера более века

Азот, происходящий от деятельности человека, загрязнял озера по всему Северному полушарию более века, и отпечаток этих изменений очевиден даже в удаленных озерах, расположенных в тысячах километров от ближайшего города, промышленной зоны или фермы.

Результаты, опубликованные в журнале Science 16 декабря, основаны на исторических изменениях химического состава донных отложений в 36 озерах с использованием подхода, аналогичного водной археологии. Более трех четвертей озер, от Скалистых гор США до Северной Европы, показали отчетливый сигнал азота, высвобождаемого в результате деятельности человека, еще до начала XX века. К такому выводу пришел Гордон Холтгрив, ведущий автор исследования из Вашингтонского университета.

Когда речь идет об азоте, связанном с человеком, большинство исследований фокусировалось на локальных и региональных эффектах загрязнения и упускало планетарные изменения. Наше исследование — первый крупномасштабный синтез, демонстрирующий, что биологически активный азот, связанный с человеческим обществом, переносится в атмосфере к самым удаленным экосистемам планеты.

Сжигание ископаемого топлива и использование сельскохозяйственных удобрений — два ключевых способа, которыми люди увеличивают количество азота, попадающего в атмосферу. Попадая в атмосферу, этот азот распределяется воздушными потоками, а затем осаждается обратно на Землю с дождем и снегом, часто за тысячи километров от источника. Оказывается, мир для азота гораздо меньше, чем мы предполагали.

Хотя азот является жизненно важным питательным веществом, его избыток может быть вреден. Люди уже удвоили скорость поступления азота в биосферу с 1950 года и теперь вносят в нее больше азота, чем все природные процессы вместе взятые. Влияние на удаленные леса, земли и озера в значительной степени неизвестно, однако все больше данных свидетельствует, что биологический состав микроскопических сообществ в арктических озерах изменился с поступлением азота антропогенного происхождения. Это глобальное загрязнение азотом может взаимодействовать с изменением климата, создавая «двойной удар», способный изменить удаленные озера так, как не наблюдалось последние 10 000 лет.

Используя статистические модели для анализа характеристик азота в озерных отложениях, авторы показывают, что химический отпечаток загрязнения азотом начал появляться около 115 лет назад, вскоре после промышленной революции, а скорость химических изменений возросла за последние 60 лет с промышленным производством азотных удобрений.

Это исследование также дает явную хронологию вступления Земли в «антропоцен» — новую геологическую эпоху, в которой глобальные биогеохимические циклы были фундаментально изменены деятельностью человека. Сигнал будет только усиливаться в будущем, поскольку мы удвоим использование удобрений в следующие 40 лет, чтобы прокормить еще 3 миллиарда человек.

Авторы приходят к выводу, что климат, естественные источники азота и обычные химические процессы на суше и в воде не могут объяснить наблюдаемые ими химические сигналы. Учитывая широкое географическое распределение наших участков, мы считаем, что лучшее объяснение — это осаждение азота антропогенного происхождения из атмосферы.

В дебатах о глобальных изменениях доминируют обсуждения выбросов углерода. Однако, в относительном выражении, глобальный цикл азота был нарушен человечеством гораздо сильнее, чем цикл углерода.