Исследователи объяснили парадокс азота в лесах

Ученые из Института Карнеги разрешили давнюю экологическую загадку: почему деревья, способные фиксировать атмосферный азот, часто преобладают в тропических лесах с богатыми азотом почвами, но редки в умеренных лесах, где азота не хватает. Исследование, опубликованное 18 июня в онлайн-издании Nature, показывает, что ключ к разгадке лежит в двух факторах: температуре и доступности фосфора.

Азот необходим для всей жизни, и его круговорот критически важен для реакции экосистем на глобальное потепление. Однако распределение азотфиксирующих деревьев казалось парадоксальным, нарушая «законы спроса и предложения». Авторы работы, Бенджамин Хоултон и Кристофер Филд, объяснили это, изучив влияние температуры на активность фермента нитрогеназы и связь циклов азота и фосфора. В прохладном климате высокая энергетическая стоимость производства фермента делает фиксацию азота невыгодной, даже при его дефиците в почве. В тропиках же дополнительный азот от фиксаторов помогает мобилизовать дефицитный фосфор, что дает им конкурентное преимущество.

«Совместное действие этих двух факторов дает нам целостную картину того, что раньше было очень загадочной схемой распределения азотфиксирующих деревьев», — говорит Кристофер Филд. Понимание этих процессов крайне важно для управления экосистемами в условиях беспрецедентных климатических изменений.