Тропические леса удобряются загрязнением воздуха

Ученые, преодолев опасности от клещей и тигра, обнаружили, как деятельность человека нарушила круговорот азота в тропических лесах. Исследования на двух удаленных площадках Глобальной обсерватории Земли Смитсоновского института в Панаме и Таиланде показали первые свидетельства долгосрочного воздействия азотного загрязнения на тропические деревья.

«Загрязнение воздуха удобряет тропические леса одним из важнейших для роста питательных веществ», — заявил сотрудник Смитсоновского института тропических исследований в Панаме С. Джозеф Райт. Сравнение азота в листьях из гербарных образцов 1968 года и в новых листьях, собранных в 2007 году, показало рост концентрации азота и увеличение доли тяжелых изотопов азота по отношению к легким за последние 40 лет. Аналогичный результат был получен в эксперименте с внесением удобрений на лесную подстилку.

Человечество, фиксируя азот по процессу Габера, примерно удвоило количество активного азота в биосфере. Азот в экосистеме представлен двумя изотопами: легким 14N и тяжелым 15N. Когда в систему поступает больше азота, легкий изотоп теряется быстрее (через вымывание нитратов и выбросы газов, таких как N₂O), что увеличивает соотношение 15N/14N. В упомянутом панамском эксперименте с удобрением выбросы N₂O утроились.

«Годичные кольца деревьев предоставляют удобную временную шкалу для измерения изменений в содержании азота в древесине, — отметил Петер Хиц из Института ботаники Венского университета природных ресурсов и прикладных наук, столкнувшийся с тигром при отборе проб в муссонном лесу на границе Таиланда и Мьянмы. — Мы видим увеличение доли тяжелого азота за последнее столетие, что указывает на возросший приток азота в систему и его потери. Аналогичный результат был получен и в нашем более раннем исследовании годичных колец в бразильских дождевых лесах».

«Результаты имеют ряд важных последствий, — пояснил сотрудник STRI Бен Тернер. — Наиболее очевидное касается деревьев семейства бобовых (Fabaceae), которые фиксируют собственный азот с помощью почвенных бактерий. Увеличение внешнего поступления азота может лишить их конкурентного преимущества, изменив состав лесных сообществ». Кроме того, эти данные важны для климатических моделей, которые начинают учитывать доступность азота как фактор, влияющий на реакцию растений на рост концентрации CO₂ в атмосфере. Хотя модели часто предполагают, что больше азота означает больший рост растений и, следовательно, связывание углерода, в Панаме нет свидетельств ускорения роста деревьев, несмотря на долгосрочное увеличение как атмосферного CO₂, так и поступления азота.