Загрязнение воздуха обогащает тропические леса азотом

Исследования ученых показывают, что антропогенная деятельность влияет на цикл азота в тропических лесах, даже в самых отдаленных уголках планеты. В ходе долгосрочных наблюдений на удаленных площадках, таких как остров Барро Колорадо в Панаме и регионы Таиланда, были зафиксированы первые признаки изменения химического состава деревьев под воздействием азотных загрязнений.

Воздействие азота на тропические леса

По словам специалиста Института тропической науки при Smithsonian, С. Джозефа Райта, атмосферное загрязнение «подкармливает» тропические леса одним из важнейших элементов — азотом. Анализ образцов листьев, собранных в 1968 году и сравнение с новыми образцами 2007-го, показал увеличение содержания азота и соотношения тяжелых изотопов к легким за последние 40 лет. Эти изменения напоминают эффект от применения искусственных удобрений, что подтверждает влияние загрязнения воздуха на экосистему.

Азот и его роль в природе

Азот — это элемент, образующийся в звездах при высоких температурах. В природе он обычно представлен в виде безцветного, без запаха газа, который составляет более 75% воздуха. В живых организмах он необходим для синтеза белков. В результате природных процессов, таких как молния или деятельность бактерий, азот превращается в активные формы, доступные для растений и животных. Человечество усовершенствовало этот процесс с помощью промышленного метода Габера — Хабера, что удвоило объем реактивного азота в атмосфере.

Изотопы азота и их значение для науки

Азот существует в двух формах — изотопах: ¹⁴N и ¹⁵N. В природе преобладает легкий изотоп ¹⁴N, однако при увеличении концентрации тяжелого изотопа ¹⁵N в деревьях ученые могут определить, что в экосистему поступает больше азота. В ходе исследований было обнаружено, что за последние сто лет соотношение этих изотопов растет, что свидетельствует о повышенном поступлении азота и его потерях через выбросы газов и вымывание нитратов.

Древесные кольца как исторический источник информации

Для оценки изменений содержания азота в лесах ученые используют древесные кольца. Анализ коллекций деревьев из разных регионов показывает, что увеличение тяжелого изотопа ¹⁵N происходит по всему миру, даже в самых отдаленных районах. Это говорит о глобальном масштабе воздействия человеческого азотного загрязнения.

Экологические последствия и перспективы исследований

Повышенное поступление азота может повлиять на структуру тропических лесов, особенно на виды, способные самостоятельно фиксировать азот, такие как бобовые. Внедрение внешнего азота снижает их конкурентоспособность и может изменить состав лесных сообществ. Также эти данные важны для глобальных моделей изменения климата, поскольку увеличение азота теоретически должно стимулировать рост растений и уменьшать количество углекислого газа в атмосфере. Однако существующие исследования не подтверждают ускорение роста деревьев в таких условиях, что ставит под вопрос точность современных прогнозов.

Долгосрочные последствия атмосферного азотного загрязнения для тропических лесов требуют дальнейших исследований. Опыт, накопленный в умеренных зонах Европы и США, показывает значительные изменения в растительности и почвах. В будущем ученым предстоит выяснить, насколько эти процессы коснутся тропиков, и как это отразится на глобальном климате и биоразнообразии.