Ένα δροσερό ανοιξιάτικο πρωινό σε ένα βόρειο δάσος, το έδαφος είναι απαλό κάτω από τα πόδια. Ομίχλη κρέμεται ανάμεσα στους κορμούς και ο αέρας μυρίζει βρεγμένα φύλλα και παλιό χούμο. Η αργή αλχημεία που κρατά ένα δάσος ζωντανό. Κάτω από την επιφάνεια, δισεκατομμύρια μικρόβια διασπούν την οργανική ύλη και οι λεπτές σαν τρίχες ρίζες εκπνέουν, απελευθερώνοντας σταθερούς παλμούς διοξειδίου του άνθρακα. Αυτή η διαδικασία, γνωστή ως αναπνοή του εδάφους, είναι μια από τις μεγαλύτερες ροές άνθρακα στον πλανήτη, συνήθως τόσο σταθερή που μοιάζει σχεδόν με σταθερό καρδιακό παλμό.
Αλλά σε πολλά δάση σε όλο τον κόσμο, αυτός ο καρδιακός παλμός αλλάζει.
Για δεκαετίες, το αόρατο άζωτο που παρασύρεται από τη γεωργία, την κυκλοφορία και τη βιομηχανία έχει καθιζάνει πάνω στα οικοσυστήματα σαν ένα λεπτό στρώμα λιπάσματος. Στην αρχή, το άζωτο μπορεί να ενισχύσει την ανάπτυξη. Αλλά όλο και περισσότερο, σε δάση που είναι ήδη κορεσμένα με αυτό, ο κίνδυνος να καταρρεύσουν οι βιοτικές κοινότητες και η αναπνοή του εδάφους είναι υψηλός.
Μια νέα παγκόσμια μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Nature Communications εξηγεί γιατί και δείχνει ότι αυτό το σταδιακό φαινόμενο μπορεί να είναι μια από τις πιο παραβλεπόμενες συνέπειες της ανθρώπινης ρύπανσης.
Ένα παγκόσμιο παζλ
Η ανθρώπινη δραστηριότητα έχει τριπλασιάσει την εναπόθεση αζώτου από τη Βιομηχανική Επανάσταση. Τα λιπάσματα, τα καυσαέρια και οι βιομηχανικές εκπομπές απελευθερώνουν τεράστιες ποσότητες δραστικού αζώτου, μεγάλο μέρος του οποίου επιστρέφει στη Γη με βροχή, χιόνι ή σκόνη.
Οι ερευνητές γνωρίζουν εδώ και καιρό ότι αυτό επηρεάζει τα δάση, αλλά αντιμετωπίζουν ένα επίμονο αίνιγμα: Γιατί η ρύπανση από άζωτο αυξάνει την αναπνοή του εδάφους σε ορισμένα δάση, αλλά τη μειώνει σε άλλα;
Προηγούμενες μελέτες έδειχναν σε αντίθετες κατευθύνσεις. Κάποιες είδαν δραματικές αυξήσεις του CO₂, άλλες είδαν απότομες μειώσεις. Καμία μεμονωμένη εξήγηση δεν μπορούσε να κατανοήσει και τα δύο.
Μια παγκόσμια σύνθεση που αναδιαμορφώνει το πεδίο
Για να βρει την απάντηση, μια διεθνής ερευνητική ομάδα συνδύασε δεδομένα σε μια άνευ προηγουμένου κλίμακα: 168 πειράματα προσθήκης αζώτου σε παγκόσμια δάση. 3.689 παρατηρήσεις αναπνοής του εδάφους υπό φυσικές συνθήκες
Ένας παγκόσμιος χάρτης δασών περιορισμένων σε άζωτο έναντι δασών κορεσμένων σε άζωτο
Όταν το άζωτο τροφοδοτεί το έδαφος
Σε δάση με περιορισμένο άζωτο, κάτι που είναι συνηθισμένο σε αρκτικές περιοχές και απομακρυσμένες ορεινές περιοχές, λίγο άζωτο λειτουργεί σαν μια πολυαναμενόμενη τροφή. Τα μικρόβια πολλαπλασιάζονται, οι ρίζες αναπτύσσονται πιο έντονα, η αποσύνθεση επιταχύνεται και η αναπνοή του εδάφους αυξάνεται. Αλλά μόνο μέχρι ένα σημείο.
Καθώς το άζωτο αυξάνεται, η ώθηση εξασθενεί. Η τοξικότητα αυξάνεται. Ο εύκολα διαθέσιμος άνθρακας καταναλώνεται. Τελικά η καμπύλη κάμπτεται προς τα κάτω σε σχήμα ανεστραμμένου U: μια άνοδος, ένα οροπέδιο και στη συνέχεια μια πτώση. Είναι η οικολογική εκδοχή της υπερβολικής καύσης των ριζών ενός φυτού.
Όταν το άζωτο διασπά το σύστημα
Σε δάση που είναι ήδη κορεσμένα με άζωτο, η αντίδραση είναι πολύ πιο απότομη. Το επιπλέον άζωτο ωθεί τα οικοσυστήματα πέρα από το επίπεδο ανοχής τους. Οι μικροβιακές κοινότητες μετατοπίζονται. Τα ευαίσθητα είδη εξαφανίζονται. Οι λεπτές ρίζες συρρικνώνονται και πεθαίνουν. Το έδαφος γίνεται πιο όξινο. Και η αναπνοή του εδάφους δεν μειώνεται απλώς, καταρρέει.
Αυτές οι ξαφνικές μεταβάσεις είναι συχνές σε περιοχές με δεκαετίες έντονης ρύπανσης από άζωτο, συμπεριλαμβανομένων τμημάτων της Ευρώπης, της ανατολικής Κίνας και των ανατολικών Ηνωμένων Πολιτειών. Σε αυτά τα μέρη, δύο δάση που λαμβάνουν την ίδια εισροή αζώτου μπορούν να ανταποκριθούν με εντελώς διαφορετικούς τρόπους: το ένα αναπνέει πιο γρήγορα, το άλλο αναπνέει σημαντικά πιο αργά.
Μια κρυφή κλιματική ανατροφοδότηση
Η αναπνοή του εδάφους είναι τεράστια: 7 έως 8 φορές μεγαλύτερη από τις παγκόσμιες εκπομπές ορυκτών καυσίμων από τον άνθρωπο. Ακόμη και οι μικρές μετατοπίσεις έχουν σημασία.
Σε παγκόσμιο επίπεδο, η μελέτη διαπιστώνει ότι η εναπόθεση αζώτου αυξάνει την αναπνοή του εδάφους κατά περίπου 5%. Τα περισσότερα δάση εξακολουθούν να έχουν αρκετά περιορισμένο άζωτο, ώστε το προστιθέμενο άζωτο να επιταχύνει τον μεταβολισμό του εδάφους.
Αλλά όπου τα δάση είναι κορεσμένα, η κατάρρευση της αναπνοής δεν είναι θετικό σημάδι. Συχνά αντανακλά μειώσεις στη μικροβιακή βιομάζα και τη δραστηριότητα των ριζών· τις ίδιες τις διαδικασίες που δημιουργούν και σταθεροποιούν τον άνθρακα του εδάφους. Μπορεί να απελευθερωθεί λιγότερο CO₂ σε αυτές τις περιοχές, αλλά το έδαφος μπορεί επίσης να γίνει λιγότερο ανθεκτικό.
Ένα ενιαίο πλαίσιο και νέα σαφήνεια
Συνδυάζοντας χιλιάδες σύνολα δεδομένων και δεκαετίες οικολογικής θεωρίας, οι ερευνητές προτείνουν ένα νέο πλαίσιο που εξηγεί τόσο τις σταδιακές όσο και τις απότομες αντιδράσεις που παρατηρούνται παγκοσμίως.
Ενσωματώνει: βιοχημικά όρια, ανοχή στο άζωτο σε επίπεδο είδους, μεταβολές στη σύνθεση της κοινότητας, σημεία καμπής, παγκόσμια πρότυπα εναπόθεσης αζώτου
Για πρώτη φορά, οι επιστήμονες μπορούν να προβλέψουν αξιόπιστα πώς η ρύπανση από άζωτο θα μεταβάλει την αναπνοή του εδάφους σε κλίμακα ολόκληρου του πλανήτη.
Γιατί έχει σημασία
Μείωση της ρύπανσης από άζωτο, είτε από λιπάσματα, είτε από τη βιομηχανία είτε από τις μεταφορές ort, βρίσκεται ήδη ψηλά στην ατζέντα για τη βιοποικιλότητα και την ποιότητα του αέρα.
Αυτή η μελέτη προσθέτει έναν ακόμη λόγο: -Τα χαμηλότερα επίπεδα αζώτου θα μπορούσαν να βοηθήσουν στη σταθεροποίηση της δεξαμενής άνθρακα του δασικού εδάφους.
Εμποδίζοντας τα οικοσυστήματα να διασχίσουν τα όρια κορεσμού αζώτου, μπορούμε να βοηθήσουμε τα δάση να διατηρήσουν τους φυσικούς ρυθμούς αναπνοής τους και την ικανότητά τους να αποθηκεύουν άνθρακα σε ένα μεταβαλλόμενο κλίμα.
www.worldenergynews.gr
