Новое исследование рисует иную картину того, как леса и степи нашей планеты получают жизненно важный азот. Оказывается, они поглощают его гораздо меньше, чем считалось раньше. А это напрямую влияет на климат, ведь именно азот помогает растениям захватывать из атмосферы углекислый газ.

Подробности опубликованы в издании Nature.

Международная группа ученых под руководством Карлы Рейс Эли проанализировала данные по биологической фиксации азота и обнаружила любопытную деталь. Прежние расчеты были неточными из-за «эффекта ближнего света»: замеры в дикой природе чаще всего проводили в местах, где бактерии, усваивающие азот, встречаются в 17 раз чаще, чем в среднем по миру. Это все равно что измерять температуру по стране, ставя градусники только на курортах.

Азот — главный газ в воздухе, которым мы дышим, но большинство живых существ не могут использовать его напрямую. Эту работу выполняют особые бактерии. Они превращают газообразный азот в доступные формы, например, в аммиак, который растения используют для роста и здоровья. Без азота не будет ни белков, ни хлорофилла — зеленого пигмента, который управляет фотосинтезом. Именно в ходе фотосинтеза растения поглощают CO₂ и производят пищу.

В естественных экосистемах фиксация азота повышает плодородие почвы и стимулирует рост растений, а значит, и накопление углерода, — объясняет Рейс Эли. — Но наши новые, более точные расчеты показывают, что в природу поступает меньше нового азота.

Из этого следует простой, но важный вывод: леса и луга, возможно, поглощают меньше углекислого газа, чем мы надеялись. Их потенциал как хранилищ углерода и смягчителей изменений климата может быть переоценен.

Параллельно ученые отметили и рост сельскохозяйственной фиксации азота. Это происходит благодаря массовому выращиванию бобовых культур — сои, люцерны, — которые вступают в симбиоз с теми самыми бактериями. У этого явления есть две стороны.

• Польза: это ключ к производству пищи для растущего населения, и в целом такой метод гораздо экологичнее, чем применение синтетических удобрений.
• Вред: однако любое излишество вредит. Избыток азота нарушает баланс питательных веществ в почве, смывается в грунтовые воды и реки, вызывая цветение ядовитых водорослей. Он же может превращаться в закись азта — мощный парниковый газ. Кроме того, переизбыток удобрений дает преимущество агрессивным сорнякам, которые вытесняют местные виды и снижают биоразнообразие.

Высокий уровень сельскохозяйственной фиксации азота — сложная дилемма, — резюмирует Рейс Эли. — Мы от нее зависим, но вместе с синтетическими удобрениями она ведет к загрязнению и изменению климата. Нам нужен постоянный мониторинг, чтобы обеспечить почву необходимым количеством азота, не превращая его в проблему.

Реальная польза этого исследования — в корректировке климатических моделей и сельскохозяйственной политики. Теперь у нас есть более точные вводные для прогнозирования углеродного цикла. Мы понимаем, что не можем всецело полагаться на естественную способность экосистем поглощать наш углеродный след — это значит, что необходимо удвоить усилия по сокращению выбросов. Для аграрного сектора это еще один веский аргумент в пользу точного земледелия и отказа от принципа «чем больше удобрений, тем лучше». Фермеры и регуляторы получают научное обоснование для оптимизации использования азотфиксирующих культур, что позволит экономить ресурсы и снижать нагрузку на окружающую среду.

Основное замечание может касаться методологии метаанализа. Исследование корректирует глобальную оценку, опираясь на пересмотр пространственного распределения проб. Однако сама поправка в 17 раз — это очень крупный коэффициент, который требует безупречного обоснования. Критик мог бы усомниться, не является ли новая выборка, пусть и более репрезентативная, все же недостаточной для столь масштабных выводов? Не заменяем ли мы один тип искажения (переизбыток проб в «богатых» азотом зонах) на другой (недостаток проб в труднодоступных или малоизученных регионах)? Уверенность в новой цифре напрямую зависит от того, насколько полной и выверенной стала обновленная карта распространения азотфиксаторов.

Ранее стало известно, что именно влияет на баланс азота в лесах.