Профессор Бенджамин Хоултон и его коллеги из Калифорнийского университета в Дэвисе подвергли пересмотру один из основополагающих биогеохимических процессов на планете — круговорот азота. Результаты исследования были опубликованы в журнале Science.
Во время одного из предыдущих исследований группа учёных-экологов под руководством Хоултона обнаружила, что в древних скальных породах Северной Калифорнии содержится значительное количество азота. Исследователи предположили, что эти запасы могут быть альтернативным источником в балансе азота на Земле.
В статье Хоултон замечает, что поступление азота из самого нижнего горизонта почв варьируется в разных уголках планеты. Ученый объясняет это тем, что азот может выделяться при разных обстоятельствах: при тектонических сдвигах, при контакте породы с дождевыми водами или выветривании.
Кроме того, распределение азота на Земле неравномерно. В ходе исследования выяснилось, например, что в северных широтах запасы азота велики, а на территории Африки практически нет пород, богатых этим природным элементом. Важными зонами выветривания азота являются крупные горные массивы, такие как Анды и Гималаи.
«Исследовательское сообщество никогда не обращало внимание на скальные грунты, за исключением нескольких разрозненных исследований», - отмечает Хоултон. Между тем, почти четверть всего азота почв, азот, необходимый для роста растений, извлекается не из атмосферы, как принято считать в классической науке, а из подстилающих грунтов. Это открытие может повлиять на изменение климатических моделей.
Первые изыскания в данной области начались еще в 1970 годах, когда было обнаружено, что несколько типов горных скальных пород сохранили азот древних вымерших растений, породообразующих водорослей и животных. В нескольких научных трудах тех лет высказывались предположения, что азот мог выщелачивать грунт в определенных местах. Однако гипотеза не была доказана.
В 2011 году Хоултон и его коллеги опубликовали работу, в которой привели следующий факт: «Почвы лесных зон на осадочными горными породами в нескольких районах Калифорнии хранят на 50% больше азота, чем в местностях, выстланных магматической породой». В той же публикации исследователи отмечали, что в деревьях, произрастающих над осадочными подстилающими породами, они обнаружили азота на 42% больше, чем в других.
Новое исследование Хоултон проводил в Калифорнии как модели геологической системы, поскольку на территории этого штата встречается максимальное количество типов планетарных скальных грунтов. Замеры азота проводились в 1000 образцов, взятых в Калифорнии, а также из других мест на различных континентах планеты.
На следующем этапе исследования была составлена компьютерная модель, позволяющая рассчитать, насколько быстро происходит разрушение скал и сколько азота при этом процессе попадает в почву.
Высвобождаемый в процессе действия атмосферных факторов азот в конечном счете оказывается в морских скалах, на дне океана. Во время сдвига тектонических плит скальные образования смещаются и высвобождают азот. Впоследствии он поглощается растениями и животными и вновь удерживается подстилающим скальным слоем. Этот природный цикл повторяется раз за разом.
Важным аспектом исследования американских ученых является его связь с проблемой изменения климата. Главные потребители азота и неотъемлемые участники углеродного цикла — растения. В частности, более высокое содержание азота в почве объясняет, как бореальные леса, состоящие в основном из хвойных деревьев, могут поглощать значительное количество углекислого газа.
В качестве оппонента Хоултона выступил биогеохимик Института Исследований Экосистем Кэри в Милбруке (США) Вильям Шлесингер. Он заявил, что однажды зарегистрировал высокий уровень азота в скалах, но не считает это явление широко распространенным. Он предостерег от переоценки новых фактов, поскольку азот, попадающий в почву с химическими удобрениями, извлекается из скального грунта. Он считает, что данное открытие следует включить в состав известных мировых моделей агрегатных состояний азота и водорода. Однако не считает, что это повлечет за собой пересмотр понимания изменений климата, существующий на сегодняшний день в науке.
На это возражение Хоултон ответил: «Наше исследование помогает устранить расхождение между тем, о чем говорят наблюдения, и тем, что можно рассчитать по моделям. Нельзя отрицать, что человек и его активность драматическим образом сказывается на разрастании эрозии, приводящей к ускорению высвобождения азота из-за выветривания. В нашем исследовании мы не принимали в расчет данное обстоятельство».
Пресс-центр "Гео-Гуру"
Источник: https://scientificrussia.ru/news/sekrety-skalnyh-porod
UR66.TOP