Осаждение атмосферного азота увеличивается из-за сжигания ископаемого топлива, внесения сельскохозяйственных удобрений и отходов животноводства. В то время как меньшее количество азота может действовать как удобрение, стимулируя рост растений, большие накопленные количества могут ухудшить здоровье почвы и вызвать сокращение количества видов растений.
Группа исследователей обнаружила, что осаждение азота превышает критические нагрузки для утраты богатства видов растений на 24 процентах из 15 136 участков, которые они исследовали. Эти участки включали участки леса, леса, кустарники и луга на всей территории континентальной части Соединенных Штатов.Они также обнаружили, что существует отрицательная взаимосвязь между видовым богатством и отложением азота в 36 процентах из 44 растительных сообществ в зависимости от градиентов осаждения азота.И они обнаружили, что влияние отложения азота на богатство видов растений было более выражено в кислой по сравнению с нейтральной или щелочной почвой и в сухом или влажном климате.
«Эти результаты имеют отношение к защите биоразнообразия и благосостояния людей и должны учитываться при установлении стандартов качества воздуха», — пишут исследователи в статье, в которой излагаются результаты, опубликованные на этой неделе в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS).Они также пишут: «Определение уязвимых экосистем и влиятельных факторов окружающей среды имеет решающее значение для менеджеров, чтобы установить приоритеты мониторинга и сохранения».Соавтором статьи «Условная уязвимость разнообразия растений к осаждению атмосферного азота в Соединенных Штатах» является Эдит Аллен, профессор экологии растений Калифорнийского университета в Риверсайде и член университетского центра природоохранной биологии.
Она помогла организовать группу из 17 исследователей, которые внесли свой вклад в работу.Глобальные выбросы химически активного азота в атмосферу и последующее выпадение на сушу утроились за последнее столетие. Прошлые исследования в Европе и Соединенных Штатах показали, что повышенный уровень азота вызывает уменьшение разнообразия видов растений, но эти исследования были либо небольшими, либо были сосредоточены на экосистемах пастбищ.Таким образом, перенос этих результатов в системы, не являющиеся лугопастбищными, или в большие регионы США, может быть неуместным.
Чтобы устранить этот критический пробел, исследователи разработали масштабное исследование широкого спектра экосистем в Соединенных Штатах.Они собрали данные о видах травянистых растений из существующих наборов данных, которые включали 15 136 участков и 3852 вида травянистых растений со всей континентальной части Соединенных Штатов.
Травянистые растения — это растения, у которых нет древесного стебля над землей.
На каждом участке исследователи подсчитали видовое богатство и общее количество уникальных видов на участке. Они извлекли геопространственные оценки осаждения N, годовых осадков, среднегодовой температуры и pH почвы для каждого участка.
По мнению ученых, их результаты впервые демонстрируют, что в широкой пространственной области могут действовать множественные механизмы, влияющие на реакцию разнообразия видов растений на осаждение азота.В целом они обнаружили, что экосистемы с открытой растительностью (луга, кустарники и лесные массивы) имеют более низкие критические нагрузки осаждения азота, чем экосистемы с лесной растительностью с закрытым пологом.В пределах этих широких групп растительности снижение видового богатства вдоль градиентов увеличения осаждения азота с большей вероятностью происходило в экосистемах с кислыми почвами.
Климат также взаимодействовал с осаждением азота, чтобы объяснить богатство видов, но его влияние было менее последовательным по масштабам.Они также обнаружили снижение видового богатства из-за осаждения азота при низком pH почвы как в открытых, так и в закрытых системах растительного покрова. Это согласуется с прошлыми исследованиями. Однако при более высоком pH почвы закономерности в двух системах разошлись.
Они обнаружили повышенное видовое богатство в тенистом лесу, но уменьшили видовое богатство в открытых системах полога.