Ученые из университета Миннесоты показали, что даже низкий уровень загрязнения азотистыми соединениями приводит к резкому падению биоразнообразия в растительных сообществах. Работа опубликована в журнале Nature.
Исследователи в течение тринадцати лет наблюдали за изменением видового состава луговых растений в центральной части Миннесоты в атмосфере с низким уровнем загрязненности азотистыми соединениями. Они показали, что количество видов растений уменьшилось на 17 процентов.
Количество азотистых соединений, попадающих на землю из атмосферы в предындустриальную эпоху, составляло 1-3 килограмма на гектар в год. В современном мире на гектар земли в год приходится от 7 до 100 килограммов соединений, содержащих азот. В зоне со средним уровнем развития промышленности в год на гектар земли выпадает около 10 килограмм азотсодержащих соединений.
В зоне, за которой наблюдали ученые, они увеличили количество азотистых соединений с 6 до 10 килограмм на гектар земли в год. То есть, подняли уровень загрязненности азотом с очень низкого на низкий, типичный для многих промышленных районов. "Мы обнаружили, что низкий уровень загрязненности азотом дает кумулятивный эффект, схожий с тем, который мы наблюдаем при краткосрочном выращивании растений в почве с высокими концентрациями азота", - говорит один из авторов работы Дэвид Тилман.
Ученые использовали и более низкие концентрации азотистых соединений, и во всех случаях обнаруживали эффект. Тилман считает, что азотистые соединения даже в малых концентрациях влияют на растения существенно сильнее, чем считалось.
Увеличение количества азота в почве стимулирует рост растений, которые "неэкономно" расходуют этот элемент. При избытке азотистых соединений в почве бурный рост таких растений приводит к вытеснению тех видов, которые не так зависят от содержания азота. Соответственно, общее количество видов в сообществе падает.
С эффектом вытеснения менее азотзависимых растений из сообщества при увеличении концентрации азота в почве ученые сталкиваются не впервые. В 1980-х годах в Голландии из-за повсеместного использования азотсодержащих удобрений в почву за год попадало до 100 килограмм азота на гектар. Результатом стало резкое изменение растительного сообщества: пустынная местность покрылась травой, а потом стала постепенно зарастать лесом. После этого количество вносимых в почву азотистых соединений было снижено, однако все равно превышало средний уровень.
Азотистые соединения выбрасываются в атмосферу заводами и автомобилями и разносятся ветром на большие расстояния. Из атмосферы они попадают в почву. Таким образом, даже в заповедниках и национальных парках содержание азота в почве повышается.
Эколог Катарина Садинг из университета Калифорнии считает, что видовой состав в части растительных сообществ можно восстановить, сократив выбросы азота в атмосферу. Растения, которые были вытеснены, смогут восстановиться из семян, принесенных ветром. Однако полное восстановление видовых сообществ может занять длительное время.