北京時(shí)間 4 月 18 日消息，據(jù)國外媒體報(bào)道，氮是地球上最重要的元素之一。它是我們呼吸的空氣的主要成分，是蛋白質(zhì)的主要構(gòu)件，也是化肥的重要原料，在全球人口的食品供應(yīng)中發(fā)揮了舉足輕重的作用。
但近幾十年來，多個(gè)學(xué)科的專家紛紛開始提出警告：全球生態(tài)系統(tǒng)中可用的氮含量正在逐漸減少。近日發(fā)表在《科學(xué)》上的一項(xiàng)研究綜述指出，這一趨勢與人為因素導(dǎo)致的氣候變化相關(guān)，可能造成“長期影響”。
科學(xué)家注意到這件事已經(jīng)有一段時(shí)間了，在實(shí)驗(yàn)中也觀察到了一些證據(jù)，但這些證據(jù)分散在不同領(lǐng)域之中。雖然越來越多的人開始意識到可用氮含量正在減少，但由于更多人正在努力解決與之相反的過度氮污染問題，這個(gè)問題在一定程度上被忽視了。工業(yè)和農(nóng)業(yè)活動(dòng)已經(jīng)使全球活性氮的豐度翻了一番，導(dǎo)致氮常常滲透進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)之中，產(chǎn)生一系列負(fù)面作用，例如增加低氧水域的形成、促進(jìn)有害藻類的爆發(fā)、減少生物多樣性等等。
許多注意力被放在了緩解特定生態(tài)系統(tǒng)中氮含量過高的問題上。但此次發(fā)表的論文希望就另一種趨勢發(fā)出預(yù)警：在人為因素作用下，氮在其它生態(tài)位中的含量正在日漸減少，這并不是一個(gè)非左即右的問題。
不錯(cuò)，氮過多的問題的確存在，但另一個(gè)問題也需要我們加以注意。有關(guān)氮供應(yīng)是多是少，還有很多懸而未決的問題。但我們清楚的是，這個(gè)問題就像其它諸多問題一樣，也與人類對化石能源的使用相關(guān)。人類活動(dòng)產(chǎn)生的溫室氣體不斷進(jìn)入地球大氣，使大氣中的二氧化碳水平達(dá)到了數(shù)百萬年來的最高點(diǎn)。
因此，地表植物如今呼吸的二氧化碳比 150 年前多出了 50%。由于二氧化碳相當(dāng)于植物的“燃料”，許多植物在這種新條件下生長得更快。但實(shí)驗(yàn)和野外研究顯示，氮的供應(yīng)量跟不上這種加快的生長節(jié)奏，導(dǎo)致氮在植物體內(nèi)的含量被稀釋。這一影響會波及整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。
人類向生態(tài)系統(tǒng)中添加了更多的碳，對植物而言相當(dāng)于天然肥料。植物吸收二氧化碳，然后開展更多的光合作用。但除了部分受農(nóng)業(yè)和工業(yè)影響的地區(qū)之外，生態(tài)系統(tǒng)中的氮含量并未同比增加，從而造成了這種碳氮不平衡現(xiàn)象。
植物吸收我們排放的二氧化碳是件好事，因?yàn)檫@可以抵消部分排放量，對氣候變化可以起到少許緩解作用，但如果在二氧化碳的影響下，植物持續(xù)開展大量光合作用，就需要更多的氮來開展合成葉綠素等活動(dòng)。而葉綠素合成是光合作用的第一步。如果沒有足夠的氮，植物就無法開展這些活動(dòng)，我們排放的二氧化碳就無法被抵消。
這種不平衡阻礙了氮在不同棲息地之間的正常流動(dòng)，對氮有需求的生命形式可獲取的氮含量也整體有所減少。但問題不僅在于氮和二氧化碳之間的比例。與氣候變化相關(guān)的野火也會進(jìn)一步削減生態(tài)系統(tǒng)中的氮含量。如 2017 年的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，熱帶草原和闊葉森林火災(zāi)頻發(fā)導(dǎo)致土壤中的氮含量在過去 60 年間減少了近 40%。
雖然我們尚未充分理解這些因素的宏觀影響，但此次發(fā)表的論文指出，氮含量較少的植物也許無法為依賴其生存的諸多物種提供足夠的營養(yǎng)物質(zhì)，比如昆蟲和食草動(dòng)物。生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)在人類導(dǎo)致的各種變化下動(dòng)蕩不堪，而這種變化還將為生態(tài)系統(tǒng)帶來新的不穩(wěn)定性。
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