Что происходит с высокогорными экосистемами, если убрать загрязнение воздуха? Не сильно, не очень быстро. Новое исследование ТС показало, что деградировавшие альпийские экосистемы продемонстрировали ограниченное восстановление спустя годы после длительного воздействия антропогенного загрязнения воздуха азотом, при этом подкисление почвы и воздействие на биоразнообразие сохраняются даже после десятилетия гораздо более низких уровней поступления азота.
Исследование, недавно опубликованное в журнале Ecological Applications, показывает, что даже резкого сокращения выбросов азота может быть недостаточно, чтобы обратить вспять изменения в различных экосистемных процессах после десятилетий сильного воздействия.
«Наследие воздействия азотного загрязнения сильное, и наши результаты подчеркивают, что необходимы чувствительные стандарты для минимизации долговременного воздействия на окружающую среду», - сказал Уильям Боуман, ведущий автор исследования и профессор кафедры CU Boulder. Экология и эволюционная биология (EBIO).
Азот является ключевым питательным веществом для жизни, но сельскохозяйственная и промышленная деятельность значительно увеличила глобальные уровни за последние два столетия, а предыдущие исследования указывали на вредное воздействие на качество воды, кислотность почвы и биоразнообразие. В последние годы темпы выбросов азота в большей части США и Европы снизились, но продолжают расти в развивающихся регионах.
В новом исследовании изучается, в какой степени альпийские экосистемы могут восстанавливать или обращать вспять последствия осаждения азота даже после того, как уровень поступления замедлился. Чтобы проверить разницу, исследователи Калифорнийского университета в Боулдере использовали многолетний набор полевых участков, впервые заложенных в 1997 году на хребте Нивот в Колорадо на высоте 11 400 футов. Участки искусственно подвергались воздействию различных уровней дополнительного азота в течение 12 лет.
Начиная с 2009 года, исследователи разделили участки пополам, продолжая удобрять одну половину с той же скоростью, а другую отключая от азота. Затем они в течение еще девяти лет следили за изменениями биотического состава участков и экосистемных процессов, отслеживая изменения в разнообразии растений, численности микробов и кислотности почвы.
В целом, исследователи обнаружили, что восстановление растительности было более ограниченным в районах, которые ранее получали самые высокие уровни азота, даже после получения отсрочки в последующие годы. Численность бактерий и грибков также оставалась сниженной, а почва оставалась кислой, что указывает на устойчивые последствия, которые нелегко обратить вспять.
«Измененная химия и биология экосистемы стимулировали скорость круговорота азота в почве, увеличивая негативное воздействие условий с высоким содержанием азота», - сказал Боуман. Кроме того, некоторые процессы восстановления происходят в геологических масштабах, полагаясь на разрушение горных пород и частиц почвы, что может занять десятилетия или дольше.
Результаты показывают, что многие последствия антропогенного осаждения азота могут уже отразиться на экосистемах и препятствовать их восстановлению, независимо от будущего снижения уровня выбросов, что является решающим фактором при установлении экологических норм и стандартов загрязнения.
Дополнительными соавторами исследования являются Клифф Буэно де Мескита, Ноа Фиерер, Стефани Стернагель и Тил Поттер из Калифорнийского университета в Боулдере, а также Асма Айяд из Калифорнийского университета в Риверсайде. Национальный научный фонд предоставил финансирование для исследования в рамках долгосрочного экологического исследовательского проекта Niwot Ridge и гранта «Исследовательский опыт для студентов».