Пресные и прибрежные воды играют ключевую роль в глобальном круговороте азота

Сара Роли, доцент кафедры экологических наук Колледжа искусств и наук Университета штата Вашингтон в Три-Сити, собирает образцы воды из реки Якима на фото 2018 года. Роли стала соавтором нового исследования, показавшего, что пресные и прибрежные воды производят значительно больше азота, чем считалось ранее. Автор фото: WSU Tri-Cities Media & Communications

Хотя пресные и прибрежные воды покрывают лишь небольшую часть поверхности Земли, они вносят значительный вклад в процесс азотфиксации — естественный механизм, жизненно важный для биосферы.

Новое глобальное исследование с участием учёных из Университета штата Вашингтон показало, что эти экосистемы производят гораздо больше азота, чем предполагалось ранее. Открытие может повлиять на климатические модели, сельскохозяйственные прогнозы и оценку загрязнения окружающей среды.

Исследование опубликовано в журнале Science. Среди соавторов работы — Сара Роли, доцент экологических наук, и Кармелла Вицца, бывший научный сотрудник WSU, а ныне доцент Гавайского Тихоокеанского университета.

Согласно данным исследования, озёра, реки, водно-болотные угодья и прибрежные воды ежегодно фиксируют около 40 миллионов тонн биодоступного азота, что составляет примерно 15% от глобального объёма. Это существенный вклад, учитывая, что эти экосистемы занимают менее 10% площади планеты.

«Азот необходим для жизни, но большинство организмов не могут усваивать его атмосферную форму», — пояснила Сара Роли. «Специализированные микроорганизмы преобразуют атмосферный азот в формы, доступные для растений и других организмов. Наше исследование показывает, что внутренние и прибрежные воды играют в этом процессе гораздо более важную роль, чем считалось».

До сих пор большинство оценок глобальной азотфиксации фокусировались на наземных экосистемах и открытом океане. Новое исследование восполняет этот пробел, количественно оценивая вклад озёр, рек, водно-болотных угодий и прибрежных вод.

Результаты указывают на необходимость пересмотра существующих экологических моделей. Если вклад этих систем недооценён, прогнозы изменения климата, сельскохозяйственной продуктивности и рисков загрязнения могут быть неточными.

«Эта работа поможет улучшить экологические модели, предоставив более полную картину круговорота азота», — отметила Роли. «Часто именно нехватка азота ограничивает рост водорослей и растений, особенно в прибрежных экосистемах. Наши оценки помогут лучше понять динамику роста водорослей, поскольку теперь ясно, что эти экосистемы производят значительно больше азота самостоятельно».

Исследование проводилось в рамках научной сети Nitrogen Fixation Across Aquascapes. Учёные проанализировали 4793 измерения скорости азотфиксации из различных исследований, синтезировав данные в ходе совместной работы.

Анализ показал, что азотфиксация широко распространена в водных экосистемах, но её интенсивность сильно варьируется в зависимости от локации — в некоторых регионах она на порядки выше, чем в других.

Авторы отмечают: «Интеграция внутренних и прибрежных экосистем в глобальные оценки азотного цикла долгое время оставалась пробелом в науке».

Исследователи надеются, что их работа стимулирует дальнейшие изыскания для совершенствования методов обнаружения, расширения мониторинга в малоизученных климатических зонах и лучшего понимания факторов, влияющих на азотфиксацию в водных экосистемах.

Дополнительная информация: Robinson W. Fulweiler et al, Global importance of nitrogen fixation across inland and coastal waters, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adt1511

Источник: Washington State University