Team opdager en vigtig rolle for nitrat i det arktiske landskab

Kvælstof, et vigtigt plantens næringsstof, absorberes nemmest af planter i sine ammonium- og nitratformer. På grund af de meget lave nitratniveauer, der findes i arktisk tundrajord, forskere havde antaget, at planter i dette biom ikke bruger nitrat. Men en ny undersøgelse medforfatter af fire forskere fra Marine Biological Laboratory (MBL) Ecosystems Center udfordrer denne forestilling. Undersøgelsen har vigtige konsekvenser for at forudsige, hvilke arktiske plantearter der vil dominere, når klimaet varmes op, samt hvor meget kulstoftundraøkosystemer kan lagre.

Studiet, udgivet i Procedurer fra National Academy of Sciences , fandt ud af, at planter i det nordlige Alaskas tussock-tundra optog nitrat i samme hastighed som vegetation i nitratrige økosystemer. Nitrat bidrog med cirka en tredjedel af det nitrogen, tundraplanterne brugte. Nogle af de undersøgte arter, såsom Polygonum bistorta , en lyserød blomstrende plante, optog nitrat i endnu højere hastigheder end arter, der findes på lav breddegrad, miljøer med højt nitratindhold.

Resultaterne er vigtige i forbindelse med menneskeskabte klimaforandringer, som forventes at øge nitrogen, og potentielt nitrat, niveauer i tundrajord. Når klimaet bliver varmere, de mikrobielle processer, der genererer nitrat, kunne fremskynde. Ud over, permafrost - et lag jord under overfladen, der forbliver frosset hele året - kan tø op, tilføjer yderligere nitrogen til økosystemet. Noget af dette nitrogen kan omdannes til nitrat.

Tussock -tundraen dækker en stor del af det nordlige Alaska og består i øjeblikket af sedges, urteagtigt bunddække, og træagtige buske (ca. en tredjedækning for hver). Landskabets produktivitet er begrænset af kvælstof tilgængelighed. Hvis frigivet fra denne begrænsning, træagtige buskarter, såsom birk og pil, kunne blive mere dominerende og skygge for andre planter, når klimaet varmer. Opdagelsen af, at nitrat er en vigtig nitrogenkilde for tundraplanter, skal indregnes i fremtidige fremskrivninger af artssammensætning.

"Når næringsstofferne begynder at cykle hurtigere, og vegetationen begynder at vokse hurtigere, der skal stimulere al vegetationen på tundraen. Efter et stykke tid, træart bør være i stand til at overhale dem, der ikke har stilke, der kan ikke stå så højt. Så du har en tendens til at miste sedges og moser og lav, "forklarede studieforfatter Ed Rastetter, seniorforsker ved MBL Ecosystems Center og hovedforsker for National Science Foundation's Arctic Long-Term Ecological Research site ved Toolik Lake, Alaska, hvor en del af forskningen blev foretaget.

Fordi nitrogen- og kulstofcyklusser er tæt forbundet, teamets opdagelse kan også ændre fremskrivninger af kulstoflagring eller frigivelse fra arktiske økosystemer, når klimaet varmes op. Verdens permafrost er fyldt med rester af planter og dyr, der er akkumuleret gennem tusinder af år, og den indeholder dobbelt så meget kulstof som i øjeblikket i atmosfæren.

Rastetter understreger, at der er behov for mere forskning for at bekræfte undersøgelsens resultater og for bedre at forstå nitrats betydning i forhold til andre former for nitrogen i arktiske tundraøkosystemer.