Dusíkový paradox  
Vědci objasňují, jak ekosystém lesů bude reagovat na globální oteplování.


Dusík je základní substancí veškerého života na Zemi. Je zapojen do různých cyklů, kterými ekosystémy odpovídají na změnu podmínek životního prostředí.  Takzvaný dusíkový paradox máme zafixován v souvislosti s eutrofizací vod. Ve sladkých vodách totiž dusík limituje eutrofizaci jen výjimečně, poněvadž jeho koncentrace několikanásobně převyšují koncentrace fosforu. Růst koncentrací sloučenin dusíku tedy nevyvolává zvýšenou produkci organické hmoty. Naproti tomu v moři jsou poměry dvou hlavních živin (dusíku a fosforu) opačné.  Limitující živinou je v oceánech a jezerech dusík. Přísun dusíku řekami vyvolává eutrofizaci a nárůst vodních květů v příbřežních zónách Severního a Baltického moře. Odtud pramení požadavek, abychom snížili obsah dusíku v Labi...

 

My se na termín dusíkový paradox podíváme z jiného pohledu. A to v souvislostech, ve kterých začíná být skloňován v zahraničních pramenech.  Jde o oběh dusíku v tropických lesích. Mnohá pozorování týkající se obsahu dusíku v tamní půdě, nehrají do karet zákonu nabídky a poptávky. Rostliny a stromy, schopné opatřit si dusík ze vzduchu, zcela nelogicky prosperují v místech, kde je dusíku v půdě dostatek. A naopak strádají zase tam, kde jsou půdy na dusíkaté živiny chudé a kde by jim jejich schopnost měla poskytnout výhodu.
Vědci z Carnegie Institution nyní prohlásili, že na tento paradox přišli. Vysvětlují ho pomocí dalších dvou faktorů: teploty a dostatku dalšího z klíčových životních prvků – fosforu. Benjamin Houlton a Christopher Field publikovali ještě s dalšími spolupracovníky práci v červnovém čísle  časopisu Nature, ve které záhady okolo fixace vzdušného dusíku vysvětlují.

 

Vzdušný dusík (molekulový), tvořený dvěma úzce svázanými atomy dusíku, tvoří téměř 80% zemské atmosféry. Přesto, že ho je okolo nás tolik, jen několik málo organismů jej dovede v této formě zužitkovat. Fixace dusíku, jak je tento proces nazýván, vyžaduje účast enzymu nitrogenáza. Tento enzym je v majetku některých baktérií. Část z nich žije v celoživotní symbióze na kořenech rostlin. Symbiotický stav je specifický a s konkrétní rostlinou se bratří jen konkrétní baktérie. Takovým rostlinám spolupracující baktérie propůjčují schopnost zabudovávat do svých těl dusík získaný ze vzduchu.
Logicky by zmíněná symbióza a schopnost asimilovat vzdušný dusík, měla poskytovat těmto rostlinám výhodu. Ta by se měla výrazněji projevit v ekosystémech chudých na dostupné zdroje dusíku. Výhoda by se naopak neměla projevit v lokalitách, kde je dostatek humusu, protože fixace dusíku ze vzduchu je energeticky mnohem náročnější, než je jeho získávání ve formě dusičnanových, dusitanových nebo amonných iontů.


Dusíkový paradox v lesních porostech
Mírné pásmo je charakteristické tím, že lesní půda zde dusíkem zrovna neoplývá.  Přesto jsou v lesích mírného pásma rostliny využívající vzdušný dusík vzácné. Naopak je těchto rostlin hodně v nížinách tropických lesů, kde je dusíku habaděj.

Zvětšit obrázek
Christopher Field (Stanford University), vedoucí výzkumného týmu.

Za tuto nelogičnost, jak se zdá, může enzym nitrogenáza. Aktivita tohoto enzymu je značně závislá na teplotě. V praxi to funguje tak, že při nízkých teplotách je na stejný objem zpracovaného vzdušného dusíku potřeba mnohem větší množství enzymu. Protože „výroba“ enzymu je energeticky náročná, výhody pramenící z fixace vzdušného dusíku se v mírném pásmu stírají.  Tím vědci vysvětlují, proč je  v lesích mírného pásma tak malé zastoupení rostlin využívajících vzdušný dusík, přestože jsou tamní půdy na dusík chudé.  

 

V tropických lesích se do úspěšnosti rostlin fixujících vzdušný dusík vliv fosforu také montuje.  Mezi množstvím dusíku v půdě a fosforem byla zjištěna zajímavá souvislost a ta výrazně ovlivňuje zastoupení rostlin v daném ekosystému. Mnohé tropické půdy totiž doslova trpí nedostatkem využitelného fosforu.  Dodávání dusíku do půdy (zprostředkované symbiotickými baktériemi s s oním kouzelným enzymem nitrogenázou), učiní pro rostliny velmi významnou věc – dovolí jim využít obtížně metabolizovatelné sloučeniny fosforu. Právě toto zvýšení fyziologické využitelnosti sloučenin fosforu v půdě dává rostlinám fixujícím vzdušný dusík, onu druhou konkurenční výhodu, která se projevuje  v místech, kde je nedostatek fosforu. Výhodu rostliny mají ale jen za předpokladu  dostatku tepla.
 
Podle Houltona a Fielda, kteří se skladbou rostlin a obsahem živin v půdě zabývali, jakmile začneme brát zmíněné dva faktory (teplotu a obsah fosforu v půdě) do úvahy, je rázem po záhadě. To, co půdoznalci a ekologové nazývají jako „dusíkový paradox“, lze účinky těchto dvou faktorů snadno vysvětlit.
Proč se o tomto poznatku z tropických pralesů zmiňujeme i zde na Oslu? Inu proto, že v souvislosti s rostoucí teplotou se začne i u nás efekt souvisící s oním „dusíkovým paradoxem“ prosazovat větší měrou.  S pomocí těchto znalostí bychom měli být schopni lépe prognózovat co se bude v našich ekosystémech odehrávat. Vyzbrojeni novými poznatky bychom také měli být schopni optimalizovat skladby rostlin a tak ekonomičtěji využívat naše omezené půdní zdroje. A nemělo by se to týkat jen lesů. 


Pramen: Carnegie Institution

Datum: 23.06.2008 02:58
Tisk článku

Související články:

Zalednění Antarktidy přivodil tektonický posun     Autor: Josef Pazdera (26.11.2021)
Klimatologové sopky nemají rádi     Autor: Josef Pazdera (24.08.2021)
Ztráty ledu v západní Antarktidě odborníci přisuzovali klimatickým změnám     Autor: Josef Pazdera (19.08.2021)
Jak to je s hurikány?     Autor: Josef Pazdera (19.07.2021)
Elektromobily – vlci v rouše beránčím?     Autor: Miloslav Pouzar (19.07.2021)



Diskuze:

Žádný příspěvek nebyl zadán


Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace