أشارت دراسة جديدة نُشرت في مجلة Nature مؤخرًا إلى أن محتوى النيتروجين في المناطق الطبيعية العالمية مثل الغابات والمراعي أقل بنحو ربع مما كان يُقدر سابقًا. الدراسة، التي شارك في كتابتها عالمة البيئة Sarah Bateman من Cary Institute of Ecosystem Studies وآخرون، لها أهمية كبيرة لحلول المناخ الطبيعية، لأن النيتروجين عنصر أساسي لنمو النباتات، وهو حاسم لإزالة الكربون من الغلاف الجوي.

تركز الدراسة على عملية تثبيت النيتروجين البيولوجي التي توفر النيتروجين للنباتات، أي عملية تحول الكائنات الحية الدقيقة (التي غالبًا ما تكون متعايشة مع النباتات) غاز النيتروجين في الهواء إلى شكل يمكن للنباتات استخدامه. على سبيل المثال، النيتروجين مكون أساسي للكلوروفيل، مما يساعد النباتات على تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى طاقة من خلال التمثيل الضوئي، مما يعزز نمو النباتات وتخزين الكربون.

ومع ذلك، وجدت الدراسة أن محتوى النيتروجين المتاح للنباتات في العديد من المناطق الطبيعية، بما في ذلك المراعي والغابات المعتدلة، تم تقديره بشكل مبالغ فيه. قام فريق علماء دولي بقيادة Kara Roes-Ely بقياس كمي، واكتشف أن التقديرات السابقة لكمية تثبيت النيتروجين كانت مرتفعة بسبب تحيز العينات. عند قياس الميدان، تم اختيار مناطق طبيعية تحتوي على كميات من الكائنات الحية الدقيقة المثبتة للنيتروجين أعلى بكثير من المتوسط العالمي، مما أدى إلى تقديرات غير دقيقة لتوافر النيتروجين.

تشمل الدراسة الجديدة مواقع بيئية كانت غير ممثلة بشكل كافٍ سابقًا، مثل الشجيرات والنباتات العشبية، مما يساعد على تحديد نقاط النيتروجين الساخنة والصحاري بشكل أكثر دقة. حسب فريق البحث، فإن كمية تثبيت النيتروجين من قبل الكائنات الحية الدقيقة في الأنظمة البيئية الأرضية الطبيعية أقل سنويًا بحوالي 25 مليون طن مما كان يُقدر سابقًا، وهو ما يعادل كمية النيتروجين في حوالي 113 سفينة حاويات محملة بالكامل.

قالت باتمان إن معدلات تثبيت النيتروجين البيولوجي الأكثر دقة ستساعد في تحسين نماذج التنبؤ بكمية ثاني أكسيد الكربون التي يمتصها نظام الأرض وتأثيرات تغير المناخ. ومع ذلك، كشفت الدراسة أيضًا عن مشكلات محتملة ناتجة عن زيادة تثبيت النيتروجين البيولوجي في الأنظمة الزراعية. على الرغم من أن المحاصيل المثبتة للنيتروجين مثل فول الصويا والبرسيم تساعد في الحفاظ على صحة التربة، إلا أن النيتروجين الزائد قد يتسرب إلى المياه الجوفية أو يتدفق إلى البحيرات والجداول، مما يؤدي إلى تكاثر الطحالب بكثرة وإلحاق الضرر بالكائنات المائية.

بالإضافة إلى ذلك، يتحول النيتروجين الزائد إلى أكسيد النيتروز، وهو غاز دفيئة قوي. كما أن مستويات النيتروجين العالية تفضل النباتات الغازية سريعة النمو، مما يضيق مساحة البقاء للأنواع المحلية ويقلل من التنوع البيولوجي. يقدر فريق البحث أن المحاصيل الزراعية وحدها (باستثناء الأسمدة الكيميائية) زادت من كمية تثبيت النيتروجين البيولوجي الأرضي بنسبة 64% مقارنة بمستويات ما قبل التصنيع.