حل لغز النيتروجين المفقود على الأرض
حل لغز النيتروجين المفقود على الأرض
فيديو: حل لغز النيتروجين المفقود على الأرض
فيديو: ألغاز الذكاء/ مجموعة عشرين راسي بين النجوم واقدامي على الارض فمن /الحل تابع 2023, شهر فبراير
Anonim

اكتشف العلماء مصدرًا بيئيًا غير معروف سابقًا للنيتروجين.

حل لغز النيتروجين المفقود على الأرض
حل لغز النيتروجين المفقود على الأرض

اعتاد الخبراء على الاعتقاد بأن كل النيتروجين الموجود في التربة يأتي مباشرة من الغلاف الجوي ، أو يتم عزله بواسطة الميكروبات أو يذوب في المطر. لكن اتضح أن العلماء أغفلوا مصدرًا رئيسيًا آخر لهذا العنصر ، وهو أمر حاسم لنمو النبات: ما يصل إلى ربع النيتروجين في التربة والنباتات تتسرب من الصخور ، وفقًا لدراسة نُشرت في أبريل في Science.

بصرف النظر عن بعض الدراسات المتفرقة ، "لم يفكر مجتمع [البحث] أبدًا في النظر إلى الصخور" ، كما يقول مؤلف الدراسة الرئيسي بنجامين ز. هولتون ، عالم البيئة العالمي في جامعة كاليفورنيا ، ديفيس. هذا الاكتشاف له آثار تتجاوز فهم دورة النيتروجين على كوكب الأرض. يمكنه أيضًا تغيير النماذج المناخية. يقول هولتون إنه يشير إلى أن النباتات في مناطق معينة قد تكون قادرة على النمو بشكل أسرع وأكبر مما كان يعتقد سابقًا ، وبالتالي يمكنها امتصاص المزيد من ثاني أكسيد الكربون.

صورة
صورة

مع ارتفاع درجات الحرارة العالمية ، أصبح حساب مقدار امتصاص نباتات ثاني أكسيد الكربون التي تحتجز الحرارة أمرًا مهمًا بشكل متزايد. الكمية الدقيقة لا تزال غير مؤكدة ، لكن Houlton يشير إلى أن النباتات يمكن أن توفر "وسادة أكثر قليلاً … لتخزين تلوثنا الكربوني."

فحصت الأبحاث السابقة التوازن بين كمية النيتروجين في الرواسب التي تصل إلى الوشاح (الطبقة الموجودة أسفل قشرة الأرض) ومقدار البراكين التي تطلق في الغلاف الجوي (وهي 78 في المائة من النيتروجين). في بداية السبعينيات ، أظهرت بعض الدراسات أن عدة أنواع من الصخور الرسوبية تحتوي على النيتروجين من النباتات والطحالب والحيوانات الميتة منذ فترة طويلة والتي ترسبت في قاع البحر القديم. اقترحت حفنة من الأوراق أن العنصر قد يتسرب إلى التربة في أماكن معينة. لكن العلماء لم يتابعوا هذه النتائج ، وكان يُعتقد أن كمية النيتروجين المنبعثة كطقس صخري ضئيلة. يقول هولتون: "لم يكن الدخول في نموذج كيف نعتقد أن دورة النيتروجين تعمل".

نشر هو وزملاؤه دراسة في عام 2011 في مجلة Nature توصلت إلى أن تربة الغابات فوق الصخور الرسوبية في أجزاء من كاليفورنيا تحتوي على نيتروجين أكثر بنسبة 50 في المائة مقارنة بالمناطق التي تعلو الصخور البركانية. ووجدوا أيضًا زيادة بنسبة 42 في المائة من النيتروجين في الأشجار التي تنمو فوق الصخور الرسوبية. على الرغم من أن البحث أشار إلى أن العنصر كان يشق طريقه من الصخور إلى التربة والنباتات في عدد قليل من المناطق المحددة ، إلا أنه لم يُظهر أن هذه ظاهرة مهمة في جميع أنحاء العالم.

في دراستهم الجديدة ، استخدم هولتون وزملاؤه كاليفورنيا كنظام جيولوجي نموذجي لأن الولاية تحتوي على معظم أنواع الصخور على الكوكب. قاموا بقياس مستويات النيتروجين في ما يقرب من 1000 عينة من كاليفورنيا وفي عينات أخرى من جميع أنحاء العالم. ثم طوروا نموذجًا حاسوبيًا لحساب مدى سرعة تكسير صخور الأرض وإطلاق النيتروجين في التربة.

النيتروجين الذي يتم تحريره من خلال عمليات التجوية يشق طريقه في النهاية إلى المحيط ، حيث يترسب في الصخور عند تشكلها في قاع البحر. حركة الصفائح التكتونية ترفع الصخور ؛ تتحلل وتطلق النيتروجين الذي تمتصه النباتات والحيوانات ويحتجز في الصخور مرة أخرى - مما يؤدي إلى استمرار الدورة. يمكن أن تتضمن التجوية كلاً من الانهيار الفيزيائي - الذي يتم تسريعه عندما يتم دفع الصخور لأعلى وتعرضها للعناصر مثل سلاسل الجبال - والانحلال الكيميائي ، مثل عندما تتفاعل مياه الأمطار الحمضية مع المركبات الموجودة في الصخور.

يقول ويليام شليزنجر ، عالم الكيمياء الجيولوجية الحيوية في معهد كاري لدراسات النظم البيئية في ميلبروك ، نيويورك ، والذي لم يشارك في الدراسة ، إنه قاس ذات مرة مستويات النيتروجين الكبيرة في الصخور ولكنه لم "يجمع اثنين واثنين معًا". لقد افترض أن هذا لم يكن مصدرًا واسع النطاق أو مهمًا لمغذيات التربة. لكن شليزنجر يحذر من المبالغة في تفسير أهمية النتائج الجديدة ، مشيرًا إلى أن كمية النيتروجين التي تدخل التربة عبر الأسمدة الاصطناعية تقزم تلك الموجودة في الصخور. يعتقد أنه يجب دمج هذا الاكتشاف في النماذج العالمية للنيتروجين والكربون لكنه يضيف ، "لا أعتقد أنه سيعيد كتابة فهمنا لتغير المناخ."

ومع ذلك ، فإن النتائج تفسر ارتفاع مستويات النيتروجين بشكل محير في بعض أنواع التربة. يقول هولتون: "تساعد دراستنا في حل تلك الفجوة بين ما كانت تقوله الملاحظات وما تتوقعه النماذج". هذه النتائج مهمة بشكل خاص عند النظر في الغابات الضخمة الغنية بالنيتروجين في كندا وروسيا ، والتي يتواجد العديد منها فوق التكوينات الرسوبية.

يقول هولتون إن الدراسة الجديدة استخدمت قياسات متحفظة إلى حد ما للنيتروجين في الصخور وأن الكمية الفعلية ربما تكون أعلى مما حسبه فريقه. "بالتأكيد البشر وأنشطتنا قد زادت بشكل كبير من كمية التعرية" ، مما قد يعزز إطلاق النيتروجين من خلال التجوية ، كما يقول - و "لم نأخذ ذلك في الاعتبار في دراستنا".

شعبية حسب الموضوع