Insonning azot aylanishiga ta'siri - Human impact on the nitrogen cycle

1-rasm: Tuproq-o'simlik tizimidagi azot aylanishi. Bitta potentsial yo'l: N tomonidan belgilanadi mikroblar mineralizatsiyalangan organik birikmalarga (ya'ni, ammonifikatsiya ) va keyin anorganik shakllarga oksidlanadi (ya'ni, nitrifikatsiya ) o'simliklar tomonidan o'zlashtirilgan (NO3−). YOQ3− shuningdek, bakteriyalar tomonidan denitrifikatsiya qilinishi, N hosil bo'lishi mumkin2, YO'Qxva N2O.

Insonning azot aylanishiga ta'siri xilma-xildir. Qishloq xo'jaligi va sanoat azot (N) atrof-muhitga kirishlar hozirgi vaqtda tabiiy manbalardan oshib ketadi N fiksatsiyasi.[1] Antropogen manbalar natijasida global azot aylanishi (1-rasm) o'tgan asrda sezilarli darajada o'zgartirildi. Global atmosfera azot oksidi (N2O) mol fraktsiyalari 2005 yilda sanoatgacha bo'lgan qiymatdan ~ 270 nmol / mol dan ~ 319 nmol / molgacha ko'tarildi.[2] Inson faoliyati N.ning uchdan bir qismiga to'g'ri keladi2Ey chiqindilar, ularning aksariyati qishloq xo'jaligi sohasiga to'g'ri keladi.[2] Ushbu maqola antropogen N kirish tarixini qisqacha ko'rib chiqish uchun mo'ljallangan va azot kirishlarining tanlangan quruqlik va suvdagi ta'sirlari haqida xabar beradi. ekotizimlar.

Antropogen azotli kirish tarixi

Anglatadi emissiyani kislotalash (havo ifloslanishi) 100 g protein uchun har xil oziq-ovqat[3]
Oziq-ovqat turlariKislota chiqaradigan emissiya (g SO2100 g protein uchun ekv)
Mol go'shti
343.6
Pishloq
165.5
Cho'chqa go'shti
142.7
Qo'zi va qo'y go'shti
139.0
Qisqichbaqasimonlar etishtiriladi
133.1
Parrandachilik
102.4
Yetishtirilgan baliq
65.9
Tuxum
53.7
Yer yong'oqlari
22.6
No'xat
8.5
Tofu
6.7

Yer atmosferasining taxminan 78 foizini N gaz tashkil etadi (N2), bu inert birikma va biologik jihatdan ko'pchilik organizmlar uchun mavjud emas. Ko'pgina biologik jarayonlarda foydalanish uchun N2 noorganik kamaytirilgan shakllarni (NH) o'z ichiga olgan reaktiv N (Nr) ga aylantirilishi kerak3 va NH4+), noorganik oksidlangan shakllar (NO, NO2, HNO3, N2O va YO'Q3−) va organik birikmalar (karbamid, ominlar va oqsillar ).[1] N2 kuchli uchli rishtaga ega va shuning uchun katta miqdordagi energiya (226 kkal mol) mavjud−1) N ni aylantirish uchun talab qilinadi2 Nrga[1] Sanoat jarayonlaridan oldin bunday energiyaning yagona manbalari quyosh nurlanishi va elektr zaryadlari edi.[1] Katta miqdordagi metabolik energiya va fermentdan foydalanish nitrogenaza, biroz bakteriyalar va siyanobakteriyalar aylantirish atmosfera N2 NH ga3, biologik deb nomlanuvchi jarayon azot fiksatsiyasi (BNF).[4] BNF ning antropogen analogi bu Xabar-Bosch jarayon, unda H2 atmosfera N bilan reaksiyaga kirishadi2 NH hosil qilish uchun yuqori harorat va bosimda3.[5] Va nihoyat, N2 dan energiya bilan NO ga aylanadi chaqmoq, bu hozirgi mo''tadil ekotizimlarda ahamiyatsiz yoki qazilma yoqilg'i yonish.[1]

1850 yilgacha tabiiy BNF, etishtirishga bog'liq BNF (masalan, ekish dukkakli hosil bo'lgan organik moddalar qishloq xo'jaligi ishlab chiqarishining yagona N manbalari bo'lgan.[5] Asr boshiga yaqin, Nr dan guano va natriy nitrat konlar yig'ilib, qurg'oqchil Tinch okeani orollari va Janubiy Amerika cho'llaridan eksport qilindi.[5] 1920-yillarning oxiriga kelib NH ishlab chiqarish uchun samarasiz bo'lsa ham dastlabki sanoat jarayonlaridan foydalanilgan3.[1] Sa'y-harakatlari tufayli Fritz Xaber va Karl Bosch, Xaber-Bosch jarayoni 1950-yillardan keyin azotli o'g'itlarning eng katta manbaiga aylandi va BNF o'rnini NH ning dominant manbai qildi.3 ishlab chiqarish.[5] 1890 yildan 1990 yilgacha antropogen tarzda yaratilgan Nr deyarli to'qqiz baravar ko'paygan.[1] Shu vaqt ichida odamlarning soni uch barobardan ko'proq oshdi, bu qisman oziq-ovqat ishlab chiqarishni ko'payishi bilan bog'liq.

Beri sanoat inqilobi, antropogen N kirishining qo'shimcha manbai bo'ldi qazilma yoqilg'i yonish, bu energiyani chiqarish uchun ishlatiladi (masalan, avtoulovlarni yoqish uchun). Sifatida Yoqilg'i moyi yonadi, yuqori harorat va bosim N dan NO hosil qilish uchun energiya beradi2 oksidlanish.[1] Bundan tashqari, qachon qazilma yoqilg'i qazib olinadi va yoqiladi, fotoalbom N reaktiv bo'lishi mumkin (ya'ni NOx emissiya).[1] 1970-yillar davomida olimlar atrof muhitda N kirish manbalari to'planib, ekotizimlarga ta'sir ko'rsatayotganini anglay boshladilar.[1]

Antropogen manbalarning azot aylanishiga ta'siri

1600-1990 yillarda global reaktiv azot (Nr) yaratilishi deyarli 50% ga oshdi.[6] Ushbu davrda Nr turlarining atmosfera chiqindilari 250% ga, dengiz va quruqlikdagi ekotizimlarga yotqizilishi esa 200% dan oshganligi aytilmoqda.[6] Bundan tashqari, xabar berilishicha, qirg'oqlarga noorganik N oqimlari erigan daryo suvi ko'paygan.[6] Azot ko'plab tizimlarda, shu jumladan o'rmonlarda, botqoqli erlarda va qirg'oq va dengiz ekotizimlarida juda muhim cheklovchi oziq moddadir; shuning uchun Nr emissiyasi va tarqalishidagi bu o'zgarish suv va quruqlikdagi ekotizimlar uchun katta oqibatlarga olib keldi.[7][8]

Atmosfera

Anglatadi issiqxona gazlari chiqindilari turli xil oziq-ovqat turlari uchun[9]
Oziq-ovqat turlariIssiqxona gazlari chiqindilari (g CO2-Ctenglama g protein uchun)
Ruminant go'shti
62
Qayta aylanadigan baliq ovlash
30
Trol baliq ovi
26
Qayta aylanmaydigan baliq ovlash
12
Cho'chqa go'shti
10
Parrandachilik
10
Sut mahsulotlari
9.1
Trolga uchmaydigan baliq ovi
8.6
Tuxum
6.8
Kraxmalli ildizlar
1.7
Bug'doy
1.2
Makkajo'xori
1.2
Dukkaklilar
0.25

Atmosferadagi N kirishlar asosan N (NO) oksidlarini o'z ichiga oladix), ammiak (NH3) va azot oksidi (N2O) suv va quruqlikdagi ekotizimlardan,[4] va YO'Qx dan qazilma yoqilg'i va biomassaning yonishi.[1]

Yilda agroekosistemalar, o'g'itlarni qo'llash mikroblarni ko'paytirdi nitrifikatsiya (mikroorganizmlar ammoniyni oksidlovchi aerobik jarayon [NH4+] nitratga [NO3−]) va denitrifikatsiya (mikroorganizmlar NO ni kamaytiradigan anaerobik jarayon3− atmosferadagi azot gaziga [N2]). Ikkala jarayon ham tabiiy ravishda azot oksidi (NO) va azot oksidi (N) oqadi2O) atmosferaga.[4] N ni alohida tashvishga solmoqda2O'rtacha atmosfera umri 114-120 yil bo'lgan O,[10] va CO ga qaraganda 300 baravar samaraliroq2 kabi issiqxona gazi.[4] YOQx sanoat jarayonlari, avtomobillar va qishloq xo'jaligi o'g'itlari va NH tomonidan ishlab chiqarilgan3 tuproqdan chiqadigan (ya'ni nitrifikatsiyaning qo'shimcha mahsuloti sifatida)[4] va chorvachilik operatsiyalari shamol ekotizimlariga etkazilib, N aylanishiga va ozuqa moddalarining yo'qotilishiga ta'sir qiladi. NO ning oltita asosiy ta'sirix va NH3 emissiya keltirildi:[1] 1) ammoniy aerozollar tufayli atmosferada ko'rinishni pasayishi (yaxshi) zarrachalar [PM]); 2) ko'tarilgan ozon konsentratsiyalar; 3) ozon va PM inson sog'lig'iga ta'sir qiladi (masalan, nafas olish yo'llari kasalliklari, saraton ); 4) ortadi radiatsion majburlash va global iqlim o'zgarishi; 5) tufayli qishloq xo'jaligi mahsuldorligining pasayishi ozon yotqizish; va 6) ekotizimning kislotaliligi[11] va evrofikatsiya.

Biosfera

Quruqlik va suv ekotizimlari Nr kirishini atmosferadan nam va quruq yotqizish orqali oladi.[1] Atmosfera Nr turlari ekotizimlarga yog'ingarchilikda birikishi mumkin (masalan, NO3−, NH4+, organik N birikmalari), gazlar sifatida (masalan, NH3 va gazsimon nitrat kislota [HNO3]), yoki aerozol sifatida (masalan, ammoniy nitrat [NH4YOQ3]).[1] Suv ekotizimlari qo'shimcha azotni yer usti oqimi va daryo kirish.[8]

N darajasining ko'payishi tuproqlarni, soylarni va ko'llarni kislotalab, o'rmon va o'tloqlarning unumdorligini o'zgartirishi mumkin. Yaylov ekotizimlarida N kirishlar mahsuldorlikning dastlabki o'sishini keltirib chiqardi, so'ngra tanqidiy chegaralar oshib borishi bilan pasayish kuzatildi.[1] Azotning ta'siri biologik xilma-xillik, karbonli velosiped va turlar tarkibidagi o'zgarishlar ham namoyish etildi. Sohil bo'yidagi okean va estuariya tizimlarining yuqori darajada rivojlangan joylarida daryolar to'g'ridan-to'g'ri etkazib berishadi (masalan, yer usti oqimi ) va bilvosita (masalan, er osti suvlarining ifloslanishi) agroekosistemalardan N kirishlari.[8] N kirishni ko'payishiga olib kelishi mumkin chuchuk suvni kislotalash va evrofikatsiya dengiz suvlari.

Quruqlikdagi ekotizimlar

Hosildorlik va ozuqa moddalarining aylanishiga ta'siri

Mo''tadil tizimlarda er usti o'sishining katta qismi N bilan cheklangan; shuning uchun N kirishlari (ya'ni cho'ktirish va urug'lantirish orqali) N mavjudligini oshirishi mumkin, bu esa vaqtincha N olish, o'simlik va mikroblarning o'sishini va o'simlik biomassasida N to'planishini oshiradi. tuproqdagi organik moddalar.[12] Organik moddalarga ko'p miqdordagi N qo'shilishi C: N nisbatlarini pasaytiradi va mineral N ajralishini (NH) ko'paytiradi4+) organik moddalarning heterotrof bilan parchalanishi paytida mikroblar (ya'ni, ammonifikatsiya ).[13] Ammonifikatsiya oshgani sayin minerallashgan N.ning nitrifikatsiyasi kuchayadi, chunki mikrob nitrifikatsiyasi va denitrifikatsiya "sızdırmaz", N yotqizish gaz chiqindilarining ko'payishini kutmoqda.[14] Bundan tashqari, NH ortishi bilan4+ tuproqda to'planish, nitrifikatsiya jarayonlarida tuproqni kislotalaydigan vodorod ionlari ajralib chiqadi. YOQ3−, nitrifikatsiya mahsuloti yuqori darajada harakatchan va kaltsiy va magniy kabi musbat zaryadlangan gidroksidi minerallar bilan bir qatorda tuproqdan yuvilishi mumkin.[4] Kislota tuproqlarida mobilizatsiya qilingan alyuminiy ionlari zaharli kontsentratsiyalarga etib borishi mumkin, bu ham quruqlik, ham qo'shni suv ekotizimlariga salbiy ta'sir qiladi.

Antropogen manbalar N orqali odatda tog'li o'rmonlarga etib boradi yotqizish.[15] Inson faoliyati tufayli ko'paygan N qatlamining potentsial xavfi o'zgartirildi ozuqa moddalarining aylanishi o'rmon ekotizimlarida. Ko'plab tadqiqotlar atmosfera N qatlamining o'rmon unumdorligi va uglerod zaxirasiga ijobiy va salbiy ta'sirini ko'rsatdi. Qo'shilgan N ko'pincha tez immobilizatsiya qilinadi mikroblar,[16] va qolgan mavjud bo'lgan N ning ta'siri o'simliklar jamoatchiligining Nni qabul qilish qobiliyatiga bog'liq.[17] Yuqori darajada qabul qilingan tizimlarda N o'simlik biomassasida o'zlashtirilib, kuchayishiga olib keladi sof birlamchi unumdorlik (AES) va ehtimol oshgan uglerod sekvestratsiyasi katta fotosintetik imkoniyatlar orqali. Shu bilan birga, N qo'shimchalariga ekotizimning javoblari ko'plab ob-havo omillariga, shu jumladan iqlim, erdan foydalanish tarixi va N qo'shimchalarining miqdori bilan bog'liq. Masalan, Qo'shma Shtatlarning shimoliy-sharqida, surunkali N kirishni oladigan qattiq yog'och stendlar ignabargli daraxtlarga qaraganda N ni saqlab qolish va yillik sof birlamchi mahsuldorlikni (ANPP) oshirish uchun ko'proq imkoniyatlarni namoyish etdi.[18] N kirish tizim talabidan oshib ketgandan so'ng, N yuvish va gaz oqimlari orqali yo'qolishi mumkin. Agar mavjud bo'lsa, N ekotizimdan oshadi (ya'ni, o'simlik, tuproq va mikroblar va hokazo) qabul qilish quvvati, N to'yinganlik paydo bo'ladi ortiqcha N esa er usti suvlari, er osti suvlari va atmosferaga yo'qoladi.[12][17][18] N to'yinganligi ozuqa moddalarining muvozanatiga olib kelishi mumkin (masalan, nitrat yuvilishi natijasida kaltsiyning yo'qolishi) va o'rmonning pasayishi.[13]

Garvard o'rmonida uzoq muddatli ekologik tadqiqotlarda surunkali N qo'shimchalarini 15 yillik o'rganish (LTER ) dasturi mo''tadil o'rmonlarda ozuqa aylanishiga azotning ko'payishini ko'p ta'sirini aniqladi. Surunkali N qo'shimchalari yuvishning katta yo'qotishlariga, qarag'ay o'limining ko'payishiga va biomassa to'planishining to'xtashiga olib kelganligini aniqladi.[18] Boshqa bir tadqiqot shuni ko'rsatdiki, surunkali N qo'shimchalari fotosintetik bo'lmagan N ning to'planishiga olib keldi va keyinchalik fotosintez qobiliyatini pasaytirdi, go'yoki og'ir uglerod stresi va o'limga olib keldi.[17] Ushbu topilmalar avvalgi farazlarni inkor etadiki, N kirishlar NPP ni ko'paytiradi va uglerod sekvestratsiyasi.

O'simlik turlarining xilma-xilligiga ta'siri

Ko'pgina o'simlik jamoalari ozgina ozuqaviy sharoitda rivojlangan; shuning uchun N kirishlarining ko'payishi biotik va abiotik o'zaro ta'sirlarni o'zgartirishi mumkin, bu esa jamoa tarkibidagi o'zgarishlarga olib keladi. Bir nechta ozuqaviy qo'shimchalar bo'yicha o'tkazilgan tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, N kirishining ko'payishi tez o'sadigan o'simlik turlarining ustunligiga olib keladi va shu bilan turlarning boyligi kamayadi.[19][20][21] Tez o'sadigan turlar azotni qabul qilishga ko'proq yaqinlik qiladi va sekinroq o'sib boradigan o'simlik turlarini yer usti biomassasi bilan quyosh nuriga kirishni to'sib qo'yadi.[22] Boshqa tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, tizimning N boyitilishiga ikkinchi darajali javoblari, shu jumladan tuproqni kislotalash va o'zgarishlar mikorizal jamoalar stressga chidamli turlarning sezgir turlaridan ustunroq raqobatlashishiga imkon berdi.[11][23] Arbuskulyar mikorizal assotsiatsiyaga ega bo'lgan daraxtlar tuproq azotining ko'payishidan ko'proq foyda ko'rishadi, chunki bu qo'ziqorinlar tuproqdagi organik azotni parchalashga qodir emas.[24] Ikkita boshqa tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, N ning ko'payishi turlarning xilma-xilligi pasayishiga olib keldi sog'liqni saqlash joylari. Heathlands N-kambag'al tuproqlar bilan ajralib turadi, ular N talab qiladigan o'tlarni hisobga olmaydi; ammo, N qatlamining ko'payishi va tuproqni kislotalash, bosqinchi o'tloqlar pasttekislik o'rnini bosadi.[25][26]

Qadimgi dala ketma-ketligida o'g'itlash va bezovtalanish (ya'ni erga ishlov berish) ni yaqinda o'tkazgan eksperimental tadqiqotda, buzilish darajasidan qat'i nazar, N ning ko'payishi bilan turlarning boyligi kamayganligi aniqlandi. Raqobat tajribalari shuni ko'rsatdiki, raqobatbardosh dominantlar bezovtalanish hodisalari o'rtasida raqobatdosh past turlarni chiqarib tashlagan. N kirishlarning ko'payishi bilan raqobat yer ostidan yerga (ya'ni yorug'lik uchun raqobatga) o'tdi va patch kolonizatsiya darajasi sezilarli darajada kamaydi. Ushbu ichki o'zgarishlar turlar o'rtasidagi raqobat-mustamlaka savdosi muvozanatini o'zgartirish orqali jamoaga keskin ta'sir ko'rsatishi mumkin.[21] Yamoqqa asoslangan tizimlarda mintaqaviy birgalikda yashash etarli darajada yuqori bezovtalik darajasi hisobga olingan holda raqobatdosh va mustamlakachilik qobiliyatidagi savdo-sotiq orqali sodir bo'lishi mumkin.[27] Ya'ni, raqobatbardosh va mustamlakachilik qobiliyatlarining teskari reytingi bilan o'simliklar makon va vaqt ichida birga yashashi mumkin, chunki bezovtalik ustun raqobatchilarni yamoqlardan olib tashlaydi va ustun kolonizatorlarni o'rnatishga imkon beradi. Biroq, Uilson va Tilman tomonidan ko'rsatilgandek, ozuqa moddalarining ko'payishi savdo-sotiqni bekor qilishi mumkin, natijada ushbu ustun kolonizatorlar / kambag'al raqobatchilar raqobatdosh ravishda chiqarib yuboriladi.[21]

Suv ekotizimlari

Suv ekotizimlari azotni boyitishga turlicha ta'sir ko'rsatadi. YOQ3− to'yingan, quruqlikdagi ekotizimlarning yuklanishiga olib kelishi mumkin kislotalash quyi oqimdagi chuchuk suv tizimlari va evrofikatsiya quyi dengiz tizimlarining. Chuchuk suvni kislotalash pHga sezgir baliq turlarining alyuminiy toksikligi va o'limiga olib kelishi mumkin. Dengiz tizimlari odatda azot bilan cheklanganligi sababli, haddan tashqari N kirish natijasida toksik alg gullari, kislorod etishmovchiligi, yashash joylarining yo'qolishi, suvning pasayishi natijasida suv sifati pasayishi mumkin biologik xilma-xillik va baliq ovida yo'qotish.[8]

Toza suvlarni kislotalash

Quruq landshaftlarda atmosfera N yotqizilishi tuproq mikrob jarayonlari orqali biologik mavjud azotga aylanishi mumkin, natijada er usti suvlari paydo bo'lishi mumkin. kislotalash va biologik xilma-xillikni yo'qotish. YOQ3− va NH4+ buferlash imkoniyati kam bo'lganligi sababli er usti tizimlari va atmosferadan olingan kirishlar chuchuk suv tizimlarini kislota qilishi mumkin tuproqni kislotalash.[8] Evropada, Qo'shma Shtatlarning shimoliy-sharqida va Osiyodagi N ifloslanishi dolzarb muammo hisoblanadi chuchuk suvni kislotalash.[28] Ontario shimoli-g'arbiy qismida joylashgan eksperimental ko'l hududida (ELA) ko'llarni kislotalashtirish bo'yicha tadqiqotlar kislotalikning ko'payishini mahalliy baliq turlariga salbiy ta'sirini aniq ko'rsatib berdi: ko'l alabalığı (Salvelinus namaycush) ishga tushirilishi va o'sishi kislotalash paytida uning asosiy o'lja turlarini yo'q qilish sababli keskin kamayib ketdi.[29] Qishloq xo'jaligi, chorvachilik, o'g'itlar, septik tizimlar va boshqa manbalardan olinadigan reaktiv azot ko'plab sanoatlashgan mamlakatlarning suv yo'llarida nitrat konsentratsiyasini oshirdi. 1000 dan ortiq Norvegiya ko'llarida nitrat kontsentratsiyasi o'n yil ichida ikki baravarga kamaydi. So'nggi asrda AQShning shimoli-sharqidagi va Evropaning aksariyat qismidagi daryolar o'n-o'n besh baravar ko'paygan. Reaktiv azot oqimlarga, ko'llarga, daryolarga va er osti suvlariga oqib tushadigan ichimlik suvini ifloslantirishi mumkin. Faqatgina Qo'shma Shtatlarda er osti suv manbalarining 20% ​​Jahon sog'liqni saqlash tashkiloti tomonidan ichimlik suvidagi nitrat kontsentratsiyasi chegarasidan oshib ketadi. Ushbu yuqori konsentratsiyalar nitrat ionlari qonning kislorod tashish qobiliyatini susaytiradigan "ko'k chaqaloq kasalligini" keltirib chiqarishi mumkin. Tadqiqotlar, shuningdek, nitratlarning yuqori kontsentratsiyasini reproduktiv muammolar va siydik pufagi va tuxumdon saratoni kabi ba'zi bir saraton kasalliklarining ko'payishi bilan bog'liq.[30]

Dengiz tizimlarining evtrofikatsiyasi

Urbanizatsiya, o'rmonlarni yo'q qilish va qishloq xo'jaligi faoliyati asosan daryolar orqali qirg'oq suvlariga cho'kindi va ozuqaviy moddalarni kiritishiga yordam beradi.[8] Dengiz tizimlariga ozuqaviy kirimlarning ko'payishi hosildorlik va baliq ovlash hosildorligining qisqa muddatli o'sishini va uzoq muddatli zararli ta'sirini ko'rsatdi evrofikatsiya. Yo'q3− 20-asrning so'nggi yarmida Missisipi daryosidagi yuklar Missisipi deltasi atrofidagi suvlarda baliq ovlash hosildorligining oshishi bilan o'zaro bog'liq edi;[31] ammo, bu ozuqaviy ma'lumotlar mavsumiy ishlab chiqarilgan gipoksiya (kislorod kontsentratsiyasi 2-3 mg L dan kam−1, "o'lik zonalar ") Meksika ko'rfazi.[1][8] Estuari va qirg'oq tizimlarida yuqori ozuqaviy moddalar asosiy ishlab chiqarishni ko'paytiradi (masalan, fitoplankton ko'payadi, dengiz o'tlari, makroalg) loyqalik natijada suv ustuni bo'ylab yorug'likning pasayishi kamayadi. Binobarin, suv ostida o'simliklarning o'sishi pasayadi, bu esa yashash muhitining murakkabligi va kislorod ishlab chiqarishni kamaytiradi. Birlamchi (ya'ni fitoplankton, makroalga va boshqalar) ishlab chiqarishning ko'payishi organik moddalarni parchalanishi paytida uglerodning pastki suvlarga oqib chiqishiga olib keladi (ya'ni qarigan birlamchi ishlab chiqarish) va suv ustunida joylashgan aerob bakteriyalar tomonidan iste'mol qilinadi. Natijada, pastki suvlarda kislorod iste'moli kislorodning er usti suvlaridan tarqalishidan kattaroqdir. Bundan tashqari, zararli alg gullari (HAB) deb nomlangan ba'zi alg gullari, asab-mushak yoki organlarga zarar etkazadigan birikmalar sifatida harakat qiladigan toksinlarni ishlab chiqaradi. Ushbu alg gullari boshqa dengiz hayotiga ham, odamlarga ham zararli bo'lishi mumkin.[32][33]

Integratsiya

Reaktiv azot (Nr) kirishiga yuqoridagi tizimning javoblari deyarli barchasi alohida o'rganilgan; ammo, tadqiqotlar tobora shuni ko'rsatadiki, azotni yuklash muammolari ozuqa moddalarini tizim chegaralari orqali tashiydigan ko'plab yo'llar bilan bog'liqdir.[1] Ekotizimlar orasidagi bu ketma-ket uzatish azot kaskadi deb ataladi.[6] (Birlashgan Millatlar Tashkilotining Atrof-muhit dasturining rasmiga qarang ). Kaskad davomida ba'zi tizimlarda Nr to'planib qoladi, natijada kaskadda vaqt kechikishi va Nr to'planib qolgan muhitga ta'siri kuchayadi. Natijada, Nr ning antropogen manbalari to'planadi yoki denitrifikatsiyalanadi; ammo, Nr birikmasining nisbiy ahamiyatini aniqlashda ozgina yutuqlarga erishildi va denitrifikatsiya, bu asosan ilmiy fanlar o'rtasida birlashmaning etishmasligi tufayli yuzaga keldi.[1][34]

Ko'pgina Nr globalga tegishli agroekosistemalar u N ga aylanmaguncha atmosfera va suv va quruqlikdagi ekotizimlar orqali kaskadlar2, birinchi navbatda orqali denitrifikatsiya.[1] Garchi er usti bo'lsa ham denitrifikatsiya gazli oraliq mahsulotlarni (azot oksidi [NO) va azot oksidi [N2O]), so'nggi qadam - N.ning mikrobial ishlab chiqarilishi2- juda muhimdir, chunki atmosfera N2 Nr uchun lavabo.[34] Ko'pgina tadqiqotlar shuni aniq ko'rsatdiki, boshqariladigan tampon chiziqlar va botqoqli joylar nitratning katta miqdorini (NO.) Olib tashlashi mumkin3−) orqali qishloq xo'jaligi tizimlaridan denitrifikatsiya.[35] Bunday boshqaruv istalmagan kaskad ta'sirini kamaytirishga va atrof-muhitdagi Nr birikmasini yo'q qilishga yordam beradi.[1]

Inson faoliyati global va eng mintaqaviy N tsikllarda hukmronlik qiladi.[36] N kirishlar quruqlik va suv tizimlarida ozuqa moddalarining aylanishiga va mahalliy turlarning xilma-xilligiga salbiy ta'sir ko'rsatdi. Darhaqiqat, oziq-ovqat tarmoqlariga uzoq muddatli ta'sirlar tufayli Nr manbalari dengiz tizimidagi ifloslanishning eng muhim muammosi hisoblanadi.[8] Ham quruqlik, ham suv ekotizimlarida N ning boyishiga javoblar turlicha; ammo, umumiy qayta yuzaga keladigan mavzu pollarning ahamiyati (masalan, azot) to'yinganlik ) tizimdagi ozuqani ushlab turish qobiliyatida. N kaskadini boshqarish uchun ilmiy fanlarning birlashtirilishi va Nr saqlash va keyingi ishlar bo'lishi kerak denitrifikatsiya stavkalar.[34]

Shuningdek qarang

Adabiyotlar

Ushbu maqola o'z ichiga oladijamoat mulki materiallari dan Milliy sog'liqni saqlash institutlari hujjat: "Atrof muhitni muhofaza qilish istiqbollari".
  1. ^ a b v d e f g h men j k l m n o p q r s t Galloway, J. N .; Aber, J. D .; Erisman, J. N. V.; Zaytsinger, S. P.; Xovart, R. V.; Kovling, E. B.; Cosby, B. J. (2003). "Azot kaskad". BioScience. 53 (4): 341. doi:10.1641 / 0006-3568 (2003) 053 [0341: TNC] 2.0.CO; 2.
  2. ^ a b Alley va boshq. 2007. IPCC iqlim o'zgarishi 2007 yil: Fizika fanining asoslari. I ishchi guruhning iqlim o'zgarishi bo'yicha hukumatlararo hay'atning uchinchi baholash hisobotidagi hissasi. Siyosat ishlab chiqaruvchilar uchun hisobotning qisqacha mazmuni (SPM) Arxivlandi 2011-07-16 da Orqaga qaytish mashinasi.
  3. ^ Nemecek, T .; Poore, J. (2018-06-01). "Ishlab chiqaruvchilar va iste'molchilar orqali oziq-ovqat mahsulotlarining atrof-muhitga ta'sirini kamaytirish". Ilm-fan. 360 (6392): 987–992. Bibcode:2018Sci ... 360..987P. doi:10.1126 / science.aaq0216. ISSN  0036-8075. PMID  29853680. S2CID  206664954.
  4. ^ a b v d e f Schlesinger, W. H. 1997 yil. Biogeokimyo: global o'zgarishlarni tahlil qilish, San-Diego, Kaliforniya
  5. ^ a b v d Smil, V. 2001 yil. Erni boyitish: Fritz Xaber, Karl Bosch va dunyo oziq-ovqat mahsulotlarini o'zgartirish. MIT Press, Kembrij, MA.
  6. ^ a b v d Galloway, Jeyms N .; Kovling, Ellis B. (2002). "Reaktiv azot va dunyo: 200 yillik o'zgarish". AMBIO: Inson muhiti jurnali. 31 (2): 64–71. doi:10.1579/0044-7447-31.2.64. PMID  12078011. S2CID  8104525.
  7. ^ Vitousek, P .; Howarth, R. (1991). "Quruqlik va dengizdagi azotning cheklanishi: bu qanday paydo bo'lishi mumkin?". Biogeokimyo. 13 (2). doi:10.1007 / BF00002772. S2CID  93106377.
  8. ^ a b v d e f g h Rabalais, Nensi N. (2002). "Suv ekotizimlarida azot". AMBIO: Inson muhiti jurnali. 31 (2): 102–12. doi:10.1639 / 0044-7447 (2002) 031 [0102: NIAE] 2.0.CO; 2. PMID  12077998.
  9. ^ Maykl Klark; Tilman, Devid (2014 yil noyabr). "Global dietalar atrof-muhit barqarorligi va inson salomatligini bog'laydi". Tabiat. 515 (7528): 518–522. Bibcode:2014 yil natur.515..518T. doi:10.1038 / tabiat13959. ISSN  1476-4687. PMID  25383533. S2CID  4453972.
  10. ^ Jon T. Xyuton, Y. Ding, D. J. Griggs, M. Noguer, P. J. van der Linden, X. Dai, K. Maskell va C. A. Jonson. 2001 yil. IPCC iqlim o'zgarishi 2001 yil: Ilmiy asos. I ishchi guruhning iqlim o'zgarishi bo'yicha hukumatlararo hay'atning uchinchi baholash hisobotidagi hissasi. Kembrij universiteti matbuoti]
  11. ^ a b Xudik, A. L. F. M.; Verbek, P. J. M.; Dijk, H. F. G.; Roelofs, J. G. M. (1993). "Yo'qolib ketish xavfi ostida bo'lgan otsu heathland turlarining tuproqning kimyoviy tarkibiga nisbatan tarqalishi va kamayishi". O'simlik va tuproq. 148: 137–143. doi:10.1007 / BF02185393. S2CID  22600629.
  12. ^ a b Aber, J. D., K. J. Nadelhoffer, P. Steudler va J. M. Melillo. 1989. "Shimoliy o'rmon ekotizimlarida azot bilan to'yinganlik". Bioscience 39:378–386
  13. ^ a b Aber, J. D. (1992). "Mo''tadil o'rmon ekotizimlarida azotning aylanishi va azot bilan to'yinganligi". Ekologiya va evolyutsiya tendentsiyalari. 7 (7): 220–224. doi:10.1016 / 0169-5347 (92) 90048-G. PMID  21236013.
  14. ^ Matson, P; Lohse, KA; Hall, SJ (2002). "Azot qatlamining globallashuvi: quruqlikdagi ekotizimlarning oqibatlari". Ambio. 31 (2): 113–9. doi:10.1639 / 0044-7447 (2002) 031 [0113: tgondc] 2.0.co; 2. JSTOR  4315223. PMID  12077999.
  15. ^ Aber, Jon D.; Goodale, Kristin L.; Ollinger, Skott V.; Smit, Mari-Luiza; Magill, Elison X.; Martin, Meri E .; Xallett, Richard A.; Stoddard, Jon L. (2003). "Azotni cho'ktirish shimoliy-sharqiy o'rmonlarning azot holatini o'zgartiradimi?". BioScience. 53 (4): 375. doi:10.1641 / 0006-3568 (2003) 053 [0375: INDATN] 2.0.CO; 2. JSTOR  1314369.
  16. ^ Nadelhoffer, K. J .; Downs, M. R .; Fry, B. (1999). "Eman o'rmoni va qizil qarag'ay plantatsiyasiga 15N bilan boyitilgan qo'shimchalar". Ekologik dasturlar. 9: 72–86. doi:10.1890 / 1051-0761 (1999) 009 [0072: SFNEAT] 2.0.CO; 2.
  17. ^ a b v Bauer, G. A .; Bazzaz, F. A .; Minocha, R .; Uzoq S .; Magill, A .; Aber, J .; Berntson, G. M. (2004). "Surunkali N qo'shimchalarining to'qima kimyosi, fotosintez qilish qobiliyati va qizil qarag'ay (Pinus resinosa Ait.) Stendidagi uglerodni ajratish potentsialiga ta'siri". O'rmon ekologiyasi va uni boshqarish. 196: 173–186. doi:10.1016 / j.foreco.2004.03.032.
  18. ^ a b v Magill, A. H.; Aber, J. D .; Currie, W. S.; Nadelhoffer, K. J.; Martin, M. E .; McDowell, W. H.; Melillo, J. M .; Steudler, P. (2004). "Garvard Forest LTER, Massachusets shtati, AQShda 15 yillik surunkali azot qo'shimchalariga ekotizim munosabati". O'rmon ekologiyasi va uni boshqarish. 196: 7–28. doi:10.1016 / j.foreco.2004.03.033.
  19. ^ Laura Foster Xuenneke; Stiven P. Gamburg; Rojer Koide; Garold A. Muni; Piter M. Vitousek (1990). "Tuproq resurslarining o'simliklarning ishg'ol etilishiga ta'siri va Kaliforniyaning serpantinli o'tloqlarida". Ekologiya. 71 (2): 478–491. doi:10.2307/1940302. JSTOR  1940302.
  20. ^ Tilman, D. (1997). "Jamiyatning daxlsizligi, ishga yollanishni cheklash va o'tloqlarning bioxilma-xilligi". Ekologiya. 78: 81–83. doi:10.1890 / 0012-9658 (1997) 078 [0081: CIRLAG] 2.0.CO; 2.
  21. ^ a b v Uilson, S.D .; Tilman, D. (2002). "Buzilish va azot gradyentlari bo'ylab qadimgi dalalarga boylikdagi kvadratik o'zgarish". Ekologiya. 83 (2): 492. doi:10.1890 / 0012-9658 (2002) 083 [0492: QVIOFS] 2.0.CO; 2.
  22. ^ Wamelink, G.W.W.; van Dobben, XF.; Mol-Dijkstra, J.P.; Schouwenberg, E.P.A.G.; Kros, J .; de Vriz, V.; Berendse, F. (2009 yil sentyabr). "Azotning cho'kishini kamaytirishning biologik xilma-xillik va uglerod sekvestratsiyasiga ta'siri". O'rmon ekologiyasi va uni boshqarish. 258 (8): 1774–1779. doi:10.1016 / j.foreco.2008.10.024.
  23. ^ Egerton-Uorberton, L. M.; Allen, E. B. (2000). "Antropogen azotni yotqizish gradyenti bo'ylab arbuskulyar mikorizal jamoalardagi siljishlar". Ekologik dasturlar. 10 (2): 484. doi:10.1890 / 1051-0761 (2000) 010 [0484: SIAMCA] 2.0.CO; 2.
  24. ^ Kvinn Tomas, R .; Kenxem, Charlz D. Ob-havo, Ketlin S.; Goodale, Kristin L. (2009 yil 22-dekabr). "AQShda azotning yotishiga javoban daraxtlar tarkibidagi uglerod zaxirasini ko'paytirish". Tabiatshunoslik. 3 (1): 13–17. doi:10.1038 / ngeo721. ISSN  1752-0908.
  25. ^ Aerts, Rien; Berendse, Frank (1988 yil avgust). "Oziq moddalarning ko'payib borishi ho'l va botqoqli hududlarda vegetatsiya dinamikasiga ta'siri". Vegetatsiya. 76 (1–2): 63–69. doi:10.1007 / BF00047389 (nofaol 2020-11-10). ISSN  0042-3106.CS1 maint: DOI 2020 yil noyabr holatiga ko'ra faol emas (havola)
  26. ^ Bobbink, R .; Xeyl, G. V .; Raessen, M. B. (1992). "Heathland ekotizimlarida atmosfera qatlami va soyabon almashinuvi jarayonlari". Atrof-muhit ifloslanishi (Barking, Essex: 1987). 75 (1): 29–37. doi:10.1016 / 0269-7491 (92) 90053-D. PMID  15092046.
  27. ^ Xastings, A. (1980). "Bezovta, birgalikda yashash, tarix va makon uchun raqobat". Aholining nazariy biologiyasi. 18 (3): 363–373. doi:10.1016/0040-5809(80)90059-3.
  28. ^ Driscoll, C. T., G. B. Lawrence, A. J. Bulger, T. J. Butler, C. S. Kronan, C. Eagar, K. F. Lambert, G. E. Likens, J. L. Stoddard va K. C. Ob-havo. 2001 yil. Amerika Qo'shma Shtatlarining shimoli-sharqidagi kislota qatlami: manbalar va ma'lumotlar, ekotizim ta'siri va boshqarish strategiyalari. 180-198 betlar
  29. ^ Mills, K. X .; Chalanchuk, S. M.; Allan, D. J. (2000). "223-ko'lda baliq populyatsiyasini eksperimental kislotalashdan tiklash". Kanada baliqchilik va suv fanlari jurnali. 57: 192–204. doi:10.1139 / f99-186.
  30. ^ Fields, Scott (2004 yil iyul). "Global azot: velosiped haydash nazoratsiz". Atrof muhitni muhofaza qilish istiqbollari. 112 (10): A556-A563. doi:10.1289 / ehp.112-a556. PMC  1247398. PMID  15238298.
  31. ^ Grimes, Cherchill B. (2001). "Baliqchilikni ishlab chiqarish va Missisipi daryosining oqimi". Baliqchilik. 26 (8): 17–26. doi:10.1577 / 1548-8446 (2001) 026 <0017: FPATMR> 2.0.CO; 2.
  32. ^ Skulberg, Olav M.; Kodd, Jefri A .; Karmikel, Ueyn V. (1984-01-01). "Evropada zaharli ko'k-yashil alg gullari: o'sib borayotgan muammo". Ambio. 13 (4): 244–247. JSTOR  4313034.
  33. ^ Smit, V.H.; Tilman, G.D .; Nekola, JC (1999). "Evtrofikatsiya: ortiqcha suv moddalari, chuchuk suv, dengiz va quruqlikdagi ekotizimlarga ta'siri". Atrof muhitning ifloslanishi. 100 (1–3): 179–196. doi:10.1016 / s0269-7491 (99) 00091-3. PMID  15093117.
  34. ^ a b v Devidson, E. A .; Seitzinger, S. (2006). "Denitrifikatsiya tadqiqotidagi taraqqiyot sirlari". Ekologik dasturlar. 16 (6): 2057–2063. doi:10.1890 / 1051-0761 (2006) 016 [2057: TEOPID] 2.0.CO; 2. PMID  17205889.
  35. ^ Jekson, R.D .; Allen-Dias, B.; Oates, L. G .; Teyt, K. V. (2006). "Kaliforniya Oak Savanna-da chorva mollarini olib tashlash natijasida buloq suvi nitratlari ko'paymoqda". Ekotizimlar. 9 (2): 254. doi:10.1007 / s10021-005-0166-7. S2CID  24450808.
  36. ^ Galloway, J. N .; Dentener, F. J .; Kapone, D. G.; Boyer, E. V.; Xovart, R. V.; Zaytsinger, S. P.; Asner, G. P .; Klivlend, KS; Yashil, P. A .; Holland, E. A .; Karl, D. M .; Mayklz, A. F.; Porter, J. H .; Taunsend, A. R .; Vöosmarti, C. J. (2004). "Azot tsikllari: o'tmishi, hozirgi va kelajagi" (PDF). Biogeokimyo. 70 (2): 153. doi:10.1007 / s10533-004-0370-0. JSTOR  4151466. S2CID  98109580. Arxivlandi asl nusxasi (PDF) 2005-11-11 kunlari.

Qo'shimcha o'qish