地球氮含量正在减少,将为生态系统带来新的不稳定性

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北京时间 4 月 18 日消息，据国外媒体报道，氮是地球上最重要的元素之一。它是我们呼吸的空气的主要成分，是蛋白质的主要构件，也是化肥的重要原料，在全球人口的食品供应中发挥了举足轻重的作用。

但近几十年来，多个学科的专家纷纷开始提出警告：全球生态系统中可用的氮含量正在逐渐减少。近日发表在《科学》上的一项研究综述指出，这一趋势与人为因素导致的气候变化相关，可能造成“长期影响”。

科学家注意到这件事已经有一段时间了，在实验中也观察到了一些证据，但这些证据分散在不同领域之中。虽然越来越多的人开始意识到可用氮含量正在减少，但由于更多人正在努力解决与之相反的过度氮污染问题，这个问题在一定程度上被忽视了。工业和农业活动已经使全球活性氮的丰度翻了一番，导致氮常常渗透进生态系统之中，产生一系列负面作用，例如增加低氧水域的形成、促进有害藻类的爆发、减少生物多样性等等。

许多注意力被放在了缓解特定生态系统中氮含量过高的问题上。但此次发表的论文希望就另一种趋势发出预警：在人为因素作用下，氮在其它生态位中的含量正在日渐减少，这并不是一个非左即右的问题。

不错，氮过多的问题的确存在，但另一个问题也需要我们加以注意。有关氮供应是多是少，还有很多悬而未决的问题。但我们清楚的是，这个问题就像其它诸多问题一样，也与人类对化石能源的使用相关。人类活动产生的温室气体不断进入地球大气，使大气中的二氧化碳水平达到了数百万年来的最高点。

因此，地表植物如今呼吸的二氧化碳比 150 年前多出了 50%。由于二氧化碳相当于植物的“燃料”，许多植物在这种新条件下生长得更快。但实验和野外研究显示，氮的供应量跟不上这种加快的生长节奏，导致氮在植物体内的含量被稀释。这一影响会波及整个生态系统。

人类向生态系统中添加了更多的碳，对植物而言相当于天然肥料。植物吸收二氧化碳，然后开展更多的光合作用。但除了部分受农业和工业影响的地区之外，生态系统中的氮含量并未同比增加，从而造成了这种碳氮不平衡现象。

植物吸收我们排放的二氧化碳是件好事，因为这可以抵消部分排放量，对气候变化可以起到少许缓解作用，但如果在二氧化碳的影响下，植物持续开展大量光合作用，就需要更多的氮来开展合成叶绿素等活动。而叶绿素合成是光合作用的第一步。如果没有足够的氮，植物就无法开展这些活动，我们排放的二氧化碳就无法被抵消。

这种不平衡阻碍了氮在不同栖息地之间的正常流动，对氮有需求的生命形式可获取的氮含量也整体有所减少。但问题不仅在于氮和二氧化碳之间的比例。与气候变化相关的野火也会进一步削减生态系统中的氮含量。如 2017 年的一项研究发现，热带草原和阔叶森林火灾频发导致土壤中的氮含量在过去 60 年间减少了近 40%。

虽然我们尚未充分理解这些因素的宏观影响，但此次发表的论文指出，氮含量较少的植物也许无法为依赖其生存的诸多物种提供足够的营养物质，比如昆虫和食草动物。生态系统已经在人类导致的各种变化下动荡不堪，而这种变化还将为生态系统带来新的不稳定性。