I århundraden, den rådande vetenskapen har visat att allt kväve på jorden som är tillgängligt för växter kommer från atmosfären. Men en studie från University of California, Davis, indikerar att mer än en fjärdedel kommer från jordens berggrund.

Studien, publiceras den 6 april i tidskriften Vetenskap , fann att upp till 26 procent av kvävet i naturliga ekosystem kommer från stenar, med den återstående fraktionen från atmosfären.

Före denna studie, tillförseln av detta kväve till det globala landsystemet var okänd. Upptäckten kan avsevärt förbättra klimatförändringsprognoserna, som förlitar sig på att förstå kolets kretslopp. Denna nyligen identifierade kvävekälla kan också mata kolets kretslopp på land, tillåta ekosystem att dra ut mer utsläpp ur atmosfären, sa författarna.

"Vår studie visar att kvävevittring är en globalt viktig näringskälla för jordar och ekosystem över hela världen, " sa medförfattaren Ben Houlton, en professor vid UC Davis Department of Land, Air and Water Resources och chef för UC Davis Muir Institute. "Detta strider mot det månghundraåriga paradigm som har lagt grunden för miljövetenskaperna. Vi tror att detta kväve kan göra det möjligt för skogar och gräsmarker att binda upp mer koldioxidutsläpp från fossila bränslen än man tidigare trott."

Vitring är nyckeln

Ekosystem behöver kväve och andra näringsämnen för att absorbera koldioxidföroreningar, och det finns en begränsad mängd av det tillgängligt från växter och jordar. Om en stor mängd kväve kommer från stenar, det hjälper till att förklara hur naturliga ekosystem som boreala skogar kan ta upp höga nivåer av koldioxid.

Men inte vilken sten som helst kan läcka ut kväve. Tillgången till kväve i sten bestäms av väderlek, som kan vara fysiskt, till exempel genom tektonisk rörelse, eller kemikalier, som när mineraler reagerar med regnvatten.

Det är främst därför bergets kvävevittring varierar mellan regioner och landskap. Studien sa att stora områden i Afrika saknar kväverik berggrund medan nordliga breddgrader har några av de högsta nivåerna av stenkvävevittring. Bergsregioner som Himalaya och Anderna uppskattas vara betydande källor till bergkvävevittring, liknande regionernas betydelse för globala vittringshastigheter och klimat. Gräsmarker, tundra, öknar och skogsmarker upplever också ansenliga hastigheter av stenkvävevittring.

Geologi och kolbindning

Att kartlägga näringsprofiler i bergarter till deras potential för kolupptag kan hjälpa till att driva på bevarandeöverväganden. Områden med högre nivåer av bergkvävevittring kan kanske binda mer kol.

"Geologi kan ha en enorm kontroll över vilka system som kan ta upp koldioxid och vilka som inte gör det, " sa Houlton. "När man tänker på kolbindning, planetens geologi kan hjälpa oss att styra våra beslut om vad vi bevarar."

Mystiskt gap

Arbetet belyser också "fallet med det saknade kvävet". I årtionden, Forskare har insett att mer kväve ackumuleras i jordar och växter än vad som kan förklaras av atmosfären enbart, men de kunde inte peka ut vad som saknades.

"Vi visar att kvävets paradox är skriven i sten, " sa den ledande författaren Scott Morford, en UC Davis doktorand vid tidpunkten för studien. "Det finns tillräckligt med kväve i stenarna, och det går sönder tillräckligt snabbt för att förklara de fall där det har funnits denna mystiska lucka."

I tidigare arbeten, forskargruppen analyserade prover av forntida sten som samlats in från Klamath-bergen i norra Kalifornien för att finna att stenarna och de omgivande träden där innehöll stora mängder kväve. Med den aktuella studien, författarna byggde på det verket, analysera planetens kvävebalans, geokemiska proxyservrar och bygga en rumslig kvävevittringsmodell för att bedöma tillgången på bergkväve på global skala.

Forskarna säger att arbetet inte har omedelbara konsekvenser för bönder och trädgårdsmästare, som i hög grad är beroende av kväve i naturliga och syntetiska former för att odla mat. Tidigare arbete har visat att en del bakgrundsnitrat i grundvattnet kan spåras tillbaka till bergkällor, men ytterligare forskning behövs för att bättre förstå hur mycket.

Omskrivning av läroböcker

"Dessa resultat kommer att kräva omskrivning av läroböckerna, sa Kendra McLauchlan, programdirektör vid National Science Foundations avdelning för miljöbiologi, som medfinansierade forskningen. "Medan det fanns antydningar om att växter kunde använda stenhärlett kväve, denna upptäckt krossar paradigmet att den ultimata källan till tillgängligt kväve är atmosfären. Kväve är både det viktigaste begränsande näringsämnet på jorden och en farlig förorening, så det är viktigt att förstå de naturliga kontrollerna av dess utbud och efterfrågan. Mänskligheten är för närvarande beroende av atmosfäriskt kväve för att producera tillräckligt med gödsel för att upprätthålla världens livsmedelsförsörjning. En upptäckt av den här omfattningen kommer att öppna upp en ny era av forskning om detta viktiga näringsämne."