Forskare har funnit att globala förändringar, inklusive uppvärmningstemperaturer och ökade halter av koldioxid i atmosfären, orsakar en minskning av tillgången på ett viktigt näringsämne för markväxter. Detta kan påverka skogens förmåga att absorbera koldioxid från atmosfären och minska mängden näringsämnen som är tillgänglig för de varelser som äter dem.

"Även om atmosfärisk koldioxid stabiliseras på tillräckligt låga nivåer för att mildra de allvarligaste effekterna av klimatförändringar, många markbundna ekosystem kommer alltmer att visa tecken på för lite kväve i motsats till för mycket, "säger studieförfattaren Andrew Elmore från University of Maryland Center for Environmental Science." Att förhindra dessa minskningar av kvävetillgänglighet betonar ytterligare behovet av att minska koldioxidutsläpp som orsakas av människor. "

Även om fokus på kvävetillgänglighet ofta är på utvecklat, kustregioner, som Chesapeake Bay, som kämpar med övergödning - avrinning av kväveföroreningar från gödslade gårdar och gräsmattor som föder alger och blommar och leder till minskning av syre i vattnet - historien är mycket annorlunda på mindre utvecklade marker, som bergen i västra Maryland.

"Denna idé om att världen är full av kväve och att kväveföroreningar orsakar alla dessa miljöeffekter har varit i fokus för samtal i den vetenskapliga litteraturen och populärpressen i decennier, "sa Elmore." Vad vi hittar är att det har gömt denna långsiktiga trend i oförändrade system som orsakas av stigande koldioxid och längre växtsäsonger. "

Forskare studerade en databas med bladkemi för hundratals arter som hade samlats in från hela världen från 1980-2017 och fann en global trend att minska kvävetillgängligheten. De fann att de flesta markbundna ekosystem, t.ex. skogar och mark som inte har behandlats med gödningsmedel, blir mer oligotrofa, vilket betyder att för lite näringsämnen är tillgängliga.

"Om kväve är mindre tillgängligt har det potential att minska skogens produktivitet. Vi kallar det oligotrofiering, "sa Elmore." I den skogsklädda vattendelen, det är inte ett ord som används mycket för marksystem, men det indikerar åt vilket håll saker går. "

Kväve är avgörande för tillväxt och utveckling av växter. På skogsgolvet, Mikrober bryter ner organiskt material som nedfallna löv och släpper ut kväve till jorden. Trädet hämtar det kvävet för att bygga proteiner och växa. Dock, eftersom träd har tillgång till mer kol, allt fler mikrober blir kvävebegränsade och släpper ut mindre näringsämnen till träden.

"Denna nya studie bidrar till en växande kunskap om att skogar inte kommer att kunna avlägsna så mycket kol från atmosfären som många modeller förutspår eftersom skogstillväxten är begränsad av kväve, "sa Eric Davidson, chef för University of Maryland Center for Environmental Science's Appalachian Laboratory. "Dessa nya insikter med hjälp av nya isotopanalyser ger en ny rad bevis för att minskningar av koldioxidutsläpp är akut nödvändiga."

I USA och Europa, bestämmelser om kolkraftverk har minskat mängden kvävepåslag som en följd av ren luftregler som försöker bekämpa surt regn. På samma gång, ökande koldioxidhalter i atmosfären och längre växtsäsonger ökar kvävebehovet för växter att växa.

"Det finns nu flera bevislinjer som stöder oligotrofieringshypotesen, "säger studieförfattaren Joseph Craine, en ekolog med Jonah Ventures. "Utöver nedgångar i bladkemi, vi ser betande nötkreatur bli mer proteinbegränsade, koncentrationen av pollenprotein minskar, och minskning av kväve i många bäckar. Dessa prickar börjar ansluta till en övergripande bild av för mycket kol som flyter genom ekosystem. "

Pappret, "Isotopiska bevis för oligotrofiering av markbaserade ekosystem" publicerades i Nature Ecology &Evolution av Andrew Elmore och David Nelson från University of Maryland Center for Environmental Science och Joseph Craine från Jonah Ventures.