Материалы портала «Научная Россия»

Секреты скальных пород

Секреты скальных пород
​Не известный  ранее источник азота находится прямо у нас под ногами

текст к картинке: Осадочные горные породы, такие как встречающиеся в  Большом Каньоне, р. Колорадо, США в своей структуре содержат высокий уровень азота

 

 

Не известный  ранее источник азота находится прямо у нас под ногами

Ученые привыкли думать, что практически все количество азота поступает в почву непосредственно из атмосферы , поглощается почвенными микробами или растворяется дождем.

Однако  ученые упустили из виду другой, один из самых известных, источников этого химического элемента, являющегося жизненно необходимым растениям.

Почти четверть всего  азота почвы, а так же азота для роста растений извлекается из подстилающих грунтов, как об этом рассказал журнал Наука, опубликовавшим исследование на эту тему в апреле.

«За исключение нескольких разрозненных исследований « исследовательское сообщество» никогда не обращало внимания на скальные грунты», - говорит ведущий автор исследования Бенджамин З. Холтон, всемирно известный эколог, работающий в Калифорнийском Университете, г. Дэвиса.

Данное открытие  имеет  значение выходящее за рамки понимания азотного цикла планеты. Это открытие так же смогло бы изменить климатические модели. Выводы открытия позволяют предположить , что в определенных областях планеты растения могли бы расти быстрее и имели бы более крупные формы, чем, как это предполагалось до сих пор, и таким образом, могли бы поглощать больше углекислого газа,- говорит Холтон.

Температура на планете постоянно повышается. А потому становится  актуальным выяснение и расчёт какое количество растения, способных удерживать тепло, поглощает  углекислого газ. Точный объем остается пока не ясным, но как замечает Холтон, «растения могли бы создавать защитную подушку…и препятствовать  углеродному загрязнению окружающей среды».

В предыдущем исследовании был дан анализ  балансу между количеством  азота в осадочных породах в сравнении с земной мантией  и сколько азота попадает в атмосферу при извержениях вулканов в (которая состоит из 78 %  азота.)

Начатые в 1970-х исследования показали, что несколько типов горных скальных пород сохранили азот давно вымерших растений, породообразующих водорослей и животных, попавших на морское дно. В немногочисленных научных публикациях делалось предположение, что азот мог выщелачивать грунт в определенных местах. Однако ученые не разделили эти предположения.  А определенное количество азота высвобождалось, по их мнению, из-за выветривания горных пород, и при этом было ничтожно малым. Холтон утверждает следующее: «Эти соображения не были занесены в парадигму работы азотного цикла».

В 2011 году Холтон с единомышленниками опубликовал в журнале Природа отчет о своих изысканиях, в котором сообщил следующее: "Почвы лесных зон над осадочными горными породами в некоторых районах Калифорнии сохранили на 50% больше азота, чем в местностях, выстланных магматической породой".  В своей публикации  Холтон и его коллеги сообщали так же о том, что они обнаружили азота на 42 процента больше в деревьях произрастающих над осадочными подстилающими породами. Несмотря на вышеуказанное обстоятельство ученые выдвинули в качестве предполагаемой гипотезы, что азот скапливался в скальных грунтах и извлекался из них произрастающими растениями и деревьями и попадал из скальных грунтов в почву и деревья в нескольких специфических районах, что не может являться значимым явлением для всего земного шара.

В своем новом исследовании Холтон и его коллеги  на примере Калифорнии, взятой в качестве модели геологической системы в виду того, что на территории этого штата встречается наибольшее количество типов планетарных скальных грунтов.

Они сделали замеры уровня азота примерно в 1000 образцах, взятых в Калифорнии и из разных мест земного шар. Следующий этап их исследования состоял в том, чтобы разработать компьютерную модель, которая позволила бы рассчитать как быстро происходит разрушение скал и сколько, при этом, азота попадает в почву.

Азот, высвобождаемый в процессе воздействия атмосферных факторов, в конечном счете попадает в океан где и удерживается в морских скалах в ходе их формирования на морском дне. Движение тектонических плит смещает ( поднимает или опускает) скальные образования; они разрушаются и высвобождают азот, который в последствии поглощается растениями и животными и вновь удерживается  подстилающим скальным слоем – и цикл повторяется снова в дальнейшем.

Атмосферное воздействие состоит из физического разрушения скальных грунтов(выветривание, эрозия и т.д.) – воздействие атмосферного фактора тем более разрушительно, когда при сдвиге тектонических плит образовывались возвышенности, скалы и горные хребты –и происходило химическое  выщелачивание, какое возникает когда кислотные дожди вступают в реакцию с компонентами, содержащимися в скалах.

Вильям Шлесингер, биогеохимик Института Исследования Экосистем Кэри  в Милбруке, штат Нью Йорк, который не участвовал в исследовательских работах, рассказывает, что он однажды зарегистрировал довольно высокий уровень азота в скалах но « не соотнес одно с другим». Он предполагает, что такое явление не является широко распространенным или существенным ресурсом почвенного азота.

«Научное сообщество никогда не считало скальные породы источником азота» Вильям З. Шлесингер, Калифорнийский университет,  Давис.

Вильям Шлесингер предостерегает от переоценки достоверности новых фактов и замечает, что количество азота, попадающего в почву с химическими удобрениями, извлекается из скального грунта. Он полагает, что это  открытие должно быть включено в состав  известных мировых моделей агрегатных состояний азота и водорода (газообразные, жидкие и твердые), но при этом он добавляет следующее: « Я не думаю, что стоит пересматривать наше понимание изменение климата».

Тем не менее, выявленные в ходе исследования факты проливают свет на загадочно высокий уровень азота в некоторых типах почв.

«Наше исследование помогает устранить расхождение между тем, о чем говорят наблюдения, и тем, что можно рассчитать по моделям», - говорит Холтон.  Эти результаты особенно важны, если принять во внимание огромные, богатые азотом, массивы лесов в Канаде и России, большинство из которых покрывают бассейны седиментации.

Холтон так же полагает, что в исследовательском изыскании были применены довольно консервативные формулы замера азота в скальных породах и что реальное количество азота, возможно, выше, чем показали расчеты его команды.

«Нельзя отрицать, что человек и его активность драматическим образом сказывается на разрастание эрозии», приводящей к ускорению высвобождения азота из-за выветривания.», - замечает Холтон, -  «мы не принимали в нашем эксперименте в расчет данное обстоятельство».

 

источник Журнал Саентифик Американ №07 2018 Стр. 14

Автор: Доуг Майн

Перевод: Энигма Л.Н.

азот почвы лесных зон секреты скальных пород скалы

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий

Информация предоставлена Информационным агентством "Научная Россия". Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.