Stickstoff als neueste Ökosystem Evildoer gefingert

Während Stickstoff ein Element, das zum Leben wesentlich ist ist, ist es eine ökologische Geißel auf hohem Niveau.

Menschen sind laut einer neuen Studie Ökosysteme mit Stickstoff durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe und eine Erhöhung der Stickstoff-Herstellung von industriellen und landwirtschaftlichen Tätigkeiten, Überlastung. Überschüssigen Stickstoff aus menschlichen Aktivitäten belastet Süßgewässern und Küstenzonen und kann laut der Studie zum Klimawandel beitragen. Allerdings konnten solche ökologischen Schäden durch die Annahme der altehrwürdige nachhaltige Praktiken reduziert werden.

Der Stickstoffkreislauf – die existiert schon seit Milliarden von Jahren – verwandelt sich nicht biologisch nützliche Formen von Stickstoff in der Atmosphäre in verschiedenen biologisch nützliche Formulare, die benötigt werden, durch Lebewesen, Proteine, DNA und RNA, schaffen und Pflanzen zu wachsen und Photosynthese gefunden. Diese Transformation ist bekannt als Stickstoff-Fixierung.

Meist durch Bakterien, die in Hülsenfrüchten Pflanzenwurzeln und Böden Leben vermittelt, senden Stickstoff-Fixierung und andere Komponenten des Stickstoffkreislaufes Stickstoff (in all seinen Formen) Weben und schlängelt sich durch die Atmosphäre, Pflanzen, Untergrundes Pflanzenwurzeln und Böden.

Seit vor biotischen Zeiten hat mehrere wichtige Phasen der Stickstoffkreislauf durchlaufen. Der Zyklus wurde zunächst kontrolliert durch langsame vulkanischen Prozesse und Blitz und dann durch anaerobe Organismen, die ohne Sauerstoff leben können, als biologische Aktivität begann. Von ca. 2,5 Milliarden Jahren wie molekularer Sauerstoff auf der Erde erschienen, entwickelte sich die verknüpften Suite von mikrobiellen Prozessen um zu bilden den modernen Stickstoffkreislauf.

Das menschliche element

Aber bis zum Beginn des 20. Jahrhunderts, menschliche Beiträge zu den Stickstoffkreislauf begann sprunghaft. "In der Tat kein Phänomen wahrscheinlich den Stickstoffkreislauf mehr als menschliche Eingänge von Stickstoff in den Zyklus in den letzten 2,5 Milliarden Jahren beeinflusst hat", sagte Studie Teammitglied Paul Falkowski der Rutgers University in New Jersey.

"Insgesamt menschliche Aktivitäten derzeit doppelt soviel terrestrischen Stickstoff-Fixierung als natürlichen Quellen beitragen und bieten rund 45 Prozent der biologischen nützlich Gesamtstickstoff produziert jährlich auf der Erde," sagte Falkowski. Ein Großteil der menschlichen Beiträge von Stickstoff in Ökosysteme kommen aus einem 800 Prozent Anstieg der Nutzung von Stickstoffdüngemitteln von 1960 bis 2000.

Ein weiteres Problem: ein Großteil der Stickstoff-Dünger, die weltweit verwendet wird ist ineffizient angewendet. Infolgedessen, rund 60 Prozent des Stickstoffs in angewandten Düngemitteln enthaltenen nie in Anlagen integriert ist und so ist frei zu waschen aus Wurzel-Zonen, und dann verschmutzen Flüsse, Seen, Grundwasser und Küstengebiete durch Eutrophierung, sagen die Forscher. (Eutrophierung ist ein Prozess durch überschüssige Nährstoffe verursacht, der verbraucht Sauerstoff in Gewässer und führt letztlich zum Tod des tierischen Lebens.)

Darüber hinaus sind einige Reaktionen, die Stickstoff Stickoxid in die Atmosphäre freisetzen. Stickoxid ist ein Treibhausgas, das 300 Mal (pro Molekül) das Treibhauspotenzial von Kohlendioxid hat. Darüber hinaus zerstört Stickoxid stratosphärisches Ozon, das Oberfläche der Erde und des Lebens vor schädlichen UV-Strahlen (UV-B schützt).

Stickstoff zu entladen

Mutter Natur konnte sich, an einem gewissen Punkt rechts.

"Natürliche Feedbacks angetrieben durch Mikroorganismen wahrscheinlich ein neues Fließgleichgewicht auf Zeitskalen von Jahrzehnten produzieren werden," sagte Falkowski. "Durch diese Steady-State werden überschüssigen Stickstoff aus menschlichen Quellen addiert Preisen gleichbedeutend mit Raten von hinaus ohne ansammeln entfernt."

Aber unterdessen die Bevölkerung der Erde nähert 7 Milliarden Menschen, und also laufende Druck für die Lebensmittelproduktion weiter zu erhöhen. [Lesen Sie "kann Erde überleben?"]

"Es gibt keinen Weg, um Menschen zu ernähren, ohne Befestigung, riesige Mengen von Stickstoff aus der Atmosphäre, und dass Stickstoff gegenwärtig angewendet wird, um Kulturpflanzen sehr ineffektiv," sagte Falkowski.

Also keine erfolgversprechende Maßnahmen ergriffen, sagten der verursachten Schaden von Menschen auf der Erde Stickstoffkreislauf bestehen bleibt, für Jahrzehnte oder Jahrhunderte, die Forscher. Diese vielversprechende Interventionen, die entwickelt werden würde, um reduzieren die Notwendigkeit, Dünger, die Stickstoff ökologischer Systeme hinzufügen, könnten sein:

  • Verwendung von systematischen Fruchtfolgen, die Stickstoff liefern würde, die sonst durch Düngemittel zur Verfügung gestellt werden würde;
  • Das Timing und die Mengen an Dünger Anwendungen zu optimieren, die ausgewählte Zucht Techniken oder die Entwicklung gentechnisch veränderter Sorten von Pflanzen, die die Effizienz der Stickstoff würde verwenden;
  • Verwenden Sie mit traditionellen Zuchtmethoden, steigern die Fähigkeit der wirtschaftlich bedeutende Sorten von Weizen, Gerste und Roggen positiv mit der mikrobiellen Lebensgemeinschaften zugeordnet Wurzelsystem der Pflanze interagieren und tun dies auf Weise, die die Effizienz von Stickstoff.

"Während die Prozesse der Eutrophierung seit vielen Jahren erkannt worden sind, erst vor kurzem Wissenschaftler beginnen, platzieren die anthropogenen Prozessen im Kontext eines Verständnisses für die breiteren biogeochemischen Kreisläufe des Planeten, konnten", sagte Robert Burnap, ein NSF-Programm-Direktor.

Die Studie ist in der 8 Oktober-Ausgabe der Zeitschrift Science detailliert.

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