Промышленное производство, сельскохозяйственная практика и, что немаловажно, транспортные средства - все это сжигает ископаемое топливо, которое выделяет азот в воздух. В результате уровень азота в атмосфере Земли утроился с 1850 года. Исследовательская группа хотела понять, влияет ли этот дополнительный азот на способность почвы удерживать углерод и не давать ему превращаться в парниковый газ.

"Поскольку азот используется в качестве удобрения для растений, мы ожидали, что дополнительный азот будет способствовать росту растений, а также микробной активности, тем самым увеличивая количество углерода, поступающего в почву", - сказал Питер Хомяк, соавтор исследования и доцент кафедры наук об окружающей среде Калифорнийского университета.

В засушливой почве, которая покрывает большую часть Южной Калифорнии, это не то, что они видели.

Вместо этого команда обнаружила, что при определенных условиях избыток азота приводит к подкислению почвы в засушливых районах и вымыванию кальция. Кальций связывается с углеродом, и затем эти два элемента вместе покидают почву. Этот вывод подробно описан в журнале Биология глобальных изменений.

Чтобы получить свои результаты, исследовательская группа взяла пробы почвы из экологических заповедников близ Сан-Диего и Ирвайна, которые были удобрены азотом в ходе долгосрочных экспериментов. Это позволило им точно знать, сколько азота добавлялось, и учитывать любые эффекты, которые они наблюдали.

Во многих случаях азот может влиять на биологические процессы, которые, в свою очередь, влияют на то, как почва накапливает углерод. Такие процессы включают в себя стимулирование роста растений, а также замедление микробов, которые помогают разлагать мертвые вещества в почве.

Чего исследователи не ожидали, так это большого влияния на накопление углерода с помощью абиотических или небиологических средств.

Шкала рН измеряет, насколько кислым или щелочным - основным - является что-либо. В целом, почвы сопротивляются резким изменениям рН, выделяя такие элементы, как кальций, в обмен на кислотность. Поскольку азот подкислял почвы на некоторых участках в этом исследовании, почва пыталась противостоять этой кислотности, выделяя кальций. При этом часть углерода, стабилизированного ассоциацией с кальцием, была потеряна.

"Это удивительный результат, потому что основной эффект, по-видимому, абиотический", - сказал Йоханн Пюспок, аспирант Калифорнийского университета в области наук об окружающей среде и первый автор исследования. "Это означает, что голые участки почвы без растительного покрова и с низкой микробной активностью, которые я всегда считал районами, где мало что происходит, по-видимому, также подвержены загрязнению азотом".

Засушливая почва, характеризующаяся ограниченной способностью удерживать влагу и низким содержанием органического вещества, занимает примерно 45% площади суши Земли. Он отвечает за хранение большого количества мирового углерода.

Будущие исследования могут пролить больше света на то, насколько сильно загрязнение азотом почвы засушливых районов влияет на то, как это было на исследуемых участках. "Нам нужно больше информации о том, насколько широко распространены такие эффекты подкисления и как они работают в неэкспериментальных условиях осаждения азота", - сказал Пюспек.

Однако, поскольку быстрого решения этого явления не существует и нет четкого способа обратить процесс вспять, как только он начался, исследователи рекомендуют максимально сократить выбросы, чтобы помочь почве сохранить запасы углерода.

"Загрязнение воздуха, возникающее в результате сжигания ископаемого топлива, оказывает влияние на многие вещи, в том числе на здоровье человека, вызывая астму", - сказал Хомяк. "Это также может повлиять на количество углерода, которое эти засушливые системы могут накапливать для нас. По многим причинам мы должны справиться с загрязнением воздуха".