2008年6月18
氮是地球上所有生命的关键,它的流程周期通过环境可能决定生态系统如何应对全球变暖。但氮循环的某些方面在温带和热带森林一直困扰科学家,无视,从某种意义上说,法律的供给和需求。树木能够提取氮直接从大气中通常是现成的土壤中茁壮成长,而不是供应不足。现在的科学家们卡内基研究所解释了矛盾的角色认识到另外两个因素:温度和丰富的另一个关键元素,磷。
本杰明Houlton和克里斯托弗·卡内基研究所全球生态部门的领域,和另外两个同事,他们的研究结果发表在6月18日在线版。
氮的形式二氮(分子由两个紧密地绑定氮原子)地球大气的占近80%,但很少有生物可以直接二氮转化为生物有用的氮的化合物。的过程称为固氮作用,需要酶固氮酶,被特定类型的细菌。这些细菌共生生活在某些植物的根,如豆类,给这些植物“内置”固氮能力。
“你期望固氮物种会有一个竞争优势在生态系统氮供应低,但不是氮是丰富的,因为固定是大力非常昂贵的有机体,“Houlton说,论文的主要作者。“事实上这是生态学家已经发现它的工作方式在大海和湖泊。但在森林固氮树种在温带稀缺,即使土壤有限数量的氮。另一方面,固氮树可以使热带低地森林的重要组成部分,尽管总体富氮条件。”
解决谜题的一部分,研究人员发现,固氮固氮酶的酶。不同物种的调查和细菌菌株在不同纬度和环境显示温度的强烈影响酶的活动。结果是,在寒冷气候条件下的酶需要解决一个给定数量的氮。生产酶的高成本补偿的好处固氮在温带森林,尽管低氮土壤。
在热带森林中,氮和磷之间的联系,解释了固氮物种的丰度。
“许多热带森林土壤磷严重枯竭,即使在氮相对丰富,“Houlton说。“额外的氮添加到土壤固氮细菌帮助动员磷,方便根吸收。刺激这些植物的生长,使它们处于竞争优势,尽管高能固氮的成本。很惊人的多么简单的经济学固氮脱落,一旦你考虑氮、磷循环之间的联系在热带地区”
”这两个因素加在一起,给我们一个连贯的以前是一个非常神秘的植物群落分布格局为固氮树,“说,全球生态部门的主任。“我们理解这些基本生态过程,我们就可以更好地管理地球的生态系统在未来的几十年里,尤其是在面对前所未有的气候变化。”