Semmi sem növelte annyira a nitrogén mennyiségét az elmúlt 2,5 milliárd évben, mint az emberi tevékenység. Ez a gáz alapvető feltétele az életnek, de a mennyiségét még tovább növelve komoly természeti károkat okozhat, és ráerősít a klímaváltozásra.

Az egész élővilágot túlterheltük nitrogénnal a fosszilis tüzelőanyagok égetésével, a nitrogént kibocsátó iparágak gyarapodásával és a mezőgazdasági munkákkal. Az elmúlt 2,5 milliárd évben semmi sem befolyásolta annyira a nitrogén körfogását, mint az emberi tevékenység - állítja Paul Falkowski, a Rutgers Egyetem munkatársa.

Miközben a nitrogén kis mennyiségben alapvető feltétele az életnek, nagy mennyiségben komoly természeti károkat okozhat, és ráerősít a klímaváltozásra. Viszont az a nitrogénmennyiség, ami az emberi tevékenység következtében került a levegőbe, szennyezi a természetes vizeket és a vízparti területeket, és elképzelhető, hogy hozzájárul a klímaváltozáshoz is. De mindezek ellenére az ökológiai pusztítás visszafordítható, ha megfogadunk néhány tanácsot - számol be a kutatást végző csoport a Science tudományos folyóirat október 8-án megjelent számában.


Így jár körbe a nitrogén a természetben

A nitrogén körfogása évmilliárdok óta fennálló folyamat: lényege a légköri nitrogén az élőlények számára is felvehető formába kerülése. Ezt a folyamatot nevezik nitrogénfixálásnak. A nitrogén elengedhetetlenül szükséges az élővilág számára, az élőlények a nitrogén segítségével tudják előállítani a létfontosságú fehérjéket, nélküle a növények nem tudnának fotoszintetizálni és megfelelő mértékben növekedni.

Leegyszerűsítve a körforgás így néz ki: a növények számára felvehető formába került nitrogént a növények felszívják, az állatok e növényekkel táplálkoznak. Amikor elpusztulnak és lebomlanak, a nitrogén újra a talajba kerül, ahol a baktériumok átalakítják, és így újra indul a körfolyamat.


Az emberi hatás a nitrogén körfogásában

Az egeket verdesi az a gázmennyiség, amivel az emberi tevékenység járult hozzá a levegőben lévő nitrogénhoz a 20. század eleje óta. 1960 és 2000 között 800 százalékkal nőtt a nitrogén mennyisége a műtrágyázás miatt.

 

Miért fontos a nitrogénfixálás?
A folyamatra azért van szükség, mert a legtöbb növény a levegőben lévő nitrogént nem tudja felhasználni, csak a szervetlen nitrogénvegyületeket tudják feldolgozni, és azok nitrogéntartalmát tudják beépíteni testük szerves vegyületeibe. Az egyedüli kivételek a pillangós növények, amelyek a gyökerükön található nitrifikáló baktériumok segítségével a levegő nitrogénjét is képesek megkötni. A nitrogénfixálás során lejátszódó kémiai folyamatok segítenek a nitrogént az élőlények számára is felvehető formába hozni. A jelenlegi nitrogénciklus évmilliós folyamatok eredménye.

 

További probléma, hogy ezek a világszerte használt, nitrogént tartalmazó műtrágyák nem elég hatékonyak. Éppen ezért a műtrágyák mintegy 60 százalékát a növények sohasem használják fel, és az egyszerűen csak kimosódik a talajból a csapadékkal, így az eutrofizációval szennyezi a tavakat, folyókat, a vízbázist és a part menti területeket. Az eutrofizáció során az állóvízben lévő tápanyag feldúsul a vízben nagy mennyiségben jelen lévő foszfor és nitrogén miatt. Emiatt elszaporodnak a fitoplanktonok és különböző mocsári növények, ami a víz elalgásodásához vezet.

Ezenkívül nitrogén szabadul fel a légkörben is különböző kémiai folyamatok során. A nitrogén üvegházhatása 300-szorosa a szén-dioxidénak. Ezen túlmenően a nitrogén-oxid pusztítja a sztratoszféra ózonrétegét, amely megvédi a Földet a káros ultraibolya sugárzástól.


Módszerek, amelyekkel csökkenthetjük a nitrogén mennyiségét

Az évtizedek alatt a mikroorganizmusok által vezérelt természetes visszacsatolások valószínűleg új egyensúlyi állapotot alakítanak majd ki, vélekedik Paul Falkowski. Így majd az emberi forrásokból származó felesleges nitrogén hozzáadódik a természetes nitrogénhez, és a mikroorganizmusok az egészet átalakítják, de ehhez az szükséges, hogy a továbbiakban ne növekedjen a nitrogén mennyisége.

Eközben azonban a Föld népessége lassan eléri a 7 milliárdot, ami folyamatos nyomást gyakorol az élelmiszeriparra. Falowski szerint lehetetlen az emberiség táplálása anélkül, hogy ne nőjön a levegőben lévő nitrogén mennyisége. Ha az ígéretes kezdeményezések folytatódnak, a Föld nitrogénkörforgásában az ember által okozott károk még akkor is évtizedekig vagy évszázadokig éreztetik hatásukat.

A műtrágyázást például rendszeres vetésforgóval lehetne pótolni, mert e módszer biztosítani tudja a szükséges nitrogénmennyiséget. Hatékonyabban kell kiszórni a műtrágyát. A növények jobb nitrogénfelhasználását géntechnológiával lehet elérni - állítják a kutatók. Hagyományos nemesítéssel a gazdaságilag fontos fajták, a búza, az árpa és a rozs mikrobiális közösségeinek hatékonyságát lehet növelni, hogy ezzel emeljék a talajból felvett nitrogén mennyiségét.