Nitơ trong tự nhiên đang giảm dần

Trong công bố mới trên tạp chí Science, các nhà nghiên cứu đã cố gắng tìm ra nguyên nhân và hậu quả của tình trạng này đối với hệ sinh thái. Rachel Mason, tác giả chính của bài báo và là nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Trung tâm Tổng hợp môi trường – xã hội quốc gia Mỹ (SESYNC) cho biết, hiện lượng nitơ trên Trái đất phân bố không đồng đều. Trong thế kỷ qua, hoạt động công nghiệp và nông nghiệp của con người đã khiến tổng nguồn cung nitơ hoạt tính trên toàn cầu tăng gấp đôi. Chúng tập trung ở sông suối, ao hồ và ven biển, đôi khi dẫn đến hiện tượng phú dưỡng, vùng chết thiếu oxy và tảo nở hoa. Những tác động tiêu cực của nitơ dư thừa khiến các nhà khoa học xem xét nitơ như một chất ô nhiễm. Tuy nhiên, CO2 gia tăng và nhiều biến đổi khác trên toàn cầu khiến nhu cầu nitơ của thực vật và vi sinh vật tăng lên. Ở những nơi không dư thừa nitơ đầu vào do con người tạo ra, các ghi chép dài hạn cho thấy lượng nitơ sẵn có trong tự nhiên đang suy giảm, gây ra những hậu quả nghiêm trọng cho sự phát triển của động thực vật.

Là nguyên tố thiết yếu trong protein, nitơ sẵn có đóng vai trò quan trọng đối với sự phát triển của các loài động thực vật hấp thụ chúng. Nếu thiếu nitơ, thực vật sẽ phát triển chậm hơn, lá cây ít dinh dưỡng hơn, ảnh hưởng đến sự phát triển và sinh sản của các loài côn trùng ăn lá cây, cũng như các loài chim và dơi ăn côn trùng. “Khi lượng nitơ sẵn có trong tự nhiên bị suy giảm, mọi sinh vật sẽ lưu giữ nguyên tố này lâu hơn, làm chậm dòng chảy nitơ từ sinh vật này sang sinh vật khác trong chuỗi thức ăn. Đây là lí do tại sao chúng ta có thể kết luận rằng chu trình nitơ đang bị chậm lại”, Andrew Elmore, tác giả chính của bài báo và là giáo sư sinh thái cảnh quan tại Đại học Maryland và SESYNC, cho biết.

Các nhà nghiên cứu đã xem xét những nghiên cứu dài hạn trên toàn cầu và cấp độ khu vực để tìm ra bằng chứng về sự suy giảm nguồn cung nitơ. Chẳng hạn, nguồn nitơ ở các đồng cỏ trung tâm Bắc Mỹ đã bị suy giảm trong một trăm năm qua nên protein trong khẩu phần ăn của gia súc chăn thả ở đây cũng suy giảm theo thời gian. Trong khi đó, nhiều cánh rừng ở Bắc Mỹ và châu Âu đã bị giảm dinh dưỡng ít nhất vài thập kỷ. Sự suy giảm này có thể do nhiều thay đổi về môi trường, một trong số đó là nồng độ CO2 trong khí quyển tăng cao, thậm chí đạt mức lớn nhất trong vòng hàng triệu năm qua. CO2 tăng cao giúp thực vật phát triển màu mỡ hơn, nhưng cũng làm giảm nitơ thực vật, dẫn đến một loạt tác động làm sụt giảm lượng nitơ có sẵn trong tự nhiên. Bên cạnh đó, sự nóng lên toàn cầu và những biến động như cháy rừng cũng có thể làm giảm nguồn cung nitơ theo thời gian.

Việc suy giảm nguồn cung nitơ sẵn có cũng hạn chế khả năng loại bỏ CO2 khỏi khí quyển của thực vật. Hiện nay, sinh khối thực vật toàn cầu lưu trữ lượng carbon gần như bằng lượng carbon trong khí quyển, và trữ lượng carbon sinh khối tăng lên hằng năm theo mức CO2 tăng lên. Tuy nhiên, sự suy giảm nitơ sẽ hạn chế việc phát triển của thực vật, ảnh hưởng đến sự gia tăng lưu trữ carbon trong thực vật mỗi năm. Do vậy, các mô hình biến đổi khí hậu ước tính lượng carbon lưu trữ trong sinh khối và xu hướng của chúng theo thời gian phải tính đến lượng nitơ sẵn có.

“Những dấu hiệu rõ ràng về suy giảm nguồn cung nitơ có sẵn ở nhiều nơi là lí do quan trọng để chúng ta nhanh chóng giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch”, Elmore cho biết. “Những giải pháp quản lý giúp tăng lượng nitơ sẵn có trên diện rộng có thể vẫn còn gây tranh cãi, nhưng rõ ràng là lĩnh vực quan trọng cần được nghiên cứu”. □