Eeuwenlang, de heersende wetenschap heeft uitgewezen dat alle stikstof op aarde die voor planten beschikbaar is, uit de atmosfeer komt. Maar een studie van de Universiteit van Californië, Davis, geeft aan dat meer dan een kwart afkomstig is van het gesteente van de aarde.

De studie, verschijnt op 6 april in het tijdschrift Wetenschap , ontdekte dat tot 26 procent van de stikstof in natuurlijke ecosystemen afkomstig is van rotsen, met de resterende fractie uit de atmosfeer.

Voorafgaand aan deze studie, de invoer van deze stikstof naar het wereldwijde landsysteem was onbekend. De ontdekking zou de projecties van klimaatverandering aanzienlijk kunnen verbeteren, die afhankelijk zijn van het begrijpen van de koolstofcyclus. Deze nieuw geïdentificeerde stikstofbron zou ook de koolstofkringloop op het land kunnen voeden, waardoor ecosystemen meer emissies uit de atmosfeer kunnen halen, zeiden de auteurs.

"Onze studie toont aan dat stikstofverwering een wereldwijd belangrijke voedingsbron is voor bodems en ecosystemen over de hele wereld, " zei mede-hoofdauteur Ben Houlton, een professor in het UC Davis Department of Land, Air and Water Resources en directeur van het UC Davis Muir Institute. "Dit druist in tegen het eeuwenlange paradigma dat de basis heeft gelegd voor de milieuwetenschappen. We denken dat deze stikstof het mogelijk maakt dat bossen en graslanden meer CO2-uitstoot van fossiele brandstoffen vastleggen dan eerder werd gedacht."

Verwering is de sleutel

Ecosystemen hebben stikstof en andere voedingsstoffen nodig om de vervuiling door kooldioxide te absorberen, en er is een beperkte hoeveelheid beschikbaar uit planten en bodems. Als een grote hoeveelheid stikstof uit rotsen komt, het helpt verklaren hoe natuurlijke ecosystemen zoals boreale bossen in staat zijn hoge niveaus van koolstofdioxide op te nemen.

Maar niet zomaar een steen kan stikstof uitspoelen. De beschikbaarheid van steenstikstof wordt bepaald door verwering, die fysiek kan zijn, zoals door tektonische beweging, of chemisch, zoals wanneer mineralen reageren met regenwater.

Dat is in de eerste plaats de reden waarom verwering van steenstikstof varieert tussen regio's en landschappen. De studie zei dat grote delen van Afrika verstoken zijn van stikstofrijk gesteente, terwijl de noordelijke breedtegraden enkele van de hoogste niveaus van verwering van gesteentestikstof hebben. Bergachtige regio's zoals de Himalaya en de Andes zijn naar schatting belangrijke bronnen van verwering van steenstikstof, vergelijkbaar met het belang van die regio's voor de wereldwijde verweringssnelheden en het klimaat. Grasland, toendra, woestijnen en bossen ervaren ook aanzienlijke hoeveelheden steenstikstofverwering.

Geologie en koolstofvastlegging

Het in kaart brengen van voedingsprofielen in gesteenten op hun potentieel voor koolstofopname zou kunnen helpen bij het in stand houden van instandhoudingsoverwegingen. Gebieden met meer verwering van gesteentestikstof kunnen mogelijk meer koolstof vastleggen.

"Geologie kan een enorme controle hebben over welke systemen koolstofdioxide kunnen opnemen en welke niet, Houlton zei. "Als we denken aan koolstofvastlegging, de geologie van de planeet kan ons helpen bij het nemen van beslissingen over wat we in stand houden."

Mysterieuze kloof

Het werk verheldert ook het 'geval van de ontbrekende stikstof'. Al decenia, wetenschappers hebben erkend dat er meer stikstof in de bodem en in planten ophoopt dan alleen door de atmosfeer kan worden verklaard, maar ze konden niet vaststellen wat er ontbrak.

"We laten zien dat de paradox van stikstof in steen is geschreven, " zei co-hoofdauteur Scott Morford, een UC Davis-afgestudeerde student op het moment van de studie. "Er zit genoeg stikstof in de rotsen, en het breekt snel genoeg af om de gevallen te verklaren waarin er een mysterieuze kloof is geweest."

In eerder werk, het onderzoeksteam analyseerde monsters van oud gesteente dat was verzameld uit het Klamath-gebergte in Noord-Californië om te ontdekken dat de rotsen en de omliggende bomen daar grote hoeveelheden stikstof bevatten. Met de huidige studie de auteurs bouwden voort op dat werk, het analyseren van de stikstofbalans van de planeet, geochemische proxy's en het bouwen van een ruimtelijk stikstofverweringsmodel om de beschikbaarheid van steenstikstof op wereldschaal te beoordelen.

De onderzoekers zeggen dat het werk geen onmiddellijke gevolgen heeft voor boeren en tuinders. die sterk afhankelijk zijn van stikstof in natuurlijke en synthetische vormen om voedsel te verbouwen. Eerder werk heeft uitgewezen dat een deel van de achtergrondnitraat in het grondwater terug te voeren is op gesteentebronnen, maar verder onderzoek is nodig om beter te begrijpen hoeveel.

Leerboeken herschrijven

"Voor deze resultaten zullen de leerboeken moeten worden herschreven, " zei Kendra McLauchlan, programmadirecteur in de afdeling Milieubiologie van de National Science Foundation, die het onderzoek mede financierde. "Hoewel er aanwijzingen waren dat planten stikstof uit steen kunnen gebruiken, deze ontdekking verbrijzelt het paradigma dat de uiteindelijke bron van beschikbare stikstof de atmosfeer is. Stikstof is zowel de belangrijkste beperkende voedingsstof op aarde als een gevaarlijke verontreinigende stof, het is dus belangrijk om de natuurlijke controles op vraag en aanbod te begrijpen. De mensheid is momenteel afhankelijk van atmosferische stikstof om voldoende kunstmest te produceren om de wereldvoedselvoorziening in stand te houden. Een ontdekking van deze omvang zal een nieuw tijdperk van onderzoek naar deze essentiële voedingsstof openen."