Kou-Giesbrecht S, Reis Ely CR, Perakis SS, Cleveland CC et al. (2025) Overestimated natural biological nitrogen fixation translates to an exaggerated CO₂ fertilization effect in Earth system models. Proceedings National Academy of Sciences U.S.A. 122 (48), e2514628122 – https://doi.org/10.1073/pnas.2514628122 – open-access article document pdf – CC BY-NC-ND 4.0

Abstract (povzetek):

Gnojenje kopenske biosfere s CO₂ je omejeno z dušikom. Biološko fiksiranje dušika (angl. Biological nitrogen fixation – BNF) je glavni naravni vir dušika za kopensko biosfero in lahko ublaži pomanjkanje dušika, vendar je v modelih zemeljskega sistema (angl. Earth system models – ESM) slabo upoštevano. V tej študiji primerjamo kopensko BNF iz sklopa modelov ESM v okviru 6. projekta za medsebojno primerjavo povezanih modelov (CMIP6) z novo globalno sintezo opazovanj v naravnih in kmetijskih biomeh. Ugotovili smo, da ESM v primerjavi z opazovanji podcenjujejo kmetijsko BNF, naravno BNF pa v današnjem času precenjujejo za več kot 50 %. Naravna BNF je precenjena v najbolj produktivnih ekosistemih, ki najbolj prispevajo k kopenskemu ponoru ogljika (gozdovi in travniki). ESM z različnimi predstavitvami BNF dajejo različne odzive BNF na obogatitev s CO₂. Nekateri ESM s fenomenološkimi predstavitvami BNF napovedujejo povečanje naravnega BNF kot odziv na podvojitev CO₂, kar je v skladu z metaanalizo poskusov obogatitve s CO₂ (31% povečanje), vendar ne upoštevajo znatnih ogljičnih stroškov BNF. Nasprotno pa ESM-ji z mehanističnimi predstavitvami BNF upoštevajo njegove stroške ogljika ter njegovo regulacijo z omejitvijo dušika, vendar precenjujejo odziv BNF na podvojitev CO₂ (135% povečanje). Na splošno vse sedanje predstavitve BNF v ESM ne uspejo v celoti zajeti njegovega odziva na naraščajoči CO₂ v atmosferi. Nazadnje ugotavljamo pozitivno korelacijo med modeliranim današnjim naravnim BNF in učinkom gnojenja s CO₂ v vseh ESM, kar kaže, da precenjeni naravni BNF pomeni pretiravan učinek gnojenja s CO₂ v višini približno 11 % v ESM.

Significance (pomen):

Modeli zemeljskega sistema (angl. Earth system models – ESM) se uporabljajo za napovedovanje podnebnih sprememb, ki so delno odvisne od količine ogljika, ki jo rastline vežejo. Dušik je ključno omejevalno hranilo za rast rastlin in vezavo ogljika, zato se vedno pogosteje vključuje v modele ESM. Vendar se modeli ESM med seboj močno razlikujejo v načinu simulacije kopenske biološke fiksacije dušika (BNF), ki je glavni naravni vir dušika za kopenske ekosisteme. Pokazali smo, da večina ESM-ov netočno simulira kopensko BNF, kar se razlikuje od nove globalne sinteze meritev kopenske BNF v naravnih in kmetijskih biomih. ESM-i znatno podcenjujejo kmetijsko BNF. ESM-i precenjujejo BNF v gozdovih in travnikih, ki so ekosistemi z največjim sprejemom ogljika. Posledično bi ESM-i lahko pretiravali s sprejemom ogljika v rastlinah, ko se koncentracija CO₂ v atmosferi povečuje.

Povzetek članka v obliki predstavitve z zdrski.

URL: https://www.pnas.org/doi/epdf/10.1073/pnas.2514628122