Per secoli, la scienza prevalente ha indicato che tutto l'azoto sulla Terra disponibile per le piante proviene dall'atmosfera. Ma uno studio dell'Università della California, Davis, indica che più di un quarto proviene dal substrato roccioso terrestre.

Lo studio, in uscita il 6 aprile sulla rivista Scienza , ha scoperto che fino al 26% dell'azoto negli ecosistemi naturali proviene da rocce, con la restante frazione dall'atmosfera.

Prima di questo studio, l'ingresso di questo azoto nel sistema terrestre globale era sconosciuto. La scoperta potrebbe migliorare notevolmente le proiezioni sui cambiamenti climatici, che si basano sulla comprensione del ciclo del carbonio. Questa nuova fonte di azoto potrebbe anche alimentare il ciclo del carbonio a terra, consentendo agli ecosistemi di eliminare più emissioni dall'atmosfera, hanno detto gli autori.

"Il nostro studio mostra che l'erosione dell'azoto è una fonte di nutrimento significativa a livello globale per i suoli e gli ecosistemi di tutto il mondo, ", ha affermato il co-autore principale Ben Houlton, un professore del Dipartimento del Territorio della UC Davis, Air and Water Resources e direttore dell'UC Davis Muir Institute. "Questo va contro il paradigma secolare che ha gettato le basi per le scienze ambientali. Riteniamo che questo azoto possa consentire alle foreste e alle praterie di sequestrare più emissioni di CO2 da combustibili fossili di quanto si pensasse in precedenza".

L'invecchiamento è la chiave

Gli ecosistemi hanno bisogno di azoto e altri nutrienti per assorbire l'inquinamento da anidride carbonica, e ne è disponibile una quantità limitata dalle piante e dal suolo. Se una grande quantità di azoto proviene dalle rocce, aiuta a spiegare come gli ecosistemi naturali come le foreste boreali siano in grado di assorbire alti livelli di anidride carbonica.

Ma non solo qualsiasi roccia può lisciviare azoto. La disponibilità di azoto nelle rocce è determinata dagli agenti atmosferici, che può essere fisico, come attraverso il movimento tettonico, o chimico, come quando i minerali reagiscono con l'acqua piovana.

Questo è principalmente il motivo per cui l'erosione dell'azoto nelle rocce varia a seconda delle regioni e dei paesaggi. Lo studio ha affermato che vaste aree dell'Africa sono prive di substrato roccioso ricco di azoto, mentre le latitudini settentrionali hanno alcuni dei livelli più alti di alterazione dell'azoto nelle rocce. Si stima che le regioni montuose come l'Himalaya e le Ande siano fonti significative di alterazione dell'azoto nelle rocce, simile all'importanza di quelle regioni per i tassi di alterazione globale e il clima. Praterie, tundra, deserti e boschi sperimentano anche tassi considerevoli di alterazione dell'azoto nelle rocce.

Geologia e sequestro del carbonio

La mappatura dei profili dei nutrienti nelle rocce in base al loro potenziale di assorbimento del carbonio potrebbe aiutare a guidare le considerazioni sulla conservazione. Le aree con livelli più elevati di erosione da azoto nelle rocce potrebbero essere in grado di sequestrare più carbonio.

"La geologia potrebbe avere un enorme controllo su quali sistemi possono assorbire anidride carbonica e quali no, " Ha detto Houlton. "Quando si pensa al sequestro del carbonio, la geologia del pianeta può aiutare a guidare le nostre decisioni su ciò che stiamo conservando".

Divario misterioso

Il lavoro chiarisce anche il "caso dell'azoto mancante". Per decenni, gli scienziati hanno riconosciuto che nei suoli e nelle piante si accumula più azoto di quanto possa essere spiegato dalla sola atmosfera, ma non riuscivano a individuare cosa mancasse.

"Mostriamo che il paradosso dell'azoto è scritto nella pietra, ", ha affermato il co-autore principale Scott Morford, uno studente laureato UC Davis al momento dello studio. "C'è abbastanza azoto nelle rocce, e si rompe abbastanza velocemente da spiegare i casi in cui c'è stato questo misterioso divario".

Nei lavori precedenti, il team di ricerca ha analizzato campioni di roccia antica raccolti dalle montagne Klamath della California settentrionale per scoprire che le rocce e gli alberi circostanti contenevano grandi quantità di azoto. Con lo studio in corso, gli autori hanno costruito su quel lavoro, analizzando il bilancio azotato del pianeta, proxy geochimici e costruzione di un modello spaziale di alterazione dell'azoto per valutare la disponibilità di azoto nelle rocce su scala globale.

I ricercatori affermano che il lavoro non ha implicazioni immediate per agricoltori e giardinieri, che si affidano molto all'azoto in forme naturali e sintetiche per coltivare il cibo. Il lavoro passato ha indicato che alcuni nitrati di fondo nelle acque sotterranee possono essere ricondotti a sorgenti rocciose, ma sono necessarie ulteriori ricerche per capire meglio quanto.

Riscrivere i libri di testo

"Questi risultati richiederanno la riscrittura dei libri di testo, "ha detto Kendra McLauchlan, direttore del programma presso la Divisione di biologia ambientale della National Science Foundation, che ha cofinanziato la ricerca. "Mentre c'erano suggerimenti sul fatto che le piante potessero usare l'azoto derivato dalla roccia, questa scoperta infrange il paradigma secondo cui l'ultima fonte di azoto disponibile è l'atmosfera. L'azoto è sia il più importante nutriente limitante sulla Terra sia un pericoloso inquinante, quindi è importante comprendere i controlli naturali sulla sua domanda e offerta. L'umanità attualmente dipende dall'azoto atmosferico per produrre abbastanza fertilizzante per mantenere l'approvvigionamento alimentare mondiale. Una scoperta di questa portata aprirà una nuova era di ricerca su questo nutriente essenziale".