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環境:バイオーム間での河川の脱窒および人為的硝酸塩負荷に対するその応答

Nature 452, 7184 doi: 10.1038/nature06686

生物が利用可能な窒素は、人為的に生物圏に加えられる量が増加し、陸上生態系が飽和状態に達しつつあるため、地下水や地表水への流入量が増加している。大規模な窒素収支は、生物圏に加えられる窒素のうち平均約20〜25%が河川から海洋や湖沼に流出していることを示しており、大きな窒素シンクが自然環境中に存在していることが強く示唆される。河川は、陸上系と水文学的につながり、生物学的活性が高く、河床堆積物環境は微生物による脱窒が起こりやすいため、生物が利用可能な窒素の重要なシンクである可能性がある。本論文では、複数のバイオームにあたる72河川と8地域における窒素安定同位体トレーサー実験のデータを示す。生物による硝酸塩の取り込みと脱窒の総量は、河川の硝酸塩濃度が高くなると増大するが、効率は低下するために、流れから排除される河川水中の硝酸塩の割合が低下する。今回のデータは、硝酸塩の総取り込み量は生態系の光合成と関係し、脱窒は生態系の呼吸と関係していることを示唆している。さらに、河川網モデルを用いて、河川水中の過剰な硝酸塩は、受水域に排出される硝酸塩量を過剰に増大させ、硝酸塩シンクとして中小河川がもつ役割を大河川に対して相対的に低下させていることが示された。

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