नाइट्रोजन की उपलब्धता पारिस्थितिक तंत्र के कामकाज और जीवों के पोषक तत्वों के लिए महत्वपूर्ण है। हालांकि इस बात के प्रमाण बढ़ रहे हैं कि कई स्थलीय पारिस्थितिक तंत्रों में नाइट्रोजन की उपलब्धता घट रही है। नाइट्रोजन की उपलब्धता में गिरावट के परिणाम काफी हानिकारक हो सकते हैं।
उदाहरण के लिए, पत्तियों में नाइट्रोजन की घटी हुई मात्रा, कीटों के लिए नाइट्रोजन की उपलब्धता को कम कर देती है, जिससे उनकी आबादी में गिरावट आती है। मानवजनित कारणों जैसे जलवायु परिवर्तन और बढ़ते वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड सहित इसके हानिकारक प्रभावों को कैसे कम किया जा सकता है।
इस शोध में 20वीं शताब्दी के मध्य से स्थलीय और जलीय पारिस्थितिकी तंत्र पर अतिरिक्त नाइट्रोजन के बुरे प्रभावों पर गौर किया गया है। हालांकि नए साक्ष्यों से पता चलता हैं कि दुनिया अब नाइट्रोजन की उपलब्धता में दोहरे प्रक्षेपवक्र का अनुभव कर रही है। कई क्षेत्रों में नाइट्रोजन की उपलब्धता में काफी गिरावट का पता चला है। शोधकर्ताओं ने इन गिरावटों के कारणों और पारिस्थितिक तंत्र के कार्य करने के परिणामों के बारे में जांच-पड़ताल की है।
राष्ट्रीय सामाजिक-पर्यावरण संश्लेषण केंद्र के पोस्ट डॉक्टरल और मुख्य अध्ययनकर्ता राहेल मेसन ने कहा कि पृथ्वी पर एक ही समय में बहुत अधिक नाइट्रोजन और बहुत कम नाइट्रोजन दोनों हैं।
पिछली शताब्दी में लोगों ने औद्योगिक और कृषि गतिविधियों के माध्यम से प्रतिक्रियाशील नाइट्रोजन की कुल वैश्विक आपूर्ति को दोगुना से अधिक कर दिया है। यह नाइट्रोजन का प्रवाह, आंतरिक झीलों और पानी के तटीय निकायों में जमा हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप कभी-कभी यूट्रोफिकेशन के चलते कम ऑक्सीजन वाले क्षेत्र में हानिकारक शैवाल खिलते हैं। अतिरिक्त नाइट्रोजन के इन बुरे प्रभावों ने वैज्ञानिकों को नाइट्रोजन को प्रदूषक के रूप में अध्ययन करने के लिए प्रेरित किया है।
हालांकि बढ़ते कार्बन डाइऑक्साइड और अन्य वैश्विक परिवर्तनों ने पौधों और रोगाणुओं द्वारा नाइट्रोजन की मांग में वृद्धि की है। दुनिया के कई क्षेत्रों में जहां लोग नाइट्रोजन का अत्यधिक उपयोग नहीं करते हैं, वहां लंबे समय के रिकॉर्ड दिखाते हैं कि नाइट्रोजन की उपलब्धता घट रही है। इसके पौधों और जानवरों के विकास में रुकावट आ सकती है।
प्रोटीन में नाइट्रोजन का एक आवश्यक तत्व होता है, इसलिए इसकी उपलब्धता पौधों और उन्हें खाने वाले जानवरों के विकास के लिए महत्वपूर्ण है। बगीचे, जंगल और मत्स्य पालन लगभग सभी अधिक उत्पादक होते हैं जब उन्हें कम मात्रा में नाइट्रोजन के साथ निषेचित किया जाता है।
यदि पौधे में नाइट्रोजन कम हो जाती है, तो पौधे बहुत धीरे-धीरे बढ़ते हैं और उनके पत्ते कीड़ों के लिए कम पौष्टिक होते हैं। यह न केवल कीड़ों के विकास और प्रजनन को कम करते हैं, बल्कि इन्हें खाने वाले पक्षियों और चमगादड़ों का विकास भी प्रभावित होता है।
प्रोफेसर एंड्रयू एलमोर ने कहा जब नाइट्रोजन की कमी होती है, तो हर जीवित वस्तु लंबे समय तक तत्व पर टिकी रहती है, जिससे खाद्य श्रृंखला के माध्यम से एक जीव से दूसरे जीव में नाइट्रोजन का प्रवाह धीमा हो जाता है। यही कारण है कि तब नाइट्रोजन चक्र धीमा हो जाता है। एलमोर, मैरीलैंड सेंटर फॉर एनवायर्नमेंटल साइंस और नेशनल सोशियो-पर्यावरण संश्लेषण केंद्र में पारिस्थितिकी के प्रोफेसर हैं।
शोधकर्ताओं ने लंबे समय के लिए, वैश्विक और क्षेत्रीय अध्ययनों की समीक्षा की और नाइट्रोजन की उपलब्धता में गिरावट के सबूत पाए। उदाहरण के लिए, मध्य उत्तरी अमेरिका में घास के मैदान सौ वर्षों से नाइट्रोजन की उपलब्धता में गिरावट का अनुभव कर रहे हैं और इन क्षेत्रों में चरने वाले मवेशियों में समय के साथ उनके आहार में प्रोटीन कम होता जा रहा है। इस बीच उत्तरी अमेरिकी और यूरोप के कई वन कई दशकों या उससे अधिक समय से पोषण में गिरावट का अनुभव कर रहे हैं।
ये गिरावट कई पर्यावरणीय बदलावों के कारण हो सकती है, जिनमें वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड का स्तर ऊंचा होता है। वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड लाखों वर्षों में अपने उच्चतम स्तर पर पहुंच गया है और स्थलीय पौधे केवल 150 साल पहले की तुलना में इस आवश्यक संसाधन के लगभग 50 फीसदी से अधिक के संपर्क में हैं।
अधिक वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड पौधों को निषेचित करता है, जिससे इनका तेजी से विकास होता है। लेकिन इस प्रक्रिया में पौधे नाइट्रोजन को पतला करते हैं, यह प्रभाव नाइट्रोजन की उपलब्धता को कम करता है। बढ़ते वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड जंगल की आग सहित बढ़ते तापमान और गड़बड़ी भी समय के साथ उपलब्धता को कम कर सकती है।
नाइट्रोजन की उपलब्धता में कमी से भी पौधों के वातावरण से कार्बन डाइऑक्साइड को हटाने की क्षमता बाधित हो सकती है। वर्तमान में वैश्विक बायोमास लगभग उतना ही कार्बन जमा करता है जितना कि वातावरण में होता है। बायोमास कार्बन भंडारण हर साल कार्बन डाइऑक्साइड के स्तर में वृद्धि के रूप में बढ़ता है।
हालांकि नाइट्रोजन की घटती उपलब्धता से पौधों की वृद्धि पर रोक लगाकर पेड़ों के कार्बन भंडारण में वार्षिक वृद्धि खतरे में पड़ जाती है। इसलिए, जलवायु परिवर्तन मॉडल जो वर्तमान में बायोमास में संग्रहीत कार्बन का अनुमान लगाने का प्रयास करते हैं, जिसमें समय के साथ रुझान शामिल हैं, इसमें नाइट्रोजन की उपलब्धता को ध्यान में रखा जाना चाहिए।
एलमोर ने कहा कि कई स्थानों और संदर्भों में नाइट्रोजन की उपलब्धता में गिरावट के मजबूत संकेत जीवाश्म ईंधन पर हमारी निर्भरता को तेजी से कम करने का एक और महत्वपूर्ण कारण है। अतिरिक्त प्रबंधन प्रतिक्रियाएं जो बड़े क्षेत्रों में नाइट्रोजन की उपलब्धता को बढ़ा सकती हैं, इसके विवादास्पद होने की संभावना है, लेकिन स्पष्ट रूप से अध्ययन के लिए एक महत्वपूर्ण क्षेत्र है।
इस बीच शोध में कहा गया है कि आंकड़ों को एक वार्षिक राज्य-नाइट्रोजन-चक्र रिपोर्ट, या बदलते नाइट्रोजन उपलब्धता के वैश्विक मानचित्र में इकट्ठा किया जाना चाहिए, जो वैज्ञानिकों, प्रबंधकों और नीति के लिए एक व्यापक संसाधन हो सकता है। यह शोध जर्नल साइंस में प्रकाशित हुआ है।