Nährstofflimitierung in Land- und Süßwasserökosystemen

In Bezug auf die Primärproduktion wird in Lehrbüchern oft beschrieben, dass Stickstoff der Nährstoff mit der größten Einschränkung in terrestrischen Ökosystemen ist, während Phosphor der Nährstoff mit der größten Einschränkung in Süßwasserökosystemen ist. Was macht diesen Unterschied?

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Tropische terrestrische Biome können tatsächlich eher einen Mangel an P gegenüber N aufweisen.

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Die traditionelle Erklärung dafür ist, dass Stickstoffverbindungen beweglicher sind als Phosphorverbindungen. Infolgedessen fließt Stickstoff mit größerer Wahrscheinlichkeit durch terrestrische Ökosysteme und reichert sich in Süßwasserökosystemen an, wodurch P im Süßwasser relativ begrenzender ist als N.

Phosphorverbindungen (z. B. Phosphat) sind "klebriger" und neigen dazu, Verbindungen im Boden und in Wassersedimenten, z. B. Eisenverbindungen, zu binden/sorbieren. Daher wird der meiste Phosphor in terrestrischen Ökosystemen gebunden, weil er weniger mobil als Stickstoff ist, oder wird in aquatischen Sedimenten gebunden. Infolgedessen wird Stickstoff in terrestrischen Ökosystemen relativ einschränkender als Phosphor, und der Phosphor, der in Süßwasserökosysteme gelangt, wird für biologische Organismen wie Primärproduzenten oft unzugänglich.

Beachten Sie, dass dieses Paradigma eine Verallgemeinerung ist und von vielen anderen Faktoren abhängt. Der pH-Wert und die Konzentration von Eisenverbindungen im See können regulieren, ob die Sedimente Quellen oder Senken von P sind; Anoxische Bedingungen können zu Denitrifikation führen, einem Verlust von N, der die N-Einträge kompensieren könnte. Anthropogene Zuführungen von N und P (entweder direkt in das Süßwassersystem oder in das terrestrische Ökosystem, das darin abfließt) könnten das natürliche Gleichgewicht zwischen N- und P-Beschränkung in terrestrischen und aquatischen Ökosystemen auf eine Weise dramatisch stören, die nicht dem Paradigma entspricht.

Einige Referenzen, die Sie nützlich finden könnten:

Elser, JJ, Bracken, MES, Cleland, EE, Gruner, DS, Harpole, WS, Hillebrand, H., Ngai, JT, Seabloom, EW, Shurin, JB und Smith, JE (2007), Globale Analyse von Stickstoff und Phosphor Begrenzung der Primärproduzenten in Süßwasser-, Meeres- und Landökosystemen. Ecology Letters, 10: 1135–1142.

Vitousek, PM & Howarth, RW Biogeochemistry (1991) 13: 87.