氮是地球上最重要的元素之一。它是我們呼吸的空氣的主要成分，是蛋白質的主要構件，也是化肥的重要原料，在全球人口的食品供應中發揮了舉足輕重的作用。但近幾十年來，多個學科的專家紛紛開始提出警告：全球生態系統中可用的氮含量正在逐漸減少。近日發表在《科學》上的一項研究綜述指出，這一趨勢與人為因素導致的氣候變化相關，可能造成“長期影響”。
科學家注意到這件事已經有一段時間了，在實驗中也觀察到了一些證據，但這些證據分散在不同領域之中。雖然越來越多的人開始意識到可用氮含量正在減少，但由於更多人正在努力解決與之相反的過度氮污染問題，這個問題在一定程度上被忽視了。工業和農業活動已經使全球活性氮的丰度翻了一番，導致氮常常滲透進生態系統之中，產生一系列負面作用，例如增加低氧水域的形成、促進有害藻類的爆發、減少生物多樣性等等。
許多注意力被放在了緩解特定生態系統中氮含量過高的問題上。但此次發表的論文希望就另一種趨勢發出預警：在人為因素作用下，氮在其它生態位中的含量正在日漸減少，這並不是一個非左即右的問題。
不錯，氮過多的問題的確存在，但另一個問題也需要我們加以注意。有關氮供應是多是少，還有很多懸而未決的問題。但我們清楚的是，這個問題就像其它諸多問題一樣，也與人類對化石能源的使用相關。人類活動產生的溫室氣體不斷進入地球大氣，使大氣中的二氧化碳水平達到了數百萬年來的最高點。
因此，地表植物如今呼吸的二氧化碳比150年前多出了50%。由於二氧化碳相當於植物的“燃料”，許多植物在這種新條件下生長得更快。但實驗和野外研究顯示，氮的供應量跟不上這種加快的生長節奏，導致氮在植物體內的含量被稀釋。這一影響會波及整個生態系統。
人類向生態系統中添加了更多的碳，對植物而言相當於天然肥料。植物吸收二氧化碳，然後開展更多的光合作用。但除了部分受農業和工業影響的地區之外，生態系統中的氮含量並未同比增加，從而造成了這種碳氮不平衡現象。
植物吸收我們排放的二氧化碳是件好事，因為這可以抵消部分排放量，對氣候變化可以起到少許緩解作用，但如果在二氧化碳的影響下，植物持續開展大量光合作用，就需要更多的氮來開展合成葉綠素等活動。而葉綠素合成是光合作用的第一步。如果沒有足夠的氮，植物就無法開展這些活動，我們排放的二氧化碳就無法被抵消。
這種不平衡阻礙了氮在不同棲息地之間的正常流動，對氮有需求的生命形式可獲取的氮含量也整體有所減少。但問題不僅在於氮和二氧化碳之間的比例。與氣候變化相關的野火也會進一步削減生態系統中的氮含量。如2017年的一項研究發現，熱帶草原和闊葉森林火災頻發導致土壤中的氮含量在過去60年間減少了近40%。
雖然我們尚未充分理解這些因素的宏觀影響，但此次發表的論文指出，氮含量較少的植物也許無法為依賴其生存的諸多物種提供足夠的營養物質，比如昆蟲和食草動物。生態系統已經在人類導致的各種變化下動蕩不堪，而這種變化還將為生態系統帶來新的不穩定性。