Mackenzie et al.(2002)による〔『Century-scale nitrogen and phosphorus controls of the carbon cycle』(13p)から〕

『窒素とリンによる100年スケールの炭素循環コントロール』


Abstract
 In recent dacades, humans have become a very important force in the Earth system, demonstrating that emissions (gaseous, liquid, and solid) are the cause of many of our environmental issues. These emissions are responsible for major global reorganizations of the biogeochemical cycles. The oceans are now a net sink of atmospheric CO2, whereas in their preindustrial state they were a source; the trophic state of the coastal oceans is progressively moving toward increased heterotrophy; and the terrestrial realm is now vacillating between trophic states, whereas in preindustrial times it was autotrophic. In this paper, we present mdel calculations that underscore the role of human-induced perturbations in changing Earth's climate, specifically the role of anthropogenic nitrogen and phosphorous in controlling processes in the global carbon cycle since the year 1850 with projections to the year 2035. Our studies show that since the late 1940's emissions of nitrogen and phosphorus have been sequestered in the terrestrial living phytomass and groundwater. This nutrient-enhanced fertilization of terrestrial biota, coupled with rising atmospheric CO2 and global temperature, has induced a sink of anthropogenic CO2 that roughly balances the emission of CO2 owing to land use change. In the year 2000, foe example, the model-calculated terrestrial biotic sink was 1730 Mtons C/year, while the emission of CO2 from changes in land use was 1820 Mtons C/year, a net flux of 90 Mtons C/year emitted to the atmosphere. In the global aquatic environment, enhanced terrestrial inputs of biotically reactive phosphorus (about 8.5 Mtons P/year) and inorganic nitrogen (about 54 Mtons N/year), have induced increased new production and burial of organic carbon in marine sediments, which is a small sink of anthropogenic CO2. It is predicted that the response of the global land reservoirs of C, N, and P to sustained anthropogenic perturbations will be maintained in the same direction of change over the range of projected scenarios of global population increase and temperature change for the next 35 years. The magnitude of change is significantly larger when the global temperature increase is maximum, especially with respect to the processes of remobilization of the biotically important nutrients nitrogen and phosphorus.

Keywords: Nitrogen; Phosphorus; Carbon; Biogeochemical cycles』

要旨
 最近の数十年間、人類は地球システムに非常に重要な影響力をもちはじめ、排出物(気体、液体、固体)は我々の環境問題の多くの原因であることが証拠立てられている。これらの排出物は、生物地球化学的サイクルの世界的な再編成の主要な原因である。海洋は現在は大気CO2の正味の吸収源であるが、産業化以前は発生源であった;沿岸の海洋の栄養状態はだんだんと従属栄養が増加する方向にある;そして陸域は現在栄養状態が揺れ動いているが、産業化以前は独立栄養であった。本論分では、我々は、地球の気候変化に対する人類による攪乱の役割、特に1850年から2035年まで投影した、世界の炭素サイクルにおける過程をコントロールする人類起源の窒素とリンの役割、を強調するモデル計算を示している。1940年代の後半以来、窒素とリンの排出は陸生植物体と地下水中に隔離されてきたことを、我々の研究は示している。この陸上生物相の栄養を促進する肥沃化は、大気CO2と世界の温度の上昇と結びついて、土地利用の変化によるCO2の排出とおおよそバランスする人類起源のCO2の吸収源となっている。例えば、2000年において、モデル計算された陸上生物吸収源は1730メガトン炭素/年であるが、土地利用の変化からのCO2の排出は1820メガトン炭素/年で、90メガトン炭素/年の正味のフラックスが大気へ排出された。世界の水域環境では、生物による反応性のリン(約8.5メガトンリン/年)と無機窒素(約54メガトン窒素/年)の陸からの入力の増加は、海洋堆積物中の有機炭素の新しい生産と埋没の増加を引き起こし、これは人為起源CO2の小さいi吸収源である。持続する人類による攪乱に対してC、N、Pの世界的な陸上のリザーバの反応は、来る35年の間に世界の人口増加と温度変化について描かれたシナリオの範囲にわたって、同じ方向の変化が維持されるであろうことが、予想される。その変化の大きさは、世界の温度増加が最大の時、特に生物に重要な栄養の窒素とリンの再移動の過程に関して、かなり大きくなる。』

1. Introduction
2. Past 150 years of carbon, nitrogen, and phosphorus fluxes
 2.1. Historic pattern of human perturbations from 1850 to 2000
 2.2. Fluxes on land
 2.3. Horizontal fluxes of C, N, and P from land to sea
 2.4. Fate of nitrogen and phosphorus in the coastal zone
 2.5. Comparison of model calculations with observation for the year 2000
3. Future of the nitrogen and phosphorus cycles
 3.1. Fluxes involving land reservoirs and between land and sea
 3.2. horizontal fluxes and the coastal marine zone
4. Conclusions
Acknowledgements
References


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