רוויה בחנקן

בין מחצית המאה הקודמת עד לימינו עלה השימוש בדשנים ב 800%, שימוש שגרם לסיחרור במחזור הטבעי של החנקן בסביבה. האיזון שהיה קיים עד ל”מהפיכה הירוקה” הופר.

חנקן הוא הגאז הנפוץ באטמוספירה (77%), חסר טעם,ריח וצבע ואינו פעיל כימית (אדיש) ובכל זאת אחד היסודות החשובים בתהליכי החיים כמרכיב בחומצות-אמינו.

כיסוד מצוי בחלבונים וכמרכיב חשוב לתהליך ההטמעה (פוטוסינטזה). למרות מציאותו באטמוספירה וחשיבותו בתהליכי החיים, בגלל “אדישותו” הכימית זמינותו ליצורים חיים מתקיימת בעיקר מצמחים ש”למדו” לקבע חנקן מהאוויר בעזרת בקטריות/חיידקים אנארובים. אוכלי צמחים “מעבדים” את החנקן ופולטים אותו בהפרשותיהם וככזה שימש כדשן טיבעי מאז התפתחות החקלאות.

כנראה שהאינקה היו הראשונים שדישנו את שדותיהם בגואנו (הפרשות עופות) שמכיל ריכוז גבוה של חנקת זרחן. על פי פרסום ב “סיינס” Science מאז העידן ה”פרה-ביוטי” (לפני החיים) התקיים מחזור חנקן ברמות שונות כאשר הגורמים העיקריים היו התפרצויות וולקניות וברקים.

לפני כ-2.5 מיליארד שנים מופיעות מולקולות חנקן “זמין”, “הופעה” שמקושרת לפעילות אורגניזמים אנארובים …. כך מתחיל מחזור שעיקרו הקיבוע של חנקן אטמוספרי ע”י צמחים שנאכלים ומופרשים יוצרים את המחזור המשלב בין פעילותם של צמחים – מיקרואורגניזמים וחיות, מחזור החנקן.

קרנו של החנקן עלתה עם המהפכה הירוקה כאשר החל שימוש רב בדשנים מלאכותיים (מחצביים), חנקת-אשלגן, חנקת -זרחן ואמוניה (שמופק מהאוויר). עד למהפכה הירוקה/החקלאית התקיים איזון, צמחים שקיבעו חנקן אטמוספרי נאכלו ע”י חיות ששיחררו את תרכובות החנקן לקרקע או לאטמוספירה.

חשוב להבהיר כי תרכובות חנקן במינרלים בקרקע לא היו זמינות ולפיכך לא ‫”‬השתתפו” במחזור החנקן העולמי. המהפיכה שחלקה העיקרי היה השימוש בדשנים מחצביים, (דשנים מכילי חנקן שעד ל”מהפיכה” היו מחוץ למחזור) איפשרה את הרחבת שטחי החקלאות והגדלת היבולים בעשרות מונים.

בין מחצית המאה הקודמת עד לימינו עלה השימוש בדשנים ב 800%, שימוש שגרם לסיחרור במחזור הטבעי של החנקן בסביבה. האיזון שהיה קיים עד ל”מהפיכה הירוקה” הופר.

מאז המהפיכה הירוקה יש במחזור העולמי פי שלושה חנקן שמקובע ע”י חידקים, מזין צמחים וחיות (ומאפשר את התפוצצות האוכלוסין האנושית). פעילות אנושית מאפשרת שימוש ב כ-50% מכל החנקן ש”מיוצר” כל שנה.

למרות היות החנקן חיוני לחיים, ברמות גבוהות מהווה החנקן חרב פיפיות עבור הסביבה הטבעית. על פי מחקרים – (האחרון שבהם מתפרסם בסיינס ‬Science) פעילות אנושית גורמת לעודפי חנקן ש”תורמים” לזיהום אגני מים בעולם כולו, רוב הדישון בחנקן נעשה בחוסר יעילות ובביזבוז רב, כתוצאה מחוסר היעילות כ60% מהחנקן בדשנים אינו מנוצל ע”י הצמחים. עודפי החנקן נשטפים וזורמים לנהרות, אגמים, שכבות נושאות מים (אקוויפר) ומי חופים בימים ובאוקינוסים.

המצאות חנקן (וחמרי מזון אחרים) מהווה עודף חמרי מזון בסביבה (Eutrophication), רוויה/עודף שגורם ל”פריחת אצות” ה”פריחה” גוזלת חמצן מהמים, חוסר חמצן מביא למוות המוני. נוסף על כך מתפתחים תהליכים שיוצרים תחמוצת-חנקן שמשתחררת לאטמוספירה, תחמוצת-חנקן הוא גאז חממה רב עצמה כמו גם גאז שפוגע בשכבת האוזון. כלומר הפעילות האנושית מוסיפה למחזור כמויות עצומות של חנקן שגורם למפגעים סביבתיים.

ניתן להניח כי במשך הזמן (הרבה זמן) יווצר שוב איזון במחזור החנקן אלא שבינתיים הדרישה הגוברת ליצור מזון עבור אוכלוסיה גדלה והולכת גורמת ליותר ויותר חנקן לזרום לסביבה שסובלת ונפגעת.

אז מה עושים? שלא כמו במקרים אחרים הפתרון כאן נתון בידינו והשינוי יכול להיות כמעט מיידי.
ניתן למנוע את הצפת/זהום הסביבה בחנקן ע”י מספר דרכים כמובן שקודם לכל יש להטמיע שיטות דישון חכמות וחסכוניות שימנעו “דישון יתר”. ‫(‬השימוש במערכות טיפטוף להשקיה מאפשר שליטה מירבית בכמויות הדשנים שיגיעו רק לבית השרשים לשימושים של הצמחים ולא יתפזרו בקרקע).

‫-‬ חזרה לשיטות חקלאיות מסורתיות כמו הקפדה על מחזור זרעים, שיפור (גנטי) של כישורי גידולים כמו ירקות, דגנים ועצי-פרי לספוג חנקן, – פיתוח צמחים שיהיו יעילים יותר בקיבוע חנקן. אלו הן רק חלק קטן מהאפשרויות למנוע את זרימת החנקן העודף לסביבה.

תופעת הרוויה בחנקן (ובחמרי מזון אחרים) והתגובות השליליות שמתלוות לה ידועה מזה זמן רב אבל רק לאחרונה החלו חוקרים להבין את המחזור הביו-כימי כפי שהוא מתרחש בקנה מידה עולמי/רחב, הבנה שמאפשרת פעילות למניעת נזקים סביבתיים.