Cerca de la cima del mundo, las plantas crecen en un suelo que descansa sobre el permafrost, o suelo permanentemente congelado. Al igual que las plantas en regiones más cálidas, estos necesitan nitrógeno para crecer. Los aspectos únicos del entorno del permafrost crean nuevos desafíos para representar las interacciones entre la planta y el nitrógeno. Los científicos midieron cómo la disponibilidad de nitrógeno para las plantas varía espacial y temporalmente en la tundra ártica. Descubrieron que la humedad del suelo juega un papel importante. En zonas más secas, el nitrógeno está presente, pero en la forma incorrecta para que la usen las plantas. El deshielo del permafrost aumenta la humedad del suelo al final de la temporada de crecimiento, pero el nitrógeno recientemente disponible cerca del límite del permafrost no está disponible para las raíces.

Los modelos árticos no deben asumir que el aumento de la profundidad del deshielo con el calentamiento del Ártico liberará nitrógeno adicional en beneficio de las plantas. El aumento de la producción de nitrógeno inorgánico que no está acoplado a la absorción de las plantas podría provocar pérdidas de nitrógeno del sistema y degradar el ecosistema.

En el Ártico la cantidad de nitrógeno disponible influye fuertemente en la productividad y distribución de las plantas. En sistemas de permafrost con suelo modelado, la cantidad de nitrógeno y otros nutrientes disponibles puede variar sustancialmente en distancias cortas. Los investigadores deben comprender mejor la variación espacial y temporal a escala fina en la disponibilidad de nitrógeno del suelo para predecir con mayor precisión las respuestas de la tundra a un clima más cálido. Los científicos del Laboratorio Nacional de Oak Ridge midieron el nitrógeno inorgánico disponible para las plantas a múltiples profundidades del suelo en 12 microhábitats. Estos hábitats se asociaron con un gradiente de polígonos de cuña de hielo de centro bajo a polígonos de centro alto en la tundra costera. El equipo tomó estas medidas en el Observatorio Ambiental de Barrow en Utqiaġvik (anteriormente Barrow), Alaska. Midieron la composición de la vegetación, biomasa, contenido de nitrógeno, y distribución de la profundidad de enraizamiento. Además, midieron la temperatura del suelo, humedad, pH y profundidad de deshielo. Las mediciones les permiten determinar las relaciones entre la variabilidad espacial y temporal en la disponibilidad de nitrógeno y los impulsores ambientales y de la vegetación. La humedad del suelo fue el principal factor determinante de la disponibilidad de nitrógeno. Los hábitats más secos tenían más nitrógeno en forma de nitrato, no amonio. Las plantas, sin embargo, no podría utilizar esta forma de nitrógeno. Aunque se dispone de más nitrógeno a medida que el suelo se descongela en el verano, el nitrógeno recién disponible, ubicado cerca del límite del permafrost, no está disponible para las plantas. Por lo tanto, el nitrógeno no ofrece ningún impulso al final de la temporada de crecimiento. La humedad del suelo, disponibilidad de nitrógeno inorgánico, y el contenido de nitrógeno vegetal están estrechamente relacionados. Por lo tanto, Delinear los niveles de humedad del suelo y otros cambios relacionados con el deshielo del permafrost es vital para determinar cómo responderá el ciclo de nutrientes en los paisajes de la tundra a un clima más cálido.