Gdy pożar w powietrzu unosi się dym, lekarze wzywają ludzi, pozostać wewnątrz aby uniknąć wdychania szkodliwych cząstek i gazów. Ale co się dzieje z drzewami i innymi rośliny który nie może uciec przed dymem?
Okazuje się, że reagują trochę jak my: niektóre drzewa po prostu zamykają okna i drzwi i wstrzymują oddech.
Jak atmosferyczny I naukowcy chemicybadamy jakość powietrza i ekologiczne skutki dymu z pożarów lasów i innych zanieczyszczeń. W badaniu, które rozpoczęło się zupełnie przypadkowo, gdy dym zalał nasze miejsce badań w Kolorado, udało nam się oglądaj w czasie rzeczywistym jak zareagowały liście żywych sosen.
POWIĄZANY: Oczyszczacze powietrza nie wystarczą, aby pozbyć się gazów z pożarów lasów. Oto, co należy zrobić
Jak rośliny oddychają
Rośliny mają pory na powierzchni liści zwane szparkami. Pory te są bardzo podobne do naszych ust, z tą różnicą, że podczas gdy my wdychamy tlen i wydychamy dwutlenek węgla, rośliny wdychają dwutlenek węgla i wydychają tlen.
Zarówno ludzie, jak i rośliny wdychają substancje chemiczne znajdujące się w otaczającym ich powietrzu i wydychają substancje chemiczne wytwarzane w ich wnętrzu — u niektórych osób oddech przypomina kawę, a u niektórych drzew — zapach sosen.
Jednak w odróżnieniu od ludzi liście oddychają w tym samym czasie, nieustannie pobierając i uwalniając gazy atmosferyczne.
Poszlaki z ponad stuletnich badań
Na początku XX wieku naukowcy badający drzewa na obszarach silnie zanieczyszczonych odkryli, że osoby przewlekle narażone na zanieczyszczenie spowodowane spalaniem węgla mają czarne granulki zatykające pory liści przez które rośliny oddychają. Podejrzewali, że substancja w tych granulkach została częściowo stworzona przez drzewa, ale z powodu braku dostępnych wówczas instrumentów, nigdy nie zbadano chemii tych granulek, ani ich wpływu na fotosyntezę roślin.
Większość współczesnych badań nad wpływem dymu z pożarów lasów skupia się na uprawach, wyniki są sprzeczne.
Na przykład badanie wielu upraw i terenów podmokłych w Kalifornii wykazało, że dym rozprasza światło w sposób, który powoduje, że rośliny bardziej wydajny w fotosyntezie i wzroście. Jednak badanie laboratoryjne, w którym rośliny były wystawione na działanie sztucznego dymu, wykazało, że produktywność roślin spadła w trakcie i po narażeniu na dym — chociaż te rośliny wyzdrowiał po kilku godzinach.
Istnieją inne wskazówki, że dym z pożarów lasów może mieć negatywny wpływ na rośliny. Być może nawet spróbowałeś jednego: Kiedy winogrona są wystawione na działanie dymu, ich wino może być skażone.
Co sprawia, że dym jest toksyczny, nawet daleko od ognia
Kiedy dym z pożaru lasu przemieszcza się na duże odległości, dym gotuje się na słońcu i zmienia się chemicznie.
Mieszanie lotnych związków organicznych, tlenków azotu i światła słonecznego spowoduje tworzyć ozon przyziemnyco może powodować problemy z oddychaniem u ludziMoże również uszkodzić rośliny poprzez degradację powierzchni liści, utlenianie tkanek roślinnych i spowalnianie fotosyntezy.
Choć naukowcy zazwyczaj uważają, że obszary miejskie są dużymi źródłami ozonu, który wpływa na uprawy znajdujące się w pobliżu wiatru, dym z pożarów lasów jest pojawiające się obawy. Inne związki, w tym tlenki azotu, mogą również szkodzić roślinom i ograniczają fotosyntezę.
Łącznie badania sugerują, że dym z pożarów lasów oddziałuje na rośliny, ale w słabo poznany sposób. Ten brak badań wynika z faktu, że badanie wpływu dymu na liście żywych roślin na wolności jest trudne: pożary lasów są trudne do przewidzenia, a przebywanie w zadymionych warunkach może być niebezpieczne.
Przypadkowe badania — w środku pożaru lasu
Nie zamierzaliśmy badać reakcji roślin na dym z pożarów lasów. Zamiast tego staraliśmy się zrozumieć, w jaki sposób rośliny emitują lotne związki organiczne — substancje chemiczne, które sprawiają, że lasy pachną jak las, ale także wpływają na jakość powietrza i mogą nawet zmieniać chmury.
Jesień 2020 był złym sezonem w związku z pożarami lasów na zachodzie Stanów Zjednoczonych, a gęsty dym unosił się nad polem, na którym pracowaliśmy w Górach Skalistych w Kolorado.
Pierwszego poranka, kiedy było dużo dymu, przeprowadziliśmy nasz zwykły test, aby zmierzyć fotosyntezę na poziomie liści sosen Ponderosa. Byliśmy zaskoczeni, gdy odkryliśmy, że pory drzewa były całkowicie zamknięte, a fotosynteza była prawie zerowa.
Zmierzyliśmy również emisję lotnych związków organicznych przez liście i znaleźliśmy bardzo niskie odczyty. Oznaczało to, że liście nie „oddychały” — nie wdychały dwutlenku węgla, który jest im potrzebny do wzrostu, i nie wydychały substancji chemicznych, które zwykle wydzielają.
Mając te nieoczekiwane wyniki, postanowiliśmy spróbować wymusić fotosyntezę i sprawdzić, czy możemy „rozładować” liść do jego normalnego rytmu. Zmieniając temperaturę i wilgotność liścia, oczyściliśmy „drogi oddechowe” liścia i zaobserwowaliśmy nagłą poprawę fotosyntezy i wybuch lotnych związków organicznych.
Nasze dane z kilku miesięcy pokazują, że niektóre rośliny reagują na intensywne zadymienie spowodowane pożarami lasów zamykając swoją giełdę z powietrzem zewnętrznym. Skutecznie wstrzymują oddech, ale nie wcześniej, niż zostaną wystawione na działanie dymu.
Stawiamy hipotezę, że kilka procesów mogło spowodować zamknięcie porów przez liście: Cząsteczki dymu mogły pokryć liście, tworząc warstwę, która uniemożliwiała otwarcie porów. Dym mógł również dostać się do liści i zatkać ich pory, utrzymując je lepkimi. Albo liście mogły fizycznie zareagować na pierwsze oznaki dymu i zamknąć pory, zanim dostaną najgorsze.
Prawdopodobnie jest to kombinacja tych i innych reakcji.
Długoterminowy wpływ jest nadal nieznany
Nadal nie wiadomo, jak długo utrzymują się skutki dymu z pożarów lasów i jak powtarzające się przypadki zadymienia wpłyną na rośliny — w tym drzewa i uprawy — w dłuższej perspektywie.
W związku ze wzrostem intensywności i częstotliwości pożarów lasów spowodowanym zmiana klimatu, polityka zarządzania lasami I człowiek zachowanieważne jest lepsze zrozumienie wpływu.
