Kutatók véletlenül fedezték fel, hogy a fák képesek visszatartani a lélegzetüket, hogy elkerüljék az erdőtüzek füstjét

Amikor futótűz füstje van a levegőben, az orvosok arra kérik az embereket, hogy maradjanak bent, hogy elkerüljék a káros részecskék és gázok...

Egy német startup cég "elektronikus orrokat" telepít az erdőkbe, hogy segítsék az erdőtüzek korai észlelését

"Zombitüzek" égnek a világ leghidegebb falujának közelében a mínusz 60 fokos hőmérséklet ellenére

Erdőtüzek pusztítottak az Antarktiszon 75 millió évvel ezelőtt, ami szénmaradványokból derült ki

Amikor futótűz füstje van a levegőben, az orvosok arra kérik az embereket, hogy maradjanak bent, hogy elkerüljék a káros részecskék és gázok belélegzését. De mi történik a fákkal és más növényekkel, amelyek nem tudnak elmenekülni a füst elől? Kicsit úgy reagálnak, mint mi, kiderült, hogy egyes fák lényegében becsukják az ablakokat és az ajtókat, és visszatartják a lélegzetüket.

Légköri és kémiai tudósok a levegőminőséget és a tűzfüst és más szennyező anyagok ökológiai hatásait tanulmányozzák. Egy tanulmányban, amely egészen véletlenül kezdődött, amikor a füst ellepte a coloradói kutatóhelyüket, valós időben figyelhették meg, hogyan reagálnak az élő fenyőfák levelei. (1)

A növények leveleinek felületén pórusok vannak, amelyeket sztómáknak neveznek. Ezek a pórusok olyanok, mint a szánk, azzal a különbséggel, hogy miközben mi oxigént lélegzünk be és szén-dioxidot ki, a növények szén-dioxidot lélegeznek be és oxigént lélegeznek ki.

Mind az emberek, mind a növények belélegzik a körülöttük lévő levegőben lévő egyéb vegyszereket, és kilélegzik a bennük termelődő vegyszereket - egyes emberek kávé illatot lehelnek, egyes fák fenyőillatot. Az emberrel ellentétben azonban a levelek egyszerre lélegeznek be és ki, folyamatosan szívják be és bocsátják ki a légköri gázokat.

Az 1900-as évek elején az erősen szennyezett területeken élő fákat tanulmányozó tudósok felfedezték, hogy a szénégetésből származó szennyezésnek krónikusan kitetteknél fekete szemcsék tömítik el a levélpórusokat, amelyeken keresztül a növények lélegznek. Azt gyanították, hogy az ezekben a szemcsékben lévő anyagot részben a fák hozták létre, de az akkori eszközök hiánya miatt a granulátumok kémiáját soha nem tárták fel, és a növények fotoszintézisére gyakorolt ​​hatását sem.

Az erdőtüzek füstjének hatásait vizsgáló modern kutatások többsége a növényekre összpontosított, és az eredmények ellentmondásosak voltak. Például egy több kaliforniai termőhelyen és vizes élőhelyen végzett tanulmány kimutatta, hogy a füst olyan módon szórja szét a fényt, amely hatékonyabbá teszi a növényeket a fotoszintézisben és a növekedésben. Egy laboratóriumi vizsgálat azonban, amelyben a növényeket mesterséges füstnek tették ki, azt találta, hogy a növények termelékenysége csökkent a füstnek való kitettség alatt és után - bár ezek a növények néhány óra múlva helyreálltak.

Vannak más jelek is arra nézve, hogy az erdőtüzek füstje negatív hatással lehet a növényekre. Lehet, hogy már kóstoltuk is, mert például ha a szőlőt füst éri, a bor szennyeződhet.

Amikor az erdőtűz füstje nagy távolságra terjed, a füst a napfényben megfő és kémiailag megváltozik. Illékony szerves vegyületek, nitrogén-oxidok és napfény hatására talajközeli ózon keletkezik, ami légzési problémákat okozhat az ember esetében, de károsíthatja a növényeket a levélfelület roncsolásával, a növényi szövetek oxidációjával és a fotoszintézis lassításával is.

Míg a tudósok általában úgy gondolják, hogy a városi régiók nagy ózonforrások, amelyek szélirányban befolyásolják a termést, az erdőtüzek füstje egyre nagyobb aggodalomra ad okot . Más vegyületek, köztük a nitrogén-oxidok, szintén károsíthatják a növényeket és csökkenthetik a fotoszintézist.

Összességében a tanulmányok azt sugallják, hogy az erdőtüzek füstje kölcsönhatásba lép a növényekkel, de kevéssé ismert módon. A kutatás hiányát az a tény okozza, hogy a vadon élő növények leveleire gyakorolt ​​füsthatások tanulmányozása nehézkes, mivel az erdőtüzeket nehéz megjósolni, és nem biztonságos füstös körülmények között tartózkodni.

A kutatók célja nem az volt, hogy tanulmányozzák a növények erdőtüzek füstjére adott reakcióit. Ehelyett azt próbálták megérteni, hogy a növények hogyan bocsátanak ki illékony szerves vegyületeket - azokat a vegyi anyagokat, amelyektől az erdők erdőszagúak, de hatással vannak a levegő minőségére is, és még a felhőket is megváltoztathatják.

2020 ősze rossz évszak volt az erdőtüzek szempontjából az Egyesült Államok nyugati részén, és sűrű füst szállt át egy terepen a colorádói Sziklás-hegységben, ahol a kutatók dolgoztak. Az első erős füstös reggelen elvégezték szokásos tesztjüket az amerikai sárgafenyők levélszintű fotoszintézisének mérésére. Meglepődve tapasztalták, hogy a fa pórusai teljesen bezáródtak, és a fotoszintézis majdnem nulla volt.

Megmérték a levelek szokásos illékony szerves vegyületeinek kibocsátását is, és nagyon alacsony értékeket találtak. Ez azt jelentette, hogy a levelek nem "lélegeztek" - nem lélegezték be a növekedéshez szükséges szén-dioxidot, és nem lélegezték ki azokat a vegyszereket, amelyeket általában felszabadítanak.

Ezekkel a váratlan eredményekkel úgy döntöttek, hogy megpróbálják kikényszeríteni a fotoszintézist, és megnézték, vajon sikerül-e "defibrillálni" a levelet a normál ritmusára. A levél hőmérsékletének és páratartalmának megváltoztatásával megtisztították a levél "légútjait," és a fotoszintézis hirtelen javulását és az illékony szerves vegyületek kiugró értékét tapasztalták.

A több hónapos adatgyűjtés azt mutatta, hogy egyes növények az erdőtüzek erős füstjére úgy reagálnak, hogy leállítják a cserét a külső levegővel. Hatékonyan visszatartják a lélegzetüket, de azelőtt nem, hogy ki lettek volna téve a füstnek.

Egyes növények hatékonyan visszatartják a lélegzetüket

A kutatók néhány olyan folyamatot feltételeznek, amelyek hatására a levelek bezárhatják a pórusaikat. A füstrészecskék beboríthatják a leveleket, létrehozva egy réteget, amely megakadályozza a pórusok kinyílását. A füst a levelekbe is bejuthat, és eltömítheti a pórusaikat, ragacsossá téve azokat. Vagy a levelek fizikailag reagálhatnak a füst első jeleire, és bezárhatják a pórusaikat, mielőtt a legrosszabb helyzetbe kerülnének. A folyamat valószínűleg ezeknek és más válaszoknak a kombinációja.

A kutatók még mindig nincsenek tisztában azzal, hogy pontosan mennyi ideig tart az erdőtüzek füstjének hatása, és hogy az ismétlődő füstesemények hosszú távon milyen hatással lesznek a növényekre - beleértve a fákat és a növényeket is. Az éghajlatváltozás, az erdőgazdálkodási politika és az emberi viselkedés miatt egyre súlyosabb és gyakoribb erdőtüzek miatt fontos jobban megérteni a hatásokat. (2)

(1) - https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/
(2) - https://www.atlasobscura.com/articles/trees