Drveće ima iznenađujući mehanizam zaštite i odgovor na dim od požara

Delfine Farmer, profesorka hemije na Državnom univerzitetu u Koloradu i Em Džej Ričiz, postdoktorski istraživač u oblasti nauke o životnoj sredini i atmosferi, sa istog univerziteta proučavaju kvalitet vazduha i ekološke efekte dima od požara i drugih zagađivača.

U studiji koju su objavili i koja je počela sasvim slučajno, kada je dim preplavio njihovu istraživačku lokaciju u Koloradu, mogli su da u realnom vremenu posmatraju kako reaguje lišće borova kada se dogodi požar.

Biljke imaju pore na površini lišća koje se nazivaju stome. Ove pore su slične našim ustima, osim što dok mi udišemo kiseonik i izdišemo ugljen-dioksid, biljke udišu ugljen-dioksid i izdišu kiseonik.

I ljudi i biljke udišu i izdišu hemikalije koje su prisutne u vazduhu.

Za razliku od ljudi, međutim, lišće udiše i izdiše u isto vreme, neprestano upijajući i ispuštajući atmosferske gasove.

Čudesne crne granule

Početkom dvadesetog veka naučnici koji su proučavali drveće u jako zagađenim oblastima otkrili su da oni koji su hronično izloženi zagađenju od sagorevanja uglja imaju crne granule koje začepljuju pore listova kroz koje biljke dišu.

Sumnjali su da je supstancu u ovim granulama delimično stvorilo drveće, ali zbog nedostatka raspoloživih instrumenata u to vreme, nikada nije istražen kompletan sastav tih granula, kao ni efekti na fotosintezu biljaka.

Većina modernih istraživanja o efektima dima od šumskih požara fokusirala su se na useve, a rezultati su bili različiti, čak oprečni.

Na primer, više studija sprovedenih na teritoriji sa usevima, ali i u močvarnim predelima u Kaliforniji pokazala je da dim raspršuje svetlost na način koji je biljke učinio efikasnijim u fotosintezi i rastu. Međutim, laboratorijska studija u kojoj su biljke bile izložene veštačkom dimu, otkrila je da je produktivnost biljaka opala tokom i nakon izlaganja dimu – iako su se te biljke oporavile nakon nekoliko sati.

Postoje i drugi pokazazelji da dim od šumskog požara može negativno uticati na biljke. Možda ste čak i osetili jedan od njih: kada je grožđe izloženo dimu, njegovo vino može imati „prljav“ ukus.

Kada dim od šumskog požara putuje, on se na sunčevoj svetlosti tokom tog puta i hemijski menja. Mešanjem isparljivih organskih jedinjenja, azotnih oksida i sunčeve svetlosti stvara se prizemni ozon, koji može izazvati probleme sa disanjem kod ljudi. Takođe to može oštetiti biljke degradacijom površine lista, oksidacijom biljnog tkiva i usporavanjem fotosinteze.

Studije uglavnom sugerišu da dim šumskog požara stupa u interakciju sa biljkama, ali da načini interakcija nekada bivaju pogrešno shvaćeni. Taj nedostatak istraživanja je vođen činjenicom da je proučavanje efekata dima na lišće živih biljaka u divljini teško: šumske požare je teško predvideti i može biti nesigurno boraviti i raditi u zadimljenim uslovima.

Slučajno istraživanje – usred šumskog požara

„Nismo nameravali da proučavamo reakcije biljaka na dim od šumskog požara. Tokom jednog istraživanja, pokušavali smo da razumemo kako biljke emituju isparljiva organska jedinjenja. U jesen 2020. bilo je šumskih požara na zapadu SAD, a gust dim je došao kroz teren gde smo radili u Stenovitim planinama Kolorada“, kažu Delfine Farmer, profesorka hemije na Državnom univerzitetu u Koloradu i Em Džej Ričiz, postdoktorski istraživač u oblasti nauke o životnoj sredini i atmosferi, sa istog univerziteta.

„Prvog jutra dok je koncentracija dima bila veoma velika, uradili smo naš uobičajeni test za merenje fotosinteze na nivou listova borova ponderosa. Iznenadili smo se kada smo otkrili da su pore drveta potpuno zatvorene i da je fotosinteza bila skoro na nuli. Takođe smo izmerili emisije isparavanja iz lišća – uobičajenih isparljivih organskih jedinjenja i otkrili veoma niske vrednosti. To je značilo da listovi nisu disali, nisu uzimali ugljen-dioksid koji im je potreban za rast i nisu izdisale hemikalije koje obično ispuštaju“, nastavljaju naučnici u svom radu.

Sa takim neočekivanim rezultatima, odlučili su da pokušaju da forsiraju fotosintezu i vide da li mogu da „defibriliraju" list u njegov normalan ritam: „Promenom temperature i vlažnosti lista, očistili smo disajne puteve lista i videli naglo poboljšanje fotosinteze i nalet isparljivih organskih jedinjenja“, objašnjavaju istraživači.

Prekid razmene materija

Ono što su im višemesečni podaci istraživanja rekli je to da neke biljke reaguju na jake nalete dima od požara tako što prekidaju razmenu sa spoljnim vazduhom. One efikasno „zadržavaju dah“, ali ne pre nego što budu izloženi dimu.

Naučnici smatraju da nekoliko procesa spada u izazivače zatvaranja pora na listovima.

„Čestice dima bi mogle da oblože lišće, stvarajući sloj koji sprečava pore od otvaranja. Dim bi takođe mogao da uđe u lišće i začepi im pore. Takođe, listovi bi mogli fizički da reaguju na prve znake dima i da zatvore pore pre nego što se najgore od toga. Zaštitni mehanizam listova je verovatno kombinacija ovih i drugih odgovora“, rekli su istraživači.

Dugoročni uticaj ovog mehanizma je još uvek nepoznat. Istraživači još ne znaju tačno koliko dugo traju efekti dima od šumskog požara i kako će ponavljani događaji dima uticati na biljke – uključujući drveće i useve – na duži rok.

S obzirom na to da požari postaju sve jači i učestaliji zbog klimatskih promena, politike upravljanja šumama i ljudskog ponašanja, važno je bolje razumeti čitav taj proces.

Članak je objavljen u naučnom časopisu The Conversation.