Дрвеће има изненађујући механизам заштите и одговор на дим од пожара

Делфине Фармер, професорка хемије на Државном универзитету у Колораду и Ем Џеј Ричиз, постдокторски истраживач у области науке о животној средини и атмосфери, са истог универзитета проучавају квалитет ваздуха и еколошке ефекте дима од пожара и других загађивача.

У студији коју су објавили и која је почела сасвим случајно, када је дим преплавио њихову истраживачку локацију у Колораду, могли су да у реалном времену посматрају како реагује лишће борова када се догоди пожар.

Биљке имају поре на површини лишћа које се називају стоме. Ове поре су сличне нашим устима, осим што док ми удишемо кисеоник и издишемо угљен-диоксид, биљке удишу угљен-диоксид и издишу кисеоник.

И људи и биљке удишу и издишу хемикалије које су присутне у ваздуху.

За разлику од људи, међутим, лишће удише и издише у исто време, непрестано упијајући и испуштајући атмосферске гасове.

Чудесне црне грануле

Почетком двадесетог века научници који су проучавали дрвеће у јако загађеним областима открили су да они који су хронично изложени загађењу од сагоревања угља имају црне грануле које зачепљују поре листова кроз које биљке дишу.

Сумњали су да је супстанцу у овим гранулама делимично створило дрвеће, али због недостатка расположивих инструмената у то време, никада није истражен комплетан састав тих гранула, као ни ефекти на фотосинтезу биљака.

Већина модерних истраживања о ефектима дима од шумских пожара фокусирала су се на усеве, а резултати су били различити, чак опречни.

На пример, више студија спроведених на територији са усевима, али и у мочварним пределима у Калифорнији показала је да дим распршује светлост на начин који је биљке учинио ефикаснијим у фотосинтези и расту. Међутим, лабораторијска студија у којој су биљке биле изложене вештачком диму, открила је да је продуктивност биљака опала током и након излагања диму – иако су се те биљке опоравиле након неколико сати.

Постоје и други показазељи да дим од шумског пожара може негативно утицати на биљке. Можда сте чак и осетили један од њих: када је грожђе изложено диму, његово вино може имати „прљав“ укус.

Када дим од шумског пожара путује, он се на сунчевој светлости током тог пута и хемијски мења. Мешањем испарљивих органских једињења, азотних оксида и сунчеве светлости ствара се приземни озон, који може изазвати проблеме са дисањем код људи. Такође то може оштетити биљке деградацијом површине листа, оксидацијом биљног ткива и успоравањем фотосинтезе.

Студије углавном сугеришу да дим шумског пожара ступа у интеракцију са биљкама, али да начини интеракција некада бивају погрешно схваћени. Тај недостатак истраживања је вођен чињеницом да је проучавање ефеката дима на лишће живих биљака у дивљини тешко: шумске пожаре је тешко предвидети и може бити несигурно боравити и радити у задимљеним условима.

Случајно истраживање – усред шумског пожара

„Нисмо намеравали да проучавамо реакције биљака на дим од шумског пожара. Током једног истраживања, покушавали смо да разумемо како биљке емитују испарљива органска једињења. У јесен 2020. било је шумских пожара на западу САД, а густ дим је дошао кроз терен где смо радили у Стеновитим планинама Колорада“, кажу Делфине Фармер, професорка хемије на Државном универзитету у Колораду и Ем Џеј Ричиз, постдокторски истраживач у области науке о животној средини и атмосфери, са истог универзитета.

„Првог јутра док је концентрација дима била веома велика, урадили смо наш уобичајени тест за мерење фотосинтезе на нивоу листова борова ponderosa. Изненадили смо се када смо открили да су поре дрвета потпуно затворене и да је фотосинтеза била скоро на нули. Такође смо измерили емисије испаравања из лишћа – уобичајених испарљивих органских једињења и открили веома ниске вредности. То је значило да листови нису дисали, нису узимали угљен-диоксид који им је потребан за раст и нису издисале хемикалије које обично испуштају“, настављају научници у свом раду.

Са таким неочекиваним резултатима, одлучили су да покушају да форсирају фотосинтезу и виде да ли могу да „дефибрилирају" лист у његов нормалан ритам: „Променом температуре и влажности листа, очистили смо дисајне путеве листа и видели нагло побољшање фотосинтезе и налет испарљивих органских једињења“, објашњавају истраживачи.

Прекид размене материја

Оно што су им вишемесечни подаци истраживања рекли је то да неке биљке реагују на јаке налете дима од пожара тако што прекидају размену са спољним ваздухом. Оне ефикасно „задржавају дах“, али не пре него што буду изложени диму.

Научници сматрају да неколико процеса спада у изазиваче затварања пора на листовима.

„Честице дима би могле да обложе лишће, стварајући слој који спречава поре од отварања. Дим би такође могао да уђе у лишће и зачепи им поре. Такође, листови би могли физички да реагују на прве знаке дима и да затворе поре пре него што се најгоре од тога. Заштитни механизам листова је вероватно комбинација ових и других одговора“, рекли су истраживачи.

Дугорочни утицај овог механизма је још увек непознат. Истраживачи још не знају тачно колико дуго трају ефекти дима од шумског пожара и како ће понављани догађаји дима утицати на биљке – укључујући дрвеће и усеве – на дужи рок.

С обзиром на то да пожари постају све јачи и учесталији због климатских промена, политике управљања шумама и људског понашања, важно је боље разумети читав тај процес.

Чланак је објављен у научном часопису The Conversation.