لا تحب الأشجار أيضًا استنشاق دخان حرائق الغابات، وستحبس أنفاسها لتجنبه

عندما يتصاعد دخان حرائق الغابات في الهواء، يحث الأطباء الناس على ذلك البقاء في الداخل لتجنب استنشاق الجزيئات والغازات الضارة.ولكن ماذا يحدث للأشجار والنباتات الأخرى التي لا تستطيع الهروب من الدخان؟

إنهم يستجيبون مثلنا قليلاً، كما اتضح:تغلق بعض الأشجار نوافذها وأبوابها وتحبس أنفاسها.

مثل الغلاف الجوي و علماء الكيمياء, ، نقوم بدراسة جودة الهواء والتأثيرات البيئية لدخان حرائق الغابات والملوثات الأخرى.في دراسة بدأت بالصدفة عندما اجتاح الدخان موقع أبحاثنا في كولورادو، تمكنا من ذلك مشاهدة في الوقت الحقيقي كيف استجابت أوراق أشجار الصنوبر الحية.

كيف تتنفس النباتات

تحتوي النباتات على مسام على سطح أوراقها تسمى الثغور.تشبه هذه المسام أفواهنا إلى حد كبير، إلا أنه بينما نستنشق الأكسجين ونزفر ثاني أكسيد الكربون، تستنشق النباتات ثاني أكسيد الكربون وتزفر الأكسجين.

يستنشق كل من البشر والنباتات مواد كيميائية أخرى في الهواء المحيط بهم ويزفرون المواد الكيميائية المنتجة بداخلهم - رائحة القهوة لبعض الناس، ورائحة الصنوبر لبعض الأشجار.

ومع ذلك، على عكس البشر، تتنفس الأوراق شهيقًا وزفيرًا في نفس الوقت، وتمتص وتطلق الغازات الجوية باستمرار.

أدلة من أكثر من قرن من البحث

في أوائل القرن العشرين، اكتشف العلماء الذين يدرسون الأشجار في المناطق شديدة التلوث أن الأشجار التي تتعرض بشكل مزمن للتلوث الناجم عن حرق الفحم كانت حبيبات سوداء تسد مسام الأوراق التي تتنفس من خلالها النباتات.لقد اشتبهوا في أن المادة الموجودة في هذه الحبيبات تم إنشاؤها جزئيًا بواسطة الأشجار، ولكن نظرًا لعدم توفر الأدوات المتاحة في ذلك الوقت، لم يتم استكشاف كيمياء تلك الحبيبات مطلقًا، ولا تأثيرها على عملية التمثيل الضوئي للنباتات.

ركزت معظم الأبحاث الحديثة حول تأثيرات دخان حرائق الغابات على المحاصيل وكانت النتائج متضاربة.

على سبيل المثال، أظهرت دراسة أجريت على العديد من مواقع المحاصيل والأراضي الرطبة في كاليفورنيا أن الدخان يبعثر الضوء بطريقة تجعل النباتات أكثر فعالية في عملية التمثيل الضوئي والنمو.ومع ذلك، وجدت دراسة مخبرية تعرضت فيها النباتات للدخان الاصطناعي أن إنتاجية النباتات انخفضت أثناء وبعد التعرض للدخان - على الرغم من تلك النباتات تعافى بعد بضع ساعات.

هناك أدلة أخرى على أن دخان حرائق الغابات يمكن أن يؤثر على النباتات بطرق سلبية.ربما تكون قد تذوقت واحدًا:عندما يتعرض العنب للدخان، فإنه النبيذ يمكن أن يكون ملوثا.

ما الذي يجعل الدخان ساما، حتى بعيدا عن النار

عندما ينتقل دخان حرائق الغابات لمسافات طويلة، ينضج الدخان في ضوء الشمس ويحترق التغيرات الكيميائية.

سيتم خلط المركبات العضوية المتطايرة وأكاسيد النيتروجين وأشعة الشمس جعل الأوزون على مستوى الأرض, ، والتي يمكن أن تسبب مشاكل التنفس عند البشر.يمكن أن يؤدي أيضًا إلى إتلاف النباتات عن طريق تدهور سطح الورقة وأكسدة الأنسجة النباتية وإبطاء عملية التمثيل الضوئي.

في حين أن العلماء عادة ما يعتقدون أن المناطق الحضرية هي مصادر كبيرة للأوزون الذي يؤثر على المحاصيل في اتجاه الريح، فإن دخان حرائق الغابات هو مصدر كبير للأوزون القلق الناشئة.ويمكن للمركبات الأخرى، بما في ذلك أكاسيد النيتروجين، أن تفعل ذلك أيضًا ضرر النباتات وتقليل عملية التمثيل الضوئي.

وتشير الدراسات مجتمعة إلى أن دخان حرائق الغابات يتفاعل مع النباتات، ولكن بطرق غير مفهومة.يرجع هذا النقص في الأبحاث إلى حقيقة أن دراسة تأثيرات الدخان على أوراق النباتات الحية في البرية أمر صعب:من الصعب التنبؤ بحرائق الغابات، وقد يكون من غير الآمن التواجد في ظروف مليئة بالدخان.

بحث عرضي – في وسط حريق هائل

لم نقم بدراسة استجابات النباتات لدخان حرائق الغابات.وبدلاً من ذلك، كنا نحاول فهم كيفية انبعاث المركبات العضوية المتطايرة من النباتات، وهي المواد الكيميائية التي تجعل رائحة الغابات تشبه رائحة الغابة، ولكن أيضًا تؤثر على جودة الهواء ويمكن أن تغير السحب.

يسقط 2020 كان موسما سيئا بسبب حرائق الغابات في غرب الولايات المتحدة، وتصاعد دخان كثيف عبر موقع ميداني كنا نعمل فيه في جبال روكي في كولورادو.

في الصباح الأول للدخان الكثيف، أجرينا اختبارنا المعتاد لقياس عملية التمثيل الضوئي على مستوى الأوراق في صنوبر بونديروسا.وتفاجأنا عندما اكتشفنا أن مسام الشجرة كانت مغلقة تمامًا وأن عملية التمثيل الضوئي كانت تقترب من الصفر.

قمنا أيضًا بقياس انبعاثات الأوراق من مركباتها العضوية المتطايرة المعتادة ووجدنا قراءات منخفضة جدًا.هذا يعني ذلك الأوراق لم تكن "تتنفس" - لم يكونوا يستنشقون ثاني أكسيد الكربون الذي يحتاجونه للنمو ولم يكونوا يزفرون المواد الكيميائية التي يطلقونها عادة.

مع هذه النتائج غير المتوقعة، قررنا محاولة فرض عملية التمثيل الضوئي ومعرفة ما إذا كان بإمكاننا "إزالة رجفان" الورقة وإعادتها إلى إيقاعها الطبيعي.ومن خلال تغيير درجة حرارة الورقة ورطوبتها، قمنا بتطهير "الممرات الهوائية" للورقة وشهدنا تحسنًا مفاجئًا في عملية التمثيل الضوئي واندفاعًا من المركبات العضوية المتطايرة.

ما أخبرتنا به أشهر البيانات لدينا هو أن بعض النباتات تستجيب لنوبات كثيفة من دخان حرائق الغابات عن طريق إغلاق التبادل الخاص بهم مع الهواء الخارجي.إنهم يحبسون أنفاسهم بشكل فعال، ولكن ليس قبل أن يتعرضوا للدخان.

نحن نفترض بعض العمليات التي يمكن أن تسبب إغلاق الأوراق لمسامها:يمكن لجزيئات الدخان أن تغطي الأوراق، مما يخلق طبقة تمنع المسام من الفتح.يمكن أن يدخل الدخان أيضًا إلى الأوراق ويسد مسامها، مما يجعلها لزجة.أو يمكن للأوراق أن تستجيب جسديًا للعلامات الأولى للدخان وتغلق مسامها قبل أن تتعرض لأسوأ ما في الأمر.

من المحتمل أن يكون مزيجًا من هذه الاستجابات وغيرها.

ولا يزال التأثير طويل المدى غير معروف

لا تزال هيئة المحلفين غير متأكدة من المدة التي تستمر فيها آثار دخان حرائق الغابات وكيف ستؤثر أحداث الدخان المتكررة على النباتات - بما في ذلك الأشجار والمحاصيل - على المدى الطويل.

مع تزايد شدة حرائق الغابات وتكرارها بسبب تغير المناخ, سياسات إدارة الغابات و بشر سلوك, ، فمن المهم الحصول على فهم أفضل للتأثير.