Bäume atmen auch nicht gerne den Rauch von Waldbränden ein – und sie halten den Atem an, um ihm auszuweichen

Wenn der Rauch eines Waldbrandes in der Luft liegt, raten Ärzte dazu Bleib drinnen um das Einatmen schädlicher Partikel und Gase zu vermeiden.Aber was passiert mit Bäumen und anderen Pflanzen, die dem Rauch nicht entkommen können?

Sie reagieren ein bisschen wie wir, es stellt sich heraus:Manche Bäume schließen praktisch ihre Fenster und Türen und halten den Atem an.

Als atmosphärisch Und Chemiewissenschaftler, Wir untersuchen die Luftqualität und die ökologischen Auswirkungen von Waldbrandrauch und anderen Schadstoffen.In einer Studie, die ganz zufällig begann, als Rauch unseren Forschungsstandort in Colorado überschwemmte, gelang uns dies in Echtzeit ansehen wie die Blätter lebender Kiefern reagierten.

Wie Pflanzen atmen

Pflanzen haben auf der Oberfläche ihrer Blätter Poren, sogenannte Stomata.Diese Poren ähneln unserem Mund, nur dass Pflanzen Kohlendioxid ein- und Sauerstoff ausatmen, während wir Sauerstoff ein- und ausatmen.

Sowohl Menschen als auch Pflanzen atmen andere Chemikalien in der Luft um sie herum ein und atmen die in ihnen produzierten Chemikalien aus – bei manchen Menschen der Atem von Kaffee, bei manchen Bäumen der Duft von Kiefern.

Im Gegensatz zum Menschen atmen Blätter jedoch gleichzeitig ein und aus und nehmen dabei ständig atmosphärische Gase auf und geben sie wieder ab.

Hinweise aus über einem Jahrhundert Forschung

In den frühen 1900er Jahren entdeckten Wissenschaftler, die Bäume in stark verschmutzten Gebieten untersuchten, dass diejenigen, die chronisch der Verschmutzung durch Kohleverbrennung ausgesetzt waren, dies getan hatten Schwarze Körnchen verstopfen die Blattporen durch die Pflanzen atmen.Sie vermuteten, dass die Substanz in diesen Körnchen teilweise von den Bäumen erzeugt wurde, doch aufgrund des Mangels an verfügbaren Instrumenten wurde die Chemie dieser Körnchen nie erforscht, ebenso wenig wie die Auswirkungen auf die Photosynthese der Pflanzen.

Die meisten modernen Forschungen zu den Auswirkungen von Waldbrandrauch konzentrieren sich auf Nutzpflanzen Die Ergebnisse waren widersprüchlich.

Beispielsweise zeigte eine Studie an mehreren Anbau- und Feuchtgebieten in Kalifornien, dass Rauch das Licht auf eine Weise streut, die zur Entstehung von Pflanzen führt effizienter bei Photosynthese und Wachstum.Eine Laborstudie, in der Pflanzen künstlichem Rauch ausgesetzt wurden, ergab jedoch, dass die Pflanzenproduktivität während und nach der Rauchexposition abnahm – und zwar durch diese Pflanzen erholte sich nach ein paar Stunden.

Es gibt weitere Hinweise darauf, dass der Rauch von Waldbränden negative Auswirkungen auf Pflanzen haben kann.Vielleicht haben Sie sogar eines davon probiert:Wenn Trauben dem Rauch ausgesetzt werden, werden ihre Wein kann verdorben sein.

Was Rauch auch weit entfernt vom Feuer giftig macht

Wenn der Rauch von Waldbränden weite Strecken zurücklegt, kocht der Rauch im Sonnenlicht und chemisch verändert.

Durch die Vermischung flüchtiger organischer Verbindungen, Stickoxide und Sonnenlicht wird es zu einer Vermischung kommen bodennahes Ozon erzeugen, was dazu führen kann Atemprobleme beim Menschen.Es kann auch Pflanzen schädigen, indem es die Blattoberfläche schädigt, Pflanzengewebe oxidiert und die Photosynthese verlangsamt.

Während Wissenschaftler in der Regel davon ausgehen, dass städtische Regionen große Ozonquellen sind, die sich gegen den Wind auf die Ernte auswirken, ist der Rauch von Waldbränden ein Problem aufkommende Sorge.Auch andere Verbindungen, einschließlich Stickoxide, können dies tun Pflanzen schädigen und die Photosynthese reduzieren.

Insgesamt deuten Studien darauf hin, dass der Rauch von Waldbränden mit Pflanzen interagiert, allerdings auf kaum verstandene Weise.Dieser Mangel an Forschung ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass es schwierig ist, die Auswirkungen von Rauch auf die Blätter lebender Pflanzen in freier Wildbahn zu untersuchen:Waldbrände sind schwer vorherzusagen und der Aufenthalt in rauchiger Umgebung kann gefährlich sein.

Zufällige Forschung – mitten im Waldbrand

Unser Ziel war es nicht, die Reaktionen von Pflanzen auf den Rauch von Waldbränden zu untersuchen.Stattdessen versuchten wir zu verstehen, wie Pflanzen flüchtige organische Verbindungen abgeben – die Chemikalien, die dafür sorgen, dass Wälder nach Wald riechen, aber auch Auswirkungen auf die Luftqualität haben und sogar Wolken verändern können.

Fallen 2020 war eine schlechte Saison Es kam zu Waldbränden im Westen der USA, und dichter Rauch drang durch ein Feldgelände in den Rocky Mountains von Colorado, wo wir arbeiteten.

Am ersten Morgen mit starkem Rauch führten wir unseren üblichen Test durch, um die Photosynthese der Ponderosa-Kiefern auf Blattebene zu messen.Wir waren überrascht, als wir feststellten, dass die Poren des Baumes vollständig geschlossen waren und die Photosynthese nahezu Null war.

Wir haben auch die Emissionen der Blätter ihrer üblichen flüchtigen organischen Verbindungen gemessen und sehr niedrige Werte festgestellt.Das bedeutete das die Blätter „atmeten“ nicht – Sie atmeten nicht das Kohlendioxid ein, das sie zum Wachsen benötigen, und atmeten nicht die Chemikalien aus, die sie normalerweise freisetzen.

Angesichts dieser unerwarteten Ergebnisse beschlossen wir, die Photosynthese zu erzwingen und zu sehen, ob wir das Blatt in seinen normalen Rhythmus „defibrillieren“ könnten.Indem wir die Temperatur und Luftfeuchtigkeit des Blattes änderten, reinigten wir die „Atemwege“ des Blattes und stellten eine plötzliche Verbesserung der Photosynthese und einen Anstieg flüchtiger organischer Verbindungen fest.

Unsere monatelangen Daten haben uns gezeigt, dass einige Pflanzen auf starke Rauchentwicklung durch Waldbrände reagieren indem sie ihre Börse schließen mit Außenluft.Sie halten praktisch den Atem an, aber nicht bevor sie dem Rauch ausgesetzt waren.

Wir vermuten einige Prozesse, die dazu geführt haben könnten, dass Blätter ihre Poren schließen:Rauchpartikel könnten die Blätter bedecken und eine Schicht bilden, die das Öffnen der Poren verhindert.Rauch könnte auch in die Blätter eindringen, deren Poren verstopfen und sie klebrig halten.Oder die Blätter könnten physisch auf die ersten Anzeichen von Rauch reagieren und ihre Poren schließen, bevor sie das Schlimmste davon bekommen.

Es handelt sich wahrscheinlich um eine Kombination dieser und anderer Antworten.

Die langfristigen Auswirkungen sind noch unbekannt

Wie lange die Auswirkungen des Waldbrandrauchs genau anhalten und wie sich wiederholte Rauchereignisse langfristig auf Pflanzen – einschließlich Bäume und Nutzpflanzen – auswirken, ist noch unklar.

Dadurch nehmen Waldbrände an Schwere und Häufigkeit zu Klimawandel, Waldbewirtschaftungsrichtlinien Und menschlich Verhalten, ist es wichtig, die Auswirkungen besser zu verstehen.