Nemmeno agli alberi piace respirare il fumo degli incendi e trattengono il respiro per evitarlo

Quando il fumo degli incendi è nell’aria, i medici esortano le persone a farlo stai dentro per evitare di respirare particelle e gas nocivi.Ma cosa succede agli alberi e alle altre piante che non riescono a sfuggire al fumo?

Rispondono un po' come noi, a quanto pare:Alcuni alberi essenzialmente chiudono le finestre e le porte e trattengono il respiro.

COME atmosferico E scienziati chimici, studiamo la qualità dell'aria e gli effetti ecologici del fumo degli incendi e di altri inquinanti.In uno studio iniziato quasi per caso quando il fumo inondava il nostro sito di ricerca in Colorado, siamo riusciti a farlo guardare in tempo reale come hanno risposto le foglie dei pini vivi.

Come respirano le piante

Le piante hanno pori sulla superficie delle foglie chiamati stomi.Questi pori sono molto simili alle nostre bocche, tranne per il fatto che mentre inspiriamo ossigeno ed espiriamo anidride carbonica, le piante inalano anidride carbonica ed espiriamo ossigeno.

Sia gli esseri umani che le piante inalano altre sostanze chimiche presenti nell’aria circostante ed espirano le sostanze chimiche prodotte al loro interno: l’alito del caffè per alcune persone, il profumo del pino per alcuni alberi.

A differenza degli esseri umani, tuttavia, le foglie inspirano ed espirano allo stesso tempo, inspirando e rilasciando costantemente i gas atmosferici.

Indizi da oltre un secolo di ricerca

Agli inizi del 1900, gli scienziati che studiavano gli alberi in aree fortemente inquinate scoprirono che coloro che erano cronicamente esposti all’inquinamento dovuto alla combustione del carbone avevano granuli neri che ostruiscono i pori delle foglie attraverso il quale le piante respirano.Sospettavano che la sostanza contenuta in questi granuli fosse in parte creata dagli alberi, ma a causa della mancanza di strumenti disponibili all’epoca, la chimica di quei granuli non fu mai studiata, né furono mai esplorati gli effetti sulla fotosintesi delle piante.

La maggior parte della ricerca moderna sugli effetti del fumo degli incendi si è concentrata sui raccolti e sul i risultati sono stati contrastanti.

Ad esempio, uno studio su diversi siti coltivati ​​e zone umide in California ha dimostrato che il fumo disperde la luce in un modo tale da creare piante più efficiente alla fotosintesi e alla crescita.Tuttavia, uno studio di laboratorio in cui le piante sono state esposte al fumo artificiale ha rilevato che la produttività delle piante è diminuita durante e dopo l’esposizione al fumo, sebbene quelle piante si è ripreso dopo poche ore.

Ci sono altri indizi che il fumo degli incendi può avere un impatto negativo sulle piante.Potresti averne anche assaggiato uno:Quando l'uva è esposta al fumo, il loro il vino può essere contaminato.

Ciò che rende il fumo tossico, anche lontano dal fuoco

Quando il fumo degli incendi percorre lunghe distanze, il fumo cuoce alla luce del sole e cambiamenti chimici.

La miscelazione di composti organici volatili, ossidi di azoto e luce solare lo farà produrre ozono a livello del suolo, che può causare problemi respiratori negli esseri umani.Può anche danneggiare le piante degradando la superficie fogliare, ossidando i tessuti vegetali e rallentando la fotosintesi.

Mentre gli scienziati di solito pensano che le regioni urbane siano grandi fonti di ozono che influiscono sui raccolti sottovento, il fumo degli incendi è un problema preoccupazione emergente.Anche altri composti, inclusi gli ossidi di azoto, possono farlo danneggiare le piante e ridurre la fotosintesi.

Nel loro insieme, gli studi suggeriscono che il fumo degli incendi interagisce con le piante, ma in modi poco conosciuti.Questa mancanza di ricerca è dovuta al fatto che studiare gli effetti del fumo sulle foglie delle piante viventi in natura è difficile:Gli incendi sono difficili da prevedere e può essere pericoloso trovarsi in condizioni di fumo.

Ricerca accidentale – nel mezzo di un incendio

Non avevamo intenzione di studiare le risposte delle piante al fumo degli incendi.Invece, stavamo cercando di capire come le piante emettono composti organici volatili – le sostanze chimiche che fanno sì che le foreste abbiano l’odore di foresta, ma anche influiscono sulla qualità dell’aria e possono persino modificare le nuvole.

Autunno Il 2020 è stata una brutta stagione per gli incendi boschivi negli Stati Uniti occidentali e un fumo denso è arrivato da un sito in cui stavamo lavorando nelle Montagne Rocciose del Colorado.

La prima mattina di forte fumo, abbiamo effettuato il nostro consueto test per misurare la fotosintesi a livello fogliare dei pini Ponderosa.Siamo rimasti sorpresi nello scoprire che i pori dell’albero erano completamente chiusi e la fotosintesi era quasi pari a zero.

Abbiamo anche misurato le emissioni delle foglie dei loro consueti composti organici volatili e abbiamo trovato valori molto bassi.Ciò significava questo le foglie non “respiravano” – non inalavano l’anidride carbonica di cui hanno bisogno per crescere e non espiravano le sostanze chimiche che di solito rilasciano.

Con questi risultati inaspettati, abbiamo deciso di provare a forzare la fotosintesi e vedere se potevamo “defibrillare” la foglia riportandola al suo ritmo normale.Modificando la temperatura e l’umidità della foglia, abbiamo liberato le “vie aeree” della foglia e abbiamo osservato un improvviso miglioramento della fotosintesi e un’esplosione di composti organici volatili.

Ciò che i nostri mesi di dati ci hanno detto è che alcune piante rispondono a forti ondate di fumo di incendi chiudendo il loro scambio con aria esterna.Stanno effettivamente trattenendo il respiro, ma non prima di essere stati esposti al fumo.

Ipotizziamo alcuni processi che potrebbero aver causato la chiusura dei pori delle foglie:Le particelle di fumo potrebbero ricoprire le foglie, creando uno strato che impedisce l'apertura dei pori.Il fumo potrebbe anche entrare nelle foglie e ostruirne i pori, mantenendole appiccicose.Oppure le foglie potrebbero rispondere fisicamente ai primi segnali di fumo e chiudere i pori prima di avere la peggio.

È probabilmente una combinazione di queste e altre risposte.

L’impatto a lungo termine è ancora sconosciuto

Non è ancora chiaro per quanto tempo dureranno esattamente gli effetti del fumo degli incendi e in che modo i ripetuti eventi di fumo influenzeranno le piante – compresi alberi e colture – nel lungo termine.

Con gli incendi che aumentano in gravità e frequenza a causa di cambiamento climatico, politiche di gestione forestale E umano comportamento, è importante comprendere meglio l’impatto.