Лесные пожары — это природные явления, влияние которых на экосистемы хорошо задокументировано. Однако недавнее открытие показало, что дым от этих пожаров может влиять на растения удивительным и до сих пор малоизученным образом. Исследование, проведенное в Скалистых горах Колорадо, показало, что когда дым от лесных пожаров проникает в атмосферу, растения, особенно деревья, реагируют на это закрытием своих дыхательных пор, что может иметь серьезные экологические последствия.
Как работают стоматы
Стомы — это крошечные поры на поверхности листьев растений, которые играют важнейшую роль в газообмене с окружающей средой. Они позволяют поглощать углекислый газ (CO₂), который необходим для фотосинтеза - процесса, в ходе которого растения превращают CO₂ в глюкозу и кислород, используя солнечный свет. Глюкоза служит источником энергии для роста растений, а кислород, необходимый для жизни на Земле, выделяется в атмосферу.
Стомы также контролируют транспирацию — процесс, в ходе которого вода испаряется из листьев, помогая охлаждать растение и регулировать его внутреннюю температуру. Чтобы предотвратить обезвоживание, защитные клетки, окружающие каждый стомат, регулируют его открытие в зависимости от различных факторов окружающей среды, таких как свет, концентрация CO₂, влажность и температура. В случае водного стресса или засухи стомы закрываются, чтобы уменьшить потерю воды, обеспечивая растение достаточным количеством воды для его жизнедеятельности.
Помимо регулирования водного и газового обмена, стоматы также способствуют выделению летучих органических соединений (ЛОС). Они могут служить защитными сигналами, отпугивающими вредных насекомых или привлекающими хищников-травоядных. Они также могут служить средством коммуникации между растениями, предупреждая другие соседние растения о наличии потенциальной угрозы. ЛОС также участвуют в образовании вторичных органических аэрозолей, которые влияют на качество воздуха и способствуют возникновению некоторых атмосферных явлений.
Добровольное закрытие стом деревьев
Когда условия окружающей среды становятся неблагоприятными, растения также могут добровольно закрывать свои стомы, чтобы защитить себя от вредных элементов. В Скалистых горах исследователи наблюдали, как под воздействием густого дыма от лесных пожаров листья сосен пандероза полностью закрывали свои стомы, что сводило их способность к фотосинтезу практически к нулю. Такое закрытие пор является немедленной реакцией, направленной на ограничение проникновения вредных частиц и защиту внутренних тканей листьев от возможных повреждений. Таким образом, это явление можно сравнить с реакцией людей, которые избегают воздействия токсичных частиц и газов, оставаясь в помещении. Ученые также отмечают, что под воздействием дыма растения выделяют меньше летучих органических соединений, что говорит о нарушении их дыхательной системы.
Последствия и влияние этого явления
Долгосрочное влияние стоматального закрытия на здоровье растений остается неопределенным. Хотя растения могут восстановить свою нормальную функцию фотосинтеза после того, как дым рассеется, повторяющееся и длительное воздействие дыма от лесных пожаров может иметь долгосрочные последствия. Частые эпизоды задымления могут нарушить рост растений и повлиять на их способность правильно развиваться, что скажется на лесных и сельскохозяйственных экосистемах.
Кроме того, еще одну опасность представляет химическая модификация дыма при его перемещении на большие расстояния, в частности образование тропосферного озона. Озон — соединение, образующееся в результате реакции летучих органических загрязнителей и оксидов азота под воздействием солнечного света, - как известно, повреждает ткани растений и замедляет фотосинтез. Частицы дыма также могут наносить аналогичный ущерб, снижая способность растений производить биомассу и тем самым влияя на их роль в биогеохимических циклах и связывании углерода.
В связи с увеличением частоты и интенсивности лесных пожаров из-за изменения климата крайне важно продолжать исследования, чтобы лучше понять их последствия. Лесопользование и экологическая политика должны будут адаптироваться к этим новым знаниям, чтобы минимизировать негативные последствия для биоразнообразия и здоровья экосистем.