Ученые: растения спасут мир от загрязнения воздуха

Новое исследование неожиданно выявило, что растительность играет более значимую роль в очищении атмосферы, чем ранее предполагалось. В исследовании, проведенном учеными в Национальном Центре Исследования Атмосферы (NCAR) в Боулдере, штат Колорадо, использовались наблюдения, изучения выражения гена и компьютерное моделирование, чтобы показывать, что растения, сбрасывающие листву, поглощают на треть больше химикатов распространенного вида загрязняющих воздух, чем раньше считалось.

Новый анализ, результаты которого будут опубликованы в журнале Science Express, были проведены совместно с учеными из Университета Северного Колорадо и Университета Аризоны. Материальная поддержка частично была оказана Национальным Фондом Науки, спонсором NCAR.

"Растения очищают наш воздух намного больше, чем мы осознавали" – сообщает ученый NCAR и главный автор исследования Томас Карл (Thomas Karl). "Они активно поглощают определенные типы воздушного загрязнения".

Научно-исследовательская группа фокусировала свое внимание на классе химикатов известных как летучие органические вещества насыщенные кислородом (oVOC), которые могут иметь долгосрочное влияние на окружающую среду и человеческое здоровье.

"Команда ученых совершила значительный прогресс в понимании сложного взаимодействия между растениями и атмосферой" – сообщает Анна-Мария Шмолтнер (Anne-Marie Schmoltner) из центра финансовой поддержки исследования.

Составы веществ формируются в избытке в атмосфере из углеводородов и других химикатов, которые выделяются как естественными источниками, включая растения, так и источниками, имеющими отношения к человеческой деятельности, в том числе машины и отходы строительных материалов. Они помогают формировать химический состав атмосферы и влияют на климат. В конечном счете, некоторые oVOC вещества превращаются в небольшие частицы в воздухе, известные как аэрозоли, которые оказывают значительный эффект как на облака так и на человеческое здоровье.

Измеряя уровни oVOC веществ во множестве экосистем в Соединенных Штатах и других странах, исследователи определили, что растения сбрасывающие листву, оказывается, поглощают вредные составы с неожиданно быстрым показателем, в четыре раза быстрее, чем прежде предполагалось.

Поглощение было особенно быстрым в густых лесах, где по наблюдениям показатель абсорбции oVOC веществ достигал 97%.

Профессор Карл и его коллеги затем попытались ответить на следующий вопрос: как растения способны поглощать такие большие количества этих химикатов?

Для этого они переместили свои исследования в лабораторию и остановились на тополиных деревьях. Группа обнаружила, что когда исследуемые деревья подвергались стрессу из-за физических повреждений или из-за внешних раздражителей как, например, озоновое загрязнение, они начали остро увеличивать поглощение oVOC веществ.

В то же самое время, изменения происходили и с уровнями выраженности определенных генов, что указывало на повышенную метаболическую деятельность в тополях.

Абсорбция oVOC веществ, по заключениям ученых, оказалась частью более интенсивного метаболического цикла.

Растения могут производить химические вещества в целях защиты от раздражителей и насекомых-вредителей, подобно тому, как человеческий организм может увеличить выработку белых клеток в крови, реагируя на инфекцию.

Но избыток этих химикатов может стать токсичным для самих растений.

Для того чтобы метаболизировать эти химические вещества, растения начинают увеличивать уровни энзимов, которые превращают их в менее токсичные субстанции.

В то же самое время, как оказалось, растение поглощает больше oVOC веществ, которые могут быть метаболизированы энзимами.

"Наши результаты показывают, что растения могут действительно регулировать свой метаболизм и увеличивать абсорбцию атмосферных химикатов как ответ на различные типы стресса" – сообщает один из авторов исследования. "Этот сложный метаболический процесс среди растений обладает очищающим эффектом для нашей атмосферы".

Как только они определили степень поглощения растениями oVOC вещества, научно-исследовательская группа прибегла к информации компьютерной модели, которая имитирует химические вещества в атмосфере во всех странах.

Результаты указывали на то, что, на глобальном уровне, растения поглощают на 36% более oVOC веществ, чем прежде было установлено исследованиями химического состава атмосферы. Кроме того, поскольку растения способны непосредственно удалять oVOC вещества, меньше веществ превращается в аэрозоли.

"Это действительно меняет наше понимание некоторых фундаментальных процессов, происходящих в нашей атмосфере" – заключил Карл.

Оригинал (на англ. языке): Sciencedaily  Перевод: М. Гончар

• Крылья птиц и летучих мышей: разные пути эволюции
• Обнаружен неожиданно крупный вид древнего млекопитающего в Патагонии
• Путешествия мамонтов связаны с самыми ранними охотничьими лагерями Аляски
• Серые рифовые акулы меняют наши представления о том, как они дышат
• У Галапагосских островов обнаружили корраловый риф
• Обнаружено фильтрующее питание, подобное китовому, у доисторического морского рептилии
• Мини-кенгуру возвращаются в Южную Австралию после исчезновения на 100 лет
• Странная акула-демон с яркими белыми глазами обнаружена у берегов Австралии