Biljke imaju veću ulogu u pročišćavanju zagađenog zraka nego se dosad smatralo

Piše: Ana Popović 

Istraživanje koje su vodili znanstvenici iz Nacionalnog centra za atmosferska istraživanja (NCAR) u Boulderu, Colorado, koristi promatranja, studije ekspresije gena te računalno modeliranje kako bi pokazala da listopadne biljke upijaju otprilike trećinu više uobičajenih kemikalija koje zagađuju zrak nego što se prethodno smatralo.

Nova studija, čiji će rezultati biti objavljeni ovog tjedna u časopisu Science Express, provedeno je s koautorima sa Sveučilišta Northern Colorado i Sveučilišta Arizona. Studiju je djelomično financirala Nacionalna zaklada za znanost (NSF), sponzor NCAR-a.

"Biljke čiste naš zrak u većoj mjeri nego što smo bili svjesni" kaže znanstvenik iz NCAR-a Thomas Karl, glavni autor. "One aktivno konzumiraju određene tipove zagađenog zraka." Istraživačka skupina fokusirala se na razred kemikalija poznat pod nazivom oksidirani hlapljivi organski spojevi (oVOC), koje mogu imati dugoročni utjecaj na okoliš i ljudsko zdravlje.

"Skupina je postigla značajan napredak u razumijevanju kompleksnih međuodnosa biljaka i atmosfere" kaže Anne – Marie Schmoltner iz Odjela za atmosferske i geoprostorne znanosti Nacionalne zaklade za znanost, koja je financirala ovo istraživanje. Sastojci se formiraju u izobilju u atmosferi od hidrougljika i ostalih kemikalija koje se ispuštaju iz prirodnih izvora – uključujući biljke – i izvora povezanih s ljudskim aktivnostima, uključujući vozila i građevinske materijale. Ti spojevi pomažu oblikovati kemijski sastav atmosfere i utječu na klimu. S vremenom, neki od oVOC-a razvijaju se u sićušne čestice raspršene u zraku, poznate još i kao aerosoli, koje imaju važan učinak na oblake i ljudsko zdravlje.

Mjerenjem razina oVOC-a u više ekosustava u Sjedinjenim državama te ostalim zemljama istraživači su otkrili da, kako se čini, listopadne biljke preuzimaju spojeve po neočekivano brzoj stopi – pa i do četiri puta brže nego što se prethodno smatralo.

Preuzimanje je bilo naročito brzo u gustim šumama, a najočitije pri vrhu krošnji drveća koje su preuzele i do 97 posto ukupnog promatranog upijanja oVOC-a. Karl i njegovi kolege zatim su si postavili sljedeće pitanje: Kako biljke upijaju tako velike količine tih kemikalija? Znanstvenici su preselili istraživanje u svoje laboratorije i usmjerili se na stabla topole. Vrsta je imala značajnu prednost u tome što je njezin genom bio sekvenciran. Skupina je zatim otkrila da kad je proučavano drveće bilo pod nekom vrstom stresa, bilo zbog fizičkog oštećenja ili zbog izlaganja iritantu kao što je zagađenje ozonom, počelo bi ubrzano povećavati preuzimanje oVOC-a.

U isto vrijeme, dogodile su se promjene u razinama ekspresije određenih gena, što je naznaka povećane metaboličke aktivnosti kod topola. Upijanje oVOC-a, zaključili su znanstvenici, pokazalo se dijelom većeg metaboličkog ciklusa.

Biljke mogu proizvoditi kemikalije kako bi se zaštitile od iritanata i odbile uljeze kao što su insekti, jednako kao što ljudsko tijelo može povećati svoju proizvodnju bijelih krvnih zrnaca uslijed reakcije na infekciju. No ove kemikalije, ako se proizvedu u dovoljnoj količini, mogu postati toksične za samu biljku. Kako bi preradile te kemikalije, biljke počinju povećavati razine enzima koji pretvaraju kemikalije u manje toksične tvari. U isto vrijeme, kako se čini, biljka unosi više oVOC-a, koji se zatim prerađuju pomoću enzima. "Naši rezultati pokazuju da biljke mogu uistinu prilagoditi svoj metabolizam i povećati svoj unos atmosferskih kemikalija kao odgovor na različite tipove stresa" kaže Chhandak Basu sa Sveučilišta Northern Colorado, koautor studije. "Ovi kompleksni metabolički procesi u biljci imali su kao popratni učinak čišćenje naše atmosfere."

Jednom kad su shvatili do koje mjere biljke mogu upijati oVOC-e, istraživačka je skupina unijela informaciju u računalni model koji simulira kemikalije u atmosferi diljem svijeta. Rezultati su pokazali da, na globalnoj razini, biljke preuzimaju 36 posto više oVOC-a nego što se prije računalo u studijama atmosferske kemije. Osim toga, budući da biljke direktno uklanjaju oVOC-e, manje se spojeva uspije razviti u aerosole. "Ovo zaista mijenja naše shvaćanje nekih temeljnih procesa koji se događaju u našoj atmosferi." kaže Karl.

Izvor: National Science Foundation