Cuando el humo de los incendios forestales está en el aire, los médicos instan a las personas a quedate adentro Para evitar respirar partículas y gases nocivos, pero ¿qué pasa con los árboles y otras plantas que no pueden escapar del humo?
Resulta que reaccionan un poco como nosotros: algunos árboles básicamente cierran sus ventanas y puertas y contienen la respiración.
Como atmosférico y científicos químicosEstudiamos la calidad del aire y los efectos ecológicos del humo de los incendios forestales y otros contaminantes. En un estudio que comenzó por accidente cuando el humo inundó nuestro sitio de investigación en Colorado, pudimos Mira en tiempo real Cómo respondieron las hojas de los pinos vivos.
Cómo respiran las plantas
Las plantas tienen poros en la superficie de sus hojas llamados estomas. Estos poros son muy parecidos a nuestra boca, excepto que mientras nosotros inhalamos oxígeno y exhalamos dióxido de carbono, las plantas inhalan dióxido de carbono y exhalan oxígeno.
Una vista muy ampliada de los estomas de una hoja de maíz. Umberto Salvagnin/Flickr, CC BY
Tanto los humanos como las plantas inhalan otras sustancias químicas presentes en el aire que los rodea y exhalan sustancias químicas producidas en su interior: aliento a café para algunas personas y olor a pino para algunos árboles.
Sin embargo, a diferencia de los humanos, las hojas inhalan y exhalan al mismo tiempo, absorbiendo y liberando constantemente gases atmosféricos.
Pistas de más de un siglo de investigación
A principios del siglo XX, los científicos que estudiaban los árboles en zonas muy contaminadas descubrieron que aquellos que estaban expuestos crónicamente a la contaminación por la quema de carbón tenían Gránulos negros que obstruyen los poros de las hojas. por donde respiran las plantas. Se sospechaba que la sustancia contenida en estos gránulos era en parte creada por los árboles, pero debido a la falta de instrumentos disponibles en ese momento, nunca se exploró la química de esos gránulos, ni tampoco sus efectos sobre la fotosíntesis de las plantas.
La mayoría de las investigaciones modernas sobre los efectos del humo de los incendios forestales se han centrado en los cultivos y Los resultados han sido contradictorios.
Por ejemplo, un estudio de múltiples cultivos y humedales en California mostró que el humo dispersa la luz de una manera que hace que las plantas… más eficiente en la fotosíntesis y el crecimiento. Sin embargo, un estudio de laboratorio en el que las plantas fueron expuestas a humo artificial descubrió que la productividad de las plantas disminuyó durante y después de la exposición al humo, aunque esas plantas Se recuperó después de unas horas..
Existen otras pistas que indican que el humo de los incendios forestales puede afectar negativamente a las plantas. Es posible que incluso hayas probado una: cuando las uvas están expuestas al humo, sus El vino puede estar contaminado.
¿Qué hace que el humo sea tóxico, incluso lejos del fuego?
Cuando el humo de los incendios forestales viaja largas distancias, se cocina con la luz del sol y cambios quimicos.
La mezcla de compuestos orgánicos volátiles, óxidos de nitrógeno y luz solar… producir ozono a nivel del suelolo que puede causar Problemas respiratorios en humanosTambién puede dañar las plantas degradando la superficie de las hojas, oxidando el tejido vegetal y ralentizando la fotosíntesis.
El humo tiene partículas mucho más pequeñas que el ancho de un cabello y gases que se desprenden con la luz del sol. Jen Burgess/IsolineStudios para el Centro para el Control de Enfermedades de Columbia Británica
Si bien los científicos suelen pensar en las regiones urbanas como grandes fuentes de ozono que afectan los cultivos a sotavento, el humo de los incendios forestales es un preocupación emergenteOtros compuestos, incluidos los óxidos de nitrógeno, también pueden dañar las plantas y reducir la fotosíntesis.
En conjunto, los estudios sugieren que el humo de los incendios forestales interactúa con las plantas, pero de maneras poco comprendidas. Esta falta de investigación se debe al hecho de que estudiar los efectos del humo en las hojas de las plantas vivas en la naturaleza es difícil: los incendios forestales son difíciles de predecir y puede ser peligroso estar en condiciones de humo.
Investigación accidental: en medio de un incendio forestal
No nos propusimos estudiar las respuestas de las plantas al humo de los incendios forestales. En cambio, estábamos tratando de entender cómo las plantas emiten compuestos orgánicos volátiles, las sustancias químicas que hacen que los bosques huelan a bosque, pero también Afecta la calidad del aire e incluso puede cambiar las nubes..
Caer 2020 fue una mala temporada por los incendios forestales en el oeste de los EE. UU., y un humo espeso atravesó el sitio de campo donde estábamos trabajando en las Montañas Rocosas de Colorado.
En la primera mañana de mucho humo, hicimos nuestra prueba habitual para medir la fotosíntesis a nivel de las hojas de los pinos Ponderosa. Nos sorprendió descubrir que los poros del árbol estaban completamente cerrados y la fotosíntesis era casi nula.
También medimos las emisiones de compuestos orgánicos volátiles habituales de las hojas y encontramos valores muy bajos. Esto significa que Las hojas no “respiraban”– no inhalaban el dióxido de carbono que necesitan para crecer ni exhalaban los químicos que normalmente liberan.
Un día despejado en el sitio de pruebas de Colorado, a la izquierda, en comparación con el día lleno de humo cuando los árboles respondieron a la mala calidad del aire, a la derecha. Mj Riches, CC BY-SA
Con estos resultados inesperados, decidimos intentar forzar la fotosíntesis y ver si podíamos “desfibrilar” la hoja para que volviera a su ritmo normal. Al cambiar la temperatura y la humedad de la hoja, despejamos las “vías respiratorias” de la hoja y vimos una mejora repentina en la fotosíntesis y una explosión de compuestos orgánicos volátiles.
Lo que nos dijeron nuestros meses de datos es que algunas plantas responden a fuertes episodios de humo de incendios forestales. cerrando su intercambio con aire exterior. Están conteniendo la respiración, pero no antes de haber estado expuestos al humo.
Nuestra hipótesis es que hay algunos procesos que podrían haber provocado que las hojas cerraran sus poros: las partículas de humo podrían recubrir las hojas, creando una capa que impide que los poros se abran. El humo también podría entrar en las hojas y obstruir sus poros, manteniéndolas pegajosas. O las hojas podrían responder físicamente a las primeras señales de humo y cerrar sus poros antes de que se vean afectadas.
Es probable que sea una combinación de estas y otras respuestas.
El impacto a largo plazo aún es desconocido
El jurado aún no ha decidido exactamente cuánto duran los efectos del humo de los incendios forestales ni cómo los eventos de humo repetidos afectarán a las plantas (incluidos los árboles y los cultivos) a largo plazo.
Con los incendios forestales aumentando en severidad y frecuencia debido a cambio climático, políticas de gestión forestal y humanocomportamientoEs importante comprender mejor el impacto.
Delphine Farmer es profesora de química en la Universidad Estatal de Colorado. Mj Riches es investigadora postdoctoral en ciencias ambientales y atmosféricas en la Universidad Estatal de Colorado. Este artículo se vuelve a publicar desde La conversación debajo de Licencia Creative Commons. Leer el artículo original.