A fák nem lélegeznek, ha lángol körülöttük az erdő

Furcsa felfedezést tettek amerikai kutatók 2020-ban, amikor a coloradói fenyőket tanulmányozták: kiderült, hogy a fák az erdőtüzek okozta füstben elzárják azokat a pórusaikat, amelyeken keresztül oxigént engednek ki.

A fáknak, így az amerikai sárgafenyőknek nincs tüdejük, a leveleikben lévő kis pórusokon, úgynevezett sztómákon keresztül szén-dioxidot vesznek fel és oxigént bocsátanak ki – ezt a folyamatot a kutatók a légzéshez hasonlítják. Egy tudóscsapatnak véletlenül sikerült megfigyelnie azt, hogyan változik meg ez a rendszer akkor, ha a fenyőket erős füst éri: 2020-ban egy coloradói erdőben tanulmányozták a sárgafenyőket, amikor erdőtűz kezdett pusztítani a környéken. A kutatók észrevették, hogy a sűrű füstre válaszul a fenyők teljesen bezárták a sztómáikat, vagyis „nem vettek levegőt”.

Már az 1900-as évek elején felfedezték tudósok, hogy az olyan területeken, ahol a szénégetés miatt tartósan rossz a levegőminőség, a fák pórusait fekete szemcsék töltötték ki. Már ekkor arra gyanakodtak, hogy ezen lerakódásokat részben a fák hozzák létre, de az akkori eszközökkel nem tudták feltárni a pontos kémiai összetételt, és azt sem, hogy ezek a szemcsék milyen hatással vannak a növények fotoszintézisére.

Az erdőtüzek füstjének hatásait vizsgáló modern kutatások többsége a haszonnövényekre összpontosított, és az eredmények elég ellentmondásosak voltak. Egy több kaliforniai termőföldön és vizes élőhelyen végzett tanulmány például azt mutatta ki, hogy a füst olyan módon szórja szét a fényt, amitől a növények hatékonyabban fotoszintetizálnak, és gyorsabban is nőnek. Egy másik vizsgálatban a növényeket mesterségesen füstnek tették ki, itt az derült ki, hogy a termelékenység csökkent abban az időszakban, amikor a növények kevesebb tiszta levegőhöz jutottak – bár az igazsághoz az is hozzátartozik, hogy amint a füstszennyezés megszűnt, néhány óra után el is múlt a hatása a növényekre.

Ha az erdőtüzek füstje nagy távolságon terjed, a napfény hatására megváltozik a kémiai összetétele. Illékony szerves vegyületek, nitrogén-oxidok és napfény hatására a talaj közelében ózon keletkezik, ami az embereknél légzési problémákat okozhat, a növényeknél pedig csökkentheti a levélfelületet, oxidálhatja a növényi szöveteket és lassíthatja a fotoszintézist. A nitrogén-oxidok ráadásul magukban is károsak lehetnek a növényekre.

Összességében a tanulmányok azt mutatják, hogy az erdőtüzek füstje kölcsönhatásba lép a növényekkel, de egyelőre nem tudjuk pontosan, hogyan és milyen eredménnyel. Valós életből vett eredményeink alig vannak, ami nem is csoda: az erdőtüzeket nehéz megjósolni, és még nehezebb a közelükben biztonságosan kutatásokat végezni. A coloradói fákat tanulmányozó kutatóknak sem ez volt az első számú céljuk, eredetileg azt próbálták megérteni, hogy a növények hogyan bocsátanak ki olyan illékony szerves vegyületeket, amik például az erdő illatáért is felelősek, de hatással vannak a levegő minőségére, sőt, még a felhőket is megváltoztathatják.

A Sziklás-hegységben aztán, ahol a kutatás zajlott, erdőtüzek keletkeztek, a füstjük pedig elérte a kutatási területet is. Az első olyan reggelen, amikor a füst már megjelent a környéken, elvégezték a szokásos fotoszintézismérő tesztet, és kiderült, hogy a fák pórusai teljesen elzáródtak, a fotoszintézis majdnem a nullára csökkent. Amikor az illékony vegyületekre kezdtek mérni, az is kiderült, hogy szinte egyáltalán nincsenek jelen: a fenyők nem lélegezték be a növekedéshez szükséges szén-dioxidot, és nem lélegezték ki azokat a vegyületeket, amiket általában felszabadítanak.

Az egyelőre nem tiszta, hogy pontosan milyen folyamatok okozzák ezt az eltömődést. A kutatóknak vannak hipotéziseik: a füstrészecskék például bevonatot képezhetnek a leveleken, ami megakadályozza a pórusok kinyílását, de az is lehet, hogy a füst a levelek belsejébe is bejut, és eltömíti a pórusokat. A levelek maguktól is reagálhatnak a füst első jeleire, és bezárhatják a pórusaikat. A megoldás valószínűleg ezen hipotézisek valamilyen kombinációja lesz.

Ez egyébként hazai szempontból is fontos felfedezés: Magyarországon ugyanis egyre több az erdőtűz, az Országos Katasztrófavédelmi Főigazgatóság adatai alapján a hőség és a szárazság miatt naponta átlagosan száz tűz keletkezik erdőkben, mezőkön, gabonatáblákon, némelyik több száz hektáron pusztít.

(Atlas Obscura, Science, Geophysical Research Letters)