А не вырубить ли нам все дубы на планете?

Это простой вопрос, и звучит довольно скромно. А возник он по итогам одного исследования относительно роли растений в меняющемся и теплеющем мире.

А не вырубить ли нам все дубы? — спрашивает Том Шарки, заслуженный профессор Института устойчивости растений Мичиганского государственного университета.

Шарки также работает в лаборатории по изучению растений при департаменте энергетики МГУ и на кафедре биохимии и молекулярной биологии.

Следует уточнить, что Шарки не предлагал искренне вырубить все дубы. Тем не менее, его вопрос был искренним и вызван последними исследованиями его группы, опубликованными в научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Группа исследователей обнаружила, что в условиях потепления планеты такие растения, как дубы и тополя, будут выделять больше соединений, которые усугубляют плохое качество воздуха, способствуя образованию проблемных твердых частиц и озона в нижних слоях атмосферы.

Проблема заключается в том, что это же соединение, называемое изопреном, может также улучшать качество чистого воздуха, делая растения более устойчивыми к стрессовым факторам, включая насекомых и высокие температуры.

Хотим ли мы, чтобы растения производили больше изопрена, чтобы они были более устойчивыми, или мы хотим, чтобы они производили его меньше, чтобы не ухудшать загрязнение воздуха? Каков правильный баланс? — спросил Шарки.

Это действительно фундаментальные вопросы, которые лежат в основе нашей работы. Чем больше мы будем понимать, тем эффективнее сможем на них ответить.

Изопрен

Шарки изучает изопрен и способы его получения растениями с 1970-х годов, когда он был докторантом в Мичиганском государственном университете.

Изопрен, выделяемый растениями, является вторым по величине выбросом углеводородов на Земле, уступая лишь выбросам метана в результате деятельности человека. Однако большинство людей никогда не слышали о нем, говорит Шарки.

Долгое время он оставался за кадром, но он невероятно важен, — сказал Шарки.

Идея получила некоторую известность в 1980-х годах, когда тогдашний президент США Рональд Рейган ошибочно заявил, что деревья загрязняют воздух больше, чем автомобили. Однако в этом утверждении была доля правды.

Изопрен взаимодействует с соединениями оксида азота, содержащимися в загрязнениях воздуха, производимых угольными электростанциями и двигателями внутреннего сгорания автомобилей. В результате этих реакций образуются озон, аэрозоли и другие побочные продукты, вредные как для человека, так и для растений.

Существует интересное явление, когда воздух движется по городскому ландшафту, собирая оксиды азота, а затем движется над лесом и дает это токсичное варево, — говорит Шарки.

Качество воздуха на ветру от города часто хуже, чем в самом городе.

В настоящее время при поддержке Национального научного фонда Шарки и его команда работают над тем, чтобы лучше понять биомолекулярные процессы, используемые растениями для получения изопрена. Исследователей особенно интересует, как на эти процессы влияет окружающая среда, особенно в условиях изменения климата.

До появления новой публикации исследователи понимали, что некоторые растения производят изопрен в процессе фотосинтеза. Они также знали, что изменения, происходящие на планете, оказывают конкурирующее влияние на производство изопрена.

Так, увеличение содержания углекислого газа в атмосфере снижает этот показатель, а повышение температуры ускоряет его. Одним из вопросов новой публикации команды МГУ был вопрос о том, какой из этих эффектов победит.

Мы искали точку регулирования пути биосинтеза изопрена в условиях повышенного содержания углекислого газа, — говорит Абира Саху, ведущий автор нового доклада и постдокторский научный сотрудник исследовательской группы Шарки.

«Ученые уже давно пытаются найти это», — говорит Саху. „И, наконец, у нас есть ответ“.

«Для биологов суть статьи в том, что мы определили конкретную реакцию, замедляемую углекислым газом, CO2», — сказал Шарки.

Благодаря этому мы можем сказать, что температурный эффект преобладает над эффектом CO2, — добавил он.

К тому времени, когда температура достигает 95 градусов по Фаренгейту — 35 градусов по Цельсию, — подавление CO2 практически отсутствует. Изопрен вытекает просто сумасшедшим потоком.

В своих экспериментах, в которых использовались растения тополя, команда также обнаружила, что при потеплении на 10 градусов Цельсия выделение изопрена увеличивается более чем в десять раз, сказал Саху.

Работая с Томом, понимаешь, что растения действительно выделяют много изопрена, — сказал Мохаммад Мостофа, доцент, работающий в лаборатории Шарки и являющийся еще одним автором нового доклада.

Это открытие поможет исследователям лучше предвидеть, сколько изопрена будут выделять растения в будущем, и лучше подготовиться к последствиям этого. Но исследователи также надеются, что оно поможет сделать выбор, который люди и сообщества делают в это время.

Мы могли бы работать лучше, — сказал Мостофа.

В таком месте, как МГУ, где произрастает более 20 000 деревьев, это может означать, что в будущем придется сажать меньше дубов, чтобы ограничить выбросы изопрена.

Что же касается того, что делать с деревьями, которые уже выделяют изопрен, то у Шарки есть идея, которая не предполагает их вырубки.

Мое предложение заключается в том, что мы должны лучше контролировать загрязнение оксидами азота, — заключил Шарки.

05.10.2023