Растения защищаются от самоиндуцированных загрязнителей воздуха

Деревья и другие растения выделяют в атмосферу изопрен. В результате процессов окисления образуются соединения, вредные для самих растений. Исследователи из Университета Инсбрука раскрыли механизм, с помощью которого растения защищаются от этих соединений, и обнаружили важный биогенный источник окисленных летучих органических соединений в атмосфере.

Растения выделяют в атмосферу огромные количества углеводорода изопрена — около 600 миллионов тонн в год, половина из которых приходится на тропические леса. Это примерно соответствует годовым выбросам метана на Земле. «Считается, что деревья выделяют изопрен для защиты от окислительного стресса», — объясняет Армин Ханзель из Департамента ионной физики и прикладной физики Университета Инсбрука. Его исследовательская группа совместно с учёными из Германии, Финляндии и США детально изучила это взаимодействие между атмосферой и растительным миром.

Растения нейтрализуют продукты фотоокисления изопрена

В атмосфере изопрен, выделяемый растениями, очень быстро превращается в результате фотоокисления в соединения, вредные для растений. Учёные из Инсбрука в лабораторных условиях подвергли молодые тополя воздействию малых доз этих соединений и изучили газообмен в контролируемых условиях. Для измерений исследователи использовали специально разработанный масс-спектрометр, способный обнаруживать даже мельчайшие концентрации этих химических соединений в воздухе. Подобные приборы производит инсбрукская технологическая компания Ionicon Analytik. Такие устройства также использовались на измерительных вышках в лесах Финляндии и США.

На основе полученных данных исследователи смогли показать, что деревья поглощают вредные соединения своими листьями и превращают их в безвредное соединение — метилэтилкетон. Анализ листьев из лабораторных экспериментов, проведённый в Центре Гельмгольца в Мюнхене, позволил идентифицировать фермент, который, вероятнее всего, отвечает за процесс детоксикации. «Поскольку этот фермент встречается у растений по всему миру, мы предполагаем, что этот процесс имеет большое глобальное значение», — резюмирует Ева Канаваль, первый автор исследования, опубликованного в журнале Communications Earth & Environment.

Природный источник кетонов

На основе этих результатов учёные из Университета Миннесоты с помощью глобальной компьютерной модели смоделировали годовое производство метилэтилкетона. «Эти симуляции показывают, что растения преобразуют около 1,5% выделяемого изопрена», — говорит Ева Канаваль. «В мировом масштабе это около 5,6 миллионов тонн, что делает этот процесс крупнейшим известным природным источником метилэтилкетона». Данные измерений из лесов Финляндии и США это подтверждают. Исследователи предполагают, что этот процесс детоксикации в растениях является одним из важнейших природных источников окисленных летучих органических соединений в атмосфере.