Тропосферный озон не дает расти деревьям

Экологи нашли еще одну причину сокращения лесов на планете. По их словам, содержание озона в нижнем слое атмосферы за последние сто лет выросло в четыре раза. От переизбытка озона лесная растительность замирает, перестает поглощать углекислоту и теряет биомассу.

Сотрудники университета Иллинойса и отдела лесного хозяйства и охраны окружающей среды Мичиганского университета (США) проанализировали ряд опубликованных данных о действии озона на растения.

По словам аналитиков, изученные материалы оказались разрозненными и крайне узкоспецифичными. Вместе с тем тропосферный (тропосфера — нижний слой атмосферы) озон считается третьим по значимости, после диоксида углерода и метана, парниковым газом. Кроме того, по данным американского Агентства по защите окружающей среды (Еnvironmental Protection Agency), в больших концентрациях он очень опасен. И не только для растений. Например, у людей он провоцирует канцерогенные и мутагенные процессы, значительно понижает иммунитет, способствует развитию астмы и увеличивает количество ее приступов, провоцирует аллергические реакции, повреждает ткани бронхов и легких.

Для растений тропосферный озон становится одним из самых опасных загрязнителей. Поэтому для ученых очень важно было проанализировать все имеющиеся данные и понять масштаб воздействия озона на окружающую среду.

Группа ученых под руководством доктора Виктории Витиг провела анализ 263 научных статей, опубликованных за более чем 30-летний период — с 1970-го по 2006 год. Все они посвящены воздействию тропосферного озона на биомассу, рост, физиологию и биохимию покрытосеменных и голосеменных растений. География исследований – бореальные, широколиственные и смешанные леса Северного полушария.

Акцент делался на данные по процессу фотосинтеза, так как от его эффективности зависят общая биомасса и продуктивность растения. Рассматривались все элементы фотосинтетического аппарата — зеленые пигменты (хлорофиллы А и Б), размеры и площадь листьев, а также показатели биомассы как в целом, так и отдельно листьев, корней и ветвей.

Авторам анализа удалось подсчитать, что существующая сейчас средняя концентрация тропосферного озона (40 мг/м3) вчетверо больше, чем в конце XIX века. И если концентрации тропосферного озона не уменьшатся, то, по мнению мичиганских аналитиков, к 2050 году деревья потеряют 11% фитомассы и 17% к 2100 году.

Ученым удалось также найти механизм потери биомассы. Оказалось, что увеличение концентрации озона приводило к значительному снижению содержания в листьях хлорофилла. Что, естественно, говорит о снижении темпов фотосинтеза. Ученые объясняют это тем, что растения пытаются защититься от воздействия ядовитого газа и закрывают устьица. Но тем самым замедляют проникновение в клетку необходимого для фотосинтеза углекислого газа.

Цепная реакция

Дальше события развиваются по цепочке. Снижается фотосинтез – уменьшаются размеры листьев – уменьшается биомасса целого растения. А это касается уже не только лично самого растения, но и целой экосистемы и даже всей Земли и человечества. Ведь леса за счет фотосинтеза улавливают и утилизируют огромное количество двуокиси углерода. Если же темпы фотосинтеза так активно снижаются, то в атмосфере останется огромное количество несвязанного углерода – углекислого газа, растения не успеют и просто не смогут его поглотить. А углекислый газ является самым сильным парниковым газом. Балласт углекислого газа вызовет усиление парникового эффекта.

По словам доктора Виктории Витиг, «есть риск, что леса перестанут быть глобальным хранилищем, а станут глобальным источником углерода. Возможно даже, что озон обойдет углекислый газ и станет самым опасным парниковым газом, уменьшая скорости ассимиляции углерода».