BVOC - apărarea plantelor împotriva încălzirii globale

Încălzirea globală reprezintă în prezent una dintre cele mai grave ameninţări la adresa planetei. Din păcate, comunitatea de mediu şi-a concentrat atenţia aproape exclusiv pe atenuarea emisiilor de CO2. Aceasta este o eroare gravă. Anumite date publicate, arată că emisiile de CO2 nu sunt principala cauză a încălzirii globale.

Este adevărat că din activităţile umane reies cantităţi de CO2 mai mult decât toate celelalte gaze cu efect de seră la un loc, dar, multe alte gaze cu efect de seră sunt o capcană mai puternică pentru căldură decât dioxidul de carbon.

În ceea ce priveşte producerea ozonului din emisiile de BVOC, se presupune că aerosolii au de fapt un efect de răcire asupra temperaturii globale, şi magnitudinea acestei răciri anulează efectul încălzirii provocate de CO2. Acest rezultat nu este unul foarte cunoscut în comunitatea de mediu. Totuşi, nu putem presupune că aerosolii vor ţine pasul cu emisiile de CO2.

Plantele emit o cantitate substanţială de compuşi organici volatili de origine biogenă (BVOC) în atmosferă. Aceşti compuşi organici volatili biogeni sunt reprezentaţi de o pierdere mare de carbon care poate fi de până la 10% din cea stabilită prin fotosinteză în condiţii de stres termic şi de până la 100g/mp pe an în unele ecosisteme tropicale. Printre o varietate de funcţii ale BVOC în plante şi rolurile în procesele atmosferice, date recente prezintă legătura acestor compuşi cu clima. Cercetările în curs demonstrează că BVOC pot proteja plantele împotriva temperaturilor ridicate. Emisiile de BVOC sunt în creştere în raport cu încălzirea şi alţi factori asociaţi schimbărilor globale, incluzând schimbări ale proporţiei acoperirii pământului cu vegetaţie. Aceste creşteri ale emisiilor BVOC ar putea contribui în mod semnificativ la cele mai complexe procese asociate cu încălzirea globală, prin feedback-ul pozitiv sau negativ.

Foarte mulţi factori de control (interni- genetici şi biochimici- şi externi- abiotici, cum ar fi temperatura, lumina, disponibilitatea de apă, vântul şi ozonul şi biotici, cum sunt animalele, plantele şi microorganismele cu care interacţionează) a ratelor emisiilor de BVOC, sunt influenţaţi de modificarea sintezelor, de presiunea de vapori sau de difuzia în atmosferă. În ceea ce priveşte aceşti factori, interacţiunile lor şi răspunsurile diferite la BVOC, produc o mare variabilitate calitativă şi cantitativă, spaţială şi temporală a emisiilor şi abateri frecvente de la modelele actuale, standard de emisie, cea mai mare parte pe baza răspunsului la temperatură şi lumină. BVOC emişi de plante au o puternică relevanţă pentru fiziologia şi ecologia plantelor, chimia atmosferică şi schimbările climatice.

Plantele reemit o parte substanţială din asimilarea lor de carbon în atmosferă sub forma de compuşi organici volatili biogeni, care afectează proprietăţile fizice şi chimice ale atmosferei. De ce şi plantele emit? Care sunt efectele acestor emisii asupra caracteristicilor fizico- chimice ale atmosferei? Acestea sunt două întrebări cruciale care provocă comunitatea ştiinţifică de mai mulţi ani. Printre o varietate de funcţii ale compuşilor organici volatili biogeni, aceştia par a proteja plantele împotriva temperaturilor ridicate, dar, la rândul lor, emisiile de BVOC cresc odată cu temperatura şi ar putea produce atât feedback pozitiv cât şi negativ asupra încăzirii climatice prin aerosoli care influenţează atât direct cât şi indirect fenomenul denumit „efect de seră”.

Natura şi funcţia BVOC

Compuşii organici volatili biogeni sunt produşi în multe ţesuturi diferite ale plantelor, în procese fiziologice diferite. Aceşti compuşi sunt variaţi, incluzând izoprene, terpene, alcani, alchene, alcooli, esteri, carbonaţi şi acizi. Într-adevăr, marea varietate de BVOC constituie una dintre comorile biodiversiteţii. Progresele legate de tehnicile molecuare şi genetice şi dezvoltarea aparatelor pentru colectarea şi analiza BVOC, au crescut cunoştinţele noastre referitoare la natura lor în comparaţie cu ultimii ani. În unele plante, BVOC se acumulează în organe speciale, în frunze şi tulpini şi pot fi lansaţi ca descurajare împotriva agenţior patogeni şi ierbivorelor, sau pentru a-şi accelera refacerea în urma unei răniri.

În alte plante, BVOC nu sunt stocate ci sunt emise imediat după producţie. Pe lângă rolurile BVOC enumerate mai sus, un alt rol al acestora este legat de atragerea agenţilor de polenizare şi comunicarea cu celelalte plante şi organisme. Dar, există o altă funcţie a BVOC care reprezintă un interes major având în vedere actuala tendinţă de încălzire globală. Conform unor dovezi, reiese faptul că producţia şi emisia de BVOC, cum ar fi izoprenele şi monoterpenele, care constituie o parte majoră a BVOC, ar putea conferi protecţie împotriva temperaturilor ridicate şi prin aceasta ar accelera încălzirea mediului înconjurător.

Termotoleranţa şi fotorespiraţia

Thomas Sharkei şi Eric Singsaas au fost primii cercetători care au propus ideea că izoprenul are funcţie de termotoleranţă. Mai târziu, termotoleranţa a fost observată în emisiile de monoterpen din Quercus liex- specie de stejar din zona mediteraneeană. Studii suplimentare nu au fost întotdeauna capabile să reproducă aceste rezultate şi funcţionarea mecanismului de protecţie împotriva daunelor provocate de temperaturile ridicate nu a fost încă demonstrat. Un alt studiu anterior sugerează că biosinteza izoprenului este legată de fotorespiraţie. Cu toate acestea, rezultatele ulterioare nu au prezentat o astfel de relaţie (Populus tremuloides sau donax Arundo). Cele mai recente studii nu s-au axat pe fotorespiraţie doar ca o sursă alternativă de carbon pentru biosinteza isoprenoidului (izopren) atunci când fotosinteza este limitată. Ei au arătat că formarea de monoterpene poate depinde de activitatea fotorespiratorie şi că, în condiţii non-fotorespiratorii, monoterpenele par să înlocuiască fotorespirţia care oferă protecţie împotriva temperaturilor ridicate.