Растения могут загрязнять воздух неожиданным способом

Некоторые растения могут самостоятельно вырабатывать природный пестицид, но эта защита обходится нам ухудшением качества воздуха.

Растения — наши союзники и одновременно источник загрязнения

Долгое время мы восхищались способностью растений очищать воздух и бороться с загрязнениями. Однако оказывается, что наши зелёные помощники могут способствовать загрязнению воздуха неожиданным образом. Хотя они просто пытаются защититься от вредителей, их способ самозащиты вредит окружающей среде.

Что такое изопрены и зачем они растениям

Учёные давно знали, что растения выделяют природное химическое вещество — изопрен. Однако причины и механизмы этого процесса были загадкой. Предполагалось, что изопрен помогает растениям бороться с вредителями, но прямых доказательств не было. Недавно в журнале Science Advances опубликовано исследование, длившееся почти 40 лет, которое показало, что изопрен действует как природный инсектицид, защищая листья растений от насекомых.

Выработка изопрена при стрессах

Растения выделяют больше изопрена в экстремальных условиях, например, при тепловом стрессе. Для этого они тратят до 2% своего запасённого углерода на синтез изопрена. Значительный расход ресурсов на производство этого вещества говорит о его важности. Для доказательства ключевой роли изопрена исследователи из Мичиганского университета провели лабораторные эксперименты.

Эксперименты с табаком и насекомыми

В тепличных испытаниях учёные создали табачные растения, которые выделяли изопрен, и сравнили их с обычными растениями без выделения изопрена. Оказалось, что гусеницы табачной совки (Manduca sexta) интенсивно повреждали листья без изопрена, в то время как листья с изопрена были практически нетронуты.

За 10 дней наблюдений растения реагировали на нападение вредителей уже через два часа. Насекомые, питавшиеся листьями с изопрена, показывали замедленный рост, вероятно, из-за проблем с пищеварением, вызванных воздействием вещества, в отличие от тех, что питались обычными листьями.

Новое исследование: Старые деревья передают знания молодым

Как действует изопрен

Изопрен не токсичен для насекомых напрямую. Он запускает реакцию в самом растении, повышая уровень жасмоновой кислоты, которая делает белки растения трудноперевариваемыми для вредителей.

«Защита заключается не в самом изопрене, а в его влиянии на растение», — объясняет ведущий автор исследования Том Шарки.

Экологическая цена защиты

Однако такой естественный способ борьбы с вредителями имеет экологическую цену. Изопрен — это летучее органическое соединение (ЛОС), которое выделяют такие растения, как дуб и тополь. По объёму выбросов изопрена уступает только метану, выделяемому человеком.

Попадая в атмосферу, изопрен взаимодействует с солнечным светом и оксидами азота, образуя озон у поверхности земли — вредный загрязнитель, связанный с проблемами дыхания и экологическими рисками.

Выбор для будущего

Открытие механизма действия изопрена ставит учёных перед сложным выбором: стоит ли выводить больше растений, выделяющих изопрен, чтобы снизить вред от вредителей и повысить продовольственную безопасность, или ограничивать способность культур производить это вещество ради защиты качества воздуха.

«Следует ли добавлять изопрен в сельскохозяйственные растения, чтобы защитить их от насекомых, несмотря на влияние на озон? Или лучше генетически модифицировать растения, чтобы отключить синтез изопрена и улучшить атмосферу?» — подытожил Том Шарки, обозначая дилемму, с которой столкнутся будущие биоинженеры.

Читайте далее на LifeGlobe.net: 10 самых странных деревьев в мире