Aerul de deasupra Amazonului are mirosul său caracteristic datorită substanțelor chimice pe care copacii le eliberează în mod constant. Cercetătorii măsoară acești compuși de ani de zile și, de cele mai multe ori, compoziția este suficient de previzibilă încât orice abatere majoră să fie interpretată ca un semnal de alarmă. Dar seceta extremă a forțat copacii din Amazon să emită substanțe chimice de stres complet noi pentru știință.
În timpul și după seceta record din perioada anilor 2023 și 2024, măsurătorile au arătat însă ceva ce nimeni nu mai observase până atunci în acea zonă. Molecule care nu fuseseră niciodată detectate în aerul pădurii tropicale au apărut deasupra coronamentului — și au continuat să apară mult timp după revenirea ploilor.
Copacii trimit semnale de alarmă
Plantele eliberează o întreagă familie de compuși transportați de aer. Cel mai ușor dintre aceștia, izoprenul, creează ceața albastră de deasupra munților împăduriți.
Mai grele și mult mai rare sunt sesquiterpenele, molecule mai mari pe care copacii le eliberează atunci când ceva nu este în regulă. Una dintre ele, cariofilenul, conferă cuișoarelor și piperului negru aroma lor picantă. Copacii eliberează sesquiterpene ca semnale de alarmă și substanțe chimice de protecție, apărându-și țesuturile atunci când căldura, seceta sau dăunătorii îi împing dincolo de limita de siguranță.
Aceste molecule sunt instabile și se descompun în câteva minute, așa că există puține măsurători ale lor deasupra oricărei păduri tropicale. Dr. Joseph Byron, de la Institutul Max Planck pentru Chimie (MPIC) din Mainz, Germania, a condus o echipă pentru a le captura în timpul unui eveniment climatic extrem real.
Măsurarea respirației Amazonului
Echipa de cercetare lucrează la Observatorul Amazon Tall Tower, un sit germano-brazilian situat la aproximativ 150 km nord-est de Manaus, Brazilia. Turnuri de oțel se înalță deasupra coronamentului, permițând cercetătorilor să preleveze probe de aer exact acolo unde copacii îl eliberează.
De la o înălțime de aproximativ 23 de metri, chiar deasupra vârfurilor copacilor, un dispozitiv automat de prelevare a aerului a colectat probe la fiecare o oră și jumătate până la trei ore. Acesta a capturat compușii pe cartușe care au fost trimise ulterior la un laborator german pentru a fi sortate moleculă cu moleculă.
Cercetătorii au prelevat probe de patru ori pe parcursul a doi ani, sincronizând fiecare vizită cu perioada de secetă — înainte ca El Niño să se instaleze, aproape de apogeu, pe măsură ce se atenua și după revenire. Acest lucru le-a permis să observe cum se schimbă compoziția chimică odată cu clima, fără a face presupuneri pe baza unei singure instantanee.
Căldura și seceta se intensifică
Amplificat de schimbările climatice, fenomenul El Niño (o încălzire anormală a apelor Oceanului Pacific) a generat o lipsă acută de precipitații în bazinul amazonian. Până în octombrie 2023, pădurea era mai caldă și mai uscată decât arătaseră vreodată înregistrările. Temperaturile coronamentului, care în mod normal se situează în jurul valorii de 26 °C, au urcat spre 31 °C, umiditatea de aproape 90% a scăzut la valori de sub 60%, iar solul s-a uscat pe măsură.
Pe tot parcursul acestei perioade, izoprenul și monoterpenele — rude mai ușoare ale sesquiterpenelor, eliberate de mulți copaci — abia au reacționat la secetă, crescând și scăzând odată cu oscilațiile obișnuite ale anotimpurilor umede și uscate.
Sesquiterpenele nu s-au comportat deloc la fel. Pe parcursul El Niño, nivelurile lor s-au dublat. Echipa a confirmat că a fost vorba despre o creștere reală, nu doar despre molecule care zăboveau pentru că exista mai puțin ozon în jur care să le distrugă. Pădurea părea să-și cheltuiască carbonul limitat pentru a le produce exact atunci când apa și energia erau cel mai greu de obținut.
Semnalele de stres dăinuie după secetă
Nimic din toate acestea nu se compara însă cu ceea ce a urmat după ce seceta a atins apogeul. Aceeași echipă arătase într-un studiu anterior că pădurea lasă urme chimice ale propriului stres. De data aceasta, urma era nouă.
Pe măsură ce ploile s-au întors în primăvara anului 2024, pădurea a început să elibereze molecule mai grele și mai lipicioase care nu fuseseră înregistrate niciodată în aerul său — un grup de alcooli sesquiterpenici condus de beta-eudesmol. Până la acest studiu, nimeni nu raportase prezența acestor compuși în aerul vreunei păduri tropicale.
Instrumentele înregistraseră zero absolut pentru aceștia la vizitele anterioare; acum apăreau la niveluri care rivalizau cu principalii compuși de stres. Și mai ciudat, ei au atins nivelul maxim după secetă, nu în timpul acesteia, și au persistat timp de săptămâni.
Echipa a măsurat aerul, nu interiorul copacilor, așa că metabolismul din spatele acestui fenomen rămâne o deducție. Totuși, noile molecule aveau aceeași structură de bază. Ele creșteau și scădeau în același ritm — un semn că o cale declanșată de stres s-a activat și a continuat să funcționeze mult după ce situația de urgență trecuse.
Cum reacționează copacii la secetă extremă?
Seceta și căldura afectează copacii, în parte, prin inundarea celulelor lor cu specii reactive de oxigen — molecule instabile care distrug țesutul din interior. Plantele supraviețuiesc eliminându-le, iar alte cercetări sugerează că arborii din Amazon coordonează astfel de emisii pentru a face față stresului.
Există un indiciu venit din medicina umană. Beta-eudesmolul, molecula pe care pădurea a început să o elibereze, este cunoscut din uleiurile esențiale ca antiinflamator și antioxidant, iar în celulele umane activează gene care elimină aceleași molecule distructive. Dacă are același rol în interiorul unui copac rămâne deocamdată o ipoteză.
Cercetătorii avertizează că celulele vegetale și cele umane gestionează stresul oxidativ — daunele provocate de acele molecule instabile — în mod diferit, și că nimeni nu a observat acești compuși în acțiune în frunzele din Amazon.
Seceta ar putea remodela emisiile
Aceste molecule reactive se aglomerează în particule minuscule care formează nori și împrăștie lumina soarelui. O schimbare durabilă a ceea ce emite pădurea ar putea avea efecte în lanț asupra vremii și climei din întregul bazin.
Deocamdată, pădurea își revine între perioadele de secetă, iar compoziția sa chimică revine la normal. Liderul proiectului, Jonathan Williams, chimist atmosferic la institut, se așteaptă însă ca această revenire la normal să slăbească pe măsură ce planeta se încălzește, iar fenomenele El Niño devin mai puternice.
„Aceste emisii ar putea deveni o caracteristică permanentă a regiunii”, a spus Williams.
Înainte de această cercetare, alcoolii pe care pădurea îi produce sub stres nu fuseseră niciodată înregistrați în aerul său. Acum au nume și un model clar. Sesquiterpenele asociate se dublează în timpul secetei extreme, iar compoziția chimică defensivă persistă în sezonul de refacere înainte de a se estompa. Oamenii de știință le pot urmări ca markeri de stres în timp real.
Un studiu recent tratează secetele toride din bazin drept o previzualizare a unui viitor și mai cald — unul în care emisiile copacilor ar putea depăși orice valoare măsurată anterior. În definitiv, apariția acestor molecule necunoscute demonstrează că supraviețuirea plămânului verde al planetei nu este garantată, iar emisiile sale neobișnuite sunt indicatorul direct al unei crize climatice în plină desfășurare.
Studiul este publicat în revista de specialitate Communications Earth & Environment.
Ce s-a mai descoperit în Natură & Geografie?
Perlele arată a pietre prețioase, dar sunt produsul unor moluște iritate. Cum se formeaz perlele de fapt
Unele orașe de coastă se scufundă mai repede decât crește nivelul oceanului
Țânțarii încep să dea semne de rezistență la un insecticid obișnuit
Minus 84 °C în Antarctica, cea mai scăzută temperatură de pe Pământ din 2012
