Растения загрязняют воздух, — исследования

По результатам 40-летних исследований ученые из Мичиганского государственного университета в США выяснили, что растения выделяют изопрен для защиты от насекомых.

С одной стороны, это может привести к созданию нового натурального средства от вредителей, однако изопрен, вместе с тем, усиливает уровень загрязнения воздуха. Ученые выяснили, что некоторые растения, которые обычно не производят изопрен, могут начать это делать в экстремальных случаях.

Исследователи из Мичиганского университета под руководством профессора Тома Шарки изучили реакции насекомых на изопрен, которые заставляют их избегать определенных растений. В частности, насекомые, которые ели листья таких растений, испытывали спазмы из-за белков, которые не перевариваются. Эти белки также останавливают дальнейший рост личинок.

Еще одно исследование показало, что соевые бобы также начинают выделять изопрен в случае повреждения листьев. До этого считалось, что сельхозкультуры не могут выделять этот химикат. Это свойство может помочь сделать растения более устойчивыми к жаре и вредителям.

Однако изопрен является углеводородом, который ухудшает загрязнение воздуха, особенно в местах, где уровень загрязнения и без того значительный. Если еще сельскохозяйственные культуры начнут выделять этот химикат, это значительно увеличит уровень загрязнения атмосферы.

По объемам выбросов в атмосферу изопрен уступает только метану. Эти органические соединения, попадая в атмосферу, взаимодействуют с солнечным светом и оксидом азота, который образуется в результате сжигания угля и выбросов выхлопных газов от транспорта. В сочетании с оксидом азота изопрен образует токсичную смесь из озона, аэрозолей и других вредных веществ. 

Далеко не все растения производят изопрен, а те, что производят, в основном делают это в жаркую погоду. Изопрен содержится в дубах, тополях, соснах и эвкалиптах. При этом увеличение объемов производства изопрена влияет на ухудшение дальнейшего роста растений, поскольку вместо использования его для дальнейшего роста и хранения питательных веществ, растения используют его для защиты.

Сам по себе изопрен не отпугивает насекомых. Вместо этого он вызывает увеличение жасмоновой кислоты, молекулы, которая снижает способность насекомых переваривать белки и замедляет их рост. Еще недавно ученые считали, что такие культурные растения, как соя и кукуруза, не способны производить изопрен, поскольку потеряли это свойство в процессе эволюции. 

Однако в 2022 году исследователи обнаружили два неповрежденных гена изопренсинтазы в соевых бобах. Шарки решил провести эксперимент, чтобы выяснить, могут ли экологические стрессы активировать спящий ген ISPS. Для этого исследователи поместили зажимы на листья сои и повредили их. Листья отреагировали небольшим выбросом изопрена. 

Необходимы дополнительные исследования, чтобы определить, как эта способность защищает соевые бобы от стрессовых факторов, а также производится ли изопрен в условиях экстремальной жары. Шарки обеспокоен потенциальным влиянием соевых бобов на атмосферу, если они производят изопрен во время все более частых жарких периодов.

Результаты исследования опубликованы в журналах Science Advances; PNAS 

Источник: SciTechDaily