Výskum, ktorého výsledky boli zverejnené v časopise Science Expres, bol uskutočnený v spolupráci vedcov z Univerzity severného Colorada a Arizonskej univerzity v meste Boulder v Colorado.
„Rastliny čistia vzduch vo väčšej miere, ako sme predpokladali,“ hovorí vedec z amerického Národného centra pre atmosférický výskum Thomas Karl, jeden z účastníkov výskumu. „Aktívne spotrebúvajú určité typy znečistenia ovzdušia.“
Výskumný tím zameral svoje úsilie na štúdium určitých tried chemických látok známych ako oxidované lietavé organické látky, ktorých emisie do atmosféry vedú k dlhodobým negatívnym dôsledkom pre životné prostredie a pre zdravie obyvateľstva zvlášť.
„Náš tím urobil významný pokrok v pochopení zložitých interakcií medzi rastlinami a atmosférou“ – hovorí Anne Marie Schmoltnerová z oddelenia atmosférických a geokozmických vied v NSF (National Science Foundation).
Rôzne zlúčeniny sa hojne produkujú v atmosfére z uhľovodíkov a ďalších chemických látok, zdroje ktorých môžu byť prirodzené (rastliny) alebo antropogénne (vozidlá, stavebné materiály a iné produkty ľudskej činnosti). Oni sa podieľajú na formovaní chemického zloženia atmosféry a majú vplyv na klímu. V konečnom dôsledku, niektoré oxidované lietajúce organické látky sa transformujú na drobné čiastočky vzduchu známe ako aerosóly, ktoré sú schopné vyvíjať významný vplyv na klímu aj ľudské zdravie.
Meraním hladiny oxidovaných lietavých organických látok v rade ekosystémov po celom svete vedci zistili, že listnaté stromy absorbujú tieto zlúčeniny veľmi rýchlo, až štyrikrát rýchlejšie, ako sa predpokladalo predtým. Zvlášť intenzívne absorbovanie bolo zaznamenané v oblastiach pokrytých hustými lesmi. Najviac sa to prejavovalo v blízkosti vrcholov lesných svahov, kde podľa pozorovaní pripadá až 97 % absorbovanie lietavých organických látok.
Thomas Karl a jeho kolegovia si zadali otázku: Ako môžu rastliny absorbovať také obrovské množstvo chemických látok? Vedci presunuli svoj výskum do laboratórií a vykonali podrobnejšie štúdium tohto fenoménu na príklade topoľov. Tento druh stromov dával vedcom značnú výhodu vďaka svojmu postupnému genómu. Bolo zistené, že v stresových podmienkach, v prípade fyzického poškodenia alebo vplyvom dráždivého činiteľa v úlohe ozónového znečistenia, intenzita absorpcie oxidovaných lietavých organických látok prudko rástla.
Zároveň došlo k zmenám na úrovni expresie niektorých génov, čo naznačuje na zvýšenú metabolickú aktívnosť topoľov. Vedci dospeli k záveru, že absorbovanie oxidovaných lietavých organických látok bolo súčasťou intenzívnejšieho metabolického cyklu. Rastliny môžu produkovať chemické látky na ochranu pred dráždivými činiteľmi a odrazenia útočníkov, napríklad hmyzu, rovnako, ako môže ľudský organizmus zvýšiť produkciu leukocytov v reakcii na infekciu.
Avšak pri produkcii týchto látok v dostatočne veľkom množstve sa tieto môžu stať toxické pre samotné rastliny. Preto, aby ich asimilovali, rastliny začínajú zvyšovať hladinu enzýmov zodpovedných za premenu chemických látok na iné, menej toxické. V tom istom čase rastliny spotrebujú viac oxidovaných lietavých organických látok z dôvodu zvýšenej asimilácie fermentov.
„Výsledky našich výskumov ukazujú, že rastliny môžu v skutočnosti prispôsobiť svoj metabolizmus na zvýšený príjem atmosférických chemických látok v reakcii na rôzne druhy stresu. A tento zložitý metabolický proces rastlín má vedľajší účinok vo forme čistenia našej atmosféry,“ vysvetlil Chhandak Basu, vedec z Univerzity severného Colorada.
Potom, ako vedci zistili, do akej miery rastliny absorbujú oxidované lietavé organické látky, táto informácia bola prevedená na spracovanie pomocou počítačového programu, ktorý simuluje prúdenie chemických látok do atmosféry po celom svete.
Výsledky ukázali, že na globálnej úrovni je rozdiel medzi skutočnou hladinou rastlinami absorbovaných oxidovaných organických látok a hladinou zohľadnenou pri štúdiu atmosférickej chémie 36 %. Okrem toho, vďaka priamemu odstráneniu týchto látok z atmosféry rastlinami sa oveľa menšie množstvo premení na aerosóly.
„To naozaj mení naše chápanie niektorých základných procesov prebiehajúcich v atmosfére.“