همه درختان را دوست دارند. اگر شما دوست ندارید، باید دوست داشته باشید! درختان متحدان وفادار طبیعت هستند — سایه، زیبایی طبیعی و از همه مهمتر، به طور بی‌وقفه در تلاش برای تصفیه هوای ما.
اما یافته‌های اخیر ما را به این فکر وا می‌دارد که آیا برخی درختان ممکن است به نوعی خاص، به آلودگی هوا کمک کنند. آیا آن درخت بلوطی که در حیاط شماست، بخشی از مشکل است؟
تام شارکی، یک دانشمند معتبر در دانشگاه ایالت میشیگان، در حال بررسی این احتمال جالب است. اخیراً، شارکی سوالی تفکر برانگیز مطرح کرد: “آیا باید همه درختان بلوط را قطع کنیم؟”
نگران نباشید، او در مورد قطع کردن آن‌ها جدی نیست. بلکه او یک موضوع پیچیده را که در تحقیقات اخیرش کشف شده، مورد توجه قرار می‌دهد.
ایزوپرن، درختان بلوط و تغییرات آب و هوایی
در مرکز این بحث یک ترکیب به نام ایزوپرن قرار دارد. بسیاری از مردم آن را نشنیده‌اند، اما این ترکیب در بیولوژی گیاهی و علوم محیطی اهمیت زیادی دارد.
ایزوپرن یک هیدروکربن است که درختانی مانند بلوط و تبریزی‌ها در حین فتوسنتز آزاد می‌کنند. این ترکیب به گیاهان کمک می‌کند تا با استرس‌هایی مانند دماهای بالا و حملات حشرات مقابله کنند و به عنوان یک دفاع طبیعی عمل کند.
محمد مصطفی، استاد دستیار در آزمایشگاه شارکی می‌گوید: “با همکاری با تام، متوجه می‌شوید که گیاهان واقعاً ایزوپرن زیادی تولید می‌کنند.” اما این انتشار یک نکته منفی هم دارد.
در حالی که ایزوپرن به گیاهان کمک می‌کند تا مقاوم‌تر شوند، می‌تواند با آلاینده‌هایی مانند اکسیدهای نیتروژن — که از اگزوز خودروها و فعالیت‌های صنعتی ناشی می‌شود — واکنش نشان دهد و اوزون سطح زمین و ذرات معلق ریز را تشکیل دهد. این آلاینده‌ها می‌توانند منجر به مشکلات سلامتی مانند مشکلات تنفسی شوند.
سازمان حفاظت محیط زیست ایالات متحده (EPA) اشاره می‌کند که قرار گرفتن در معرض اوزون سطح زمین می‌تواند باعث درد قفسه سینه، سرفه و تحریک گلو شود و شرایطی مانند برونشیت، آمفیزم و آسم را تشدید کند.
افزایش دما و تولید ایزوپرن
شارکی و تیمش یافته‌های خود را در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم منتشر کردند. آن‌ها می‌خواستند درک کنند که چگونه افزایش دما و افزایش سطح دی‌اکسید کربن بر میزان تولید ایزوپرن توسط گیاهان تأثیر می‌گذارد.
ابرا ساهو، نویسنده اصلی و محقق پسا دکترا در گروه شارکی، توضیح می‌دهد: “ما به دنبال یک نقطه تنظیم در مسیر بیوسنتز ایزوپرن تحت شرایط دی‌اکسید کربن بالا بودیم.” “دانشمندان مدت‌هاست که سعی در پیدا کردن این موضوع دارند و در نهایت ما به پاسخ رسیده‌ایم.”
آزمایش‌های آن‌ها با گیاهان تبریزی نشان داد که در حالی که سطوح بالاتر دی‌اکسید کربن می‌تواند تولید ایزوپرن را کاهش دهد، افزایش دما تأثیر قوی‌تری در افزایش آن دارد.
شارکی توضیح داد: “زمانی که دما به 95 درجه فارنهایت — 35 درجه سانتی‌گراد — برسد، عملاً هیچ سرکوبی از CO₂ وجود ندارد. ایزوپرن به شدت آزاد می‌شود.”
در واقع، وقتی یک برگ دما را 10 درجه سانتی‌گراد افزایش می‌دهد، انتشار ایزوپرن آن بیش از ده برابر افزایش می‌یابد.
این نشان می‌دهد که با گرم شدن کره زمین، گیاهان می‌توانند به طور قابل توجهی ایزوپرن بیشتری منتشر کنند و احتمالاً مشکلات کیفیت هوا را تشدید کنند.
ایزوپرن به عنوان یک معضل محیط زیستی
این کشف یک وضعیت پیچیده را به وجود می‌آورد. از یک سو، ایزوپرن به گیاهان کمک می‌کند تا با استرس‌های محیطی بقا یابند، که با توجه به اینکه تغییرات آب و هوایی باعث بروز شرایط جوی شدیدتری می‌شود، مهم است.
از سوی دیگر، افزایش انتشار ایزوپرن می‌تواند آلودگی هوا را بدتر کرده و خطرات سلامتی برای مردم و حیوانات ایجاد کند.
شارکی می‌پرسد: “آیا می‌خواهیم گیاهان ایزوپرن بیشتری تولید کنند تا مقاوم‌تر باشند یا می‌خواهیم کمتر تولید کنند تا آلودگی هوا بدتر نشود؟ تعادل درست چیست؟”
این سوالات سختی هستند که پاسخ‌های آسانی ندارند. رابطه بین انتشار گیاهان و کیفیت هوا پیچیده‌تر از آن است که تصور می‌کردیم و نیاز به توجه دقیق دارد.
جستجوی راه‌حل‌ها
یک راه‌حل ممکن این است که در مورد نوع درختانی که می‌کاریم، به ویژه در شهرها، بیشتر انتخابی باشیم.
دانشگاه ایالت میشیگان، با بیش از 20,000 درخت، می‌تواند با کاشت گونه‌های کمتری مانند بلوط و تبریزی که ایزوپرن بیشتری تولید می‌کنند و انتخاب درختانی که ایزوپرن کمتری منتشر می‌کنند، مانند برخی افراها یا کاج‌ها، نمونه‌ای ارائه دهد.
مصطفی می‌گوید: “ما می‌توانیم کار بهتری انجام دهیم.” با انتخاب دقیق گونه‌های درخت، جوامع می‌توانند به کاهش انتشار ایزوپرن کمک کنند بدون اینکه از مزایای درختان کاسته شود.
این رویکرد نیاز به همکاری بین دانشمندان، برنامه‌ریزان شهری و سیاست‌گذاران دارد تا تصمیمات آگاهانه‌ای اتخاذ کنند.
اما شارکی ایده دیگری دارد. او پیشنهاد می‌کند که باید کار بهتری در کنترل آلودگی ناشی از اکسید نیتروژن انجام دهیم.
با کاهش انتشار از وسایل نقلیه، نیروگاه‌ها و فرآیندهای صنعتی، می‌توانیم میزان اکسیدهای نیتروژن را که با ایزوپرن واکنش نشان می‌دهند، کاهش دهیم.
پرداختن به این مشکل از هر دو طرف — کاهش منابع آلودگی و مدیریت نوع درختان — می‌تواند مؤثرتر باشد.
آگاهی عمومی و تغییرات سیاستی کلید حل این مسئله است. آموزش جوامع درباره چگونگی تأثیر گونه‌های مختلف درخت بر کیفیت هوا می‌تواند به انتخاب‌های بهتری در برنامه‌ریزی شهری منجر شود.
سیاست‌گذاران همچنین می‌توانند از تلاش‌ها برای کاهش انتشار اکسید نیتروژن حمایت کرده و به تحقیق در مورد گیاهانی که هم مقاوم و هم دارای انتشار کم ایزوپرن هستند، تشویق کنند.
تصویر بزرگ‌تر
انتشار ایزوپرن تأثیرات جهانی دارد — این دومین هیدروکربن پرتابل در زمین است، بعد از انتشار متان ناشی از فعالیت‌های انسانی.
در حالی که متان به دلیل تأثیرش بر تغییرات آب و هوایی به طور گسترده‌ای مورد مطالعه قرار گرفته است، ایزوپرن توجه چندانی دریافت نکرده است.
با این حال، ایزوپرن به تشکیل آئروسل‌های آلی ثانویه کمک می‌کند که بر تشکیل ابر و الگوهای جوی تأثیر می‌گذارند. این آئروسل‌ها می‌توانند به روش‌های قابل توجهی بر سیستم جوی زمین تأثیر بگذارند.
درک نقش ایزوپرن در جو ما ضروری است زیرا استراتژی‌هایی را برای مقابله با تغییرات آب و هوایی توسعه می‌دهیم.
چه اتفاقی می‌افتد؟
یافته‌های شارکی نشان می‌دهد که به تحقیق مداوم نیاز داریم. با ادامه تغییرات آب و هوایی در فرآیندهای طبیعی، باید به یادگیری و سازگاری ادامه دهیم.
شارکی می‌گوید: “هر چه بیشتر بفهمیم، به طور مؤثرتری می‌توانیم به این سوالات بنیادی پاسخ دهیم.”
مطالعات آینده ممکن است راه‌هایی برای کاهش انتشار ایزوپرن بدون آسیب به مقاومت گیاه یا یافتن انواع گیاهان که ایزوپرن کمتری تولید می‌کنند اما همچنان شکوفا می‌شوند، کشف کنند.
ترکیب بیولوژی گیاهی، علم جوی و سیاست‌های محیطی در توسعه استراتژی‌هایی برای مدیریت انتشار ایزوپرن و تأثیر آن بر کیفیت هوا ضروری خواهد بود.
درختان، ایزوپرن و جهان در حال گرم شدن ما
برای جمع‌بندی، رابطه بین درختان، آلودگی و تغییرات آب و هوایی پیچیده است. موضوع این نیست که همه درختان بلوط یا تبریزی را قطع کنیم، بلکه در مورد یافتن راه‌حل‌هایی است که مزایا و معایب انتشار ایزوپرن را متعادل کند.
با تحقیقات مداوم، برنامه‌ریزی شهری هوشمند و کنترل مؤثر آلودگی، می‌توانیم به آینده‌ای امیدوار باشیم که جنگل‌های ما سالم بمانند و هوای ما پاک باشد.
تام شارکی و تیم او در دانشگاه ایالت میشیگان در درک این تعاملات پیچیده پیشتاز هستند.
ساراتی ورادوگ، یک محقق پسا دکترا در آزمایشگاه شارکی و اکنون استاد دستیار در دانشگاه بی‌شاپ در کبک، نیز در این تحقیق مشارکت کرده است.
کار آن‌ها اهمیت نگاه عمیق‌تر به چگونگی کارکرد محیط زیست ما را تأکید می‌کند. با متعادل کردن نقش‌های درختان به عنوان همکار و آلوده‌کننده بالقوه، می‌توانیم استراتژی‌هایی را توسعه دهیم که از طبیعت و سلامت انسان حمایت کند.
این مطالعه کامل در مجله مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم منتشر شده است.
