Если вы когда-нибудь сталкивались с густым дымом от лесного пожара, вы знаете, как он вызывает кашель, жжение в глазах и желание оказаться где-нибудь в другом месте - например, на пляже с теплым океанским бризом. Но люди - не единственные живые существа, которые могут страдать от негативного воздействия дыма лесных пожаров. Растительность, включая растения и сельскохозяйственные культуры, за счет которых мы выживаем, тоже может пострадать.
В то время как мы можем сбежать на берег, чтобы глотнуть свежего воздуха, растения прочно застряли в почве и вынуждены бороться с одним из самых разрушительных побочных эффектов дыма - бессолнечным небом. Без солнечного света растения не могут фотосинтезировать, и это плохая новость для всех, включая людей, которые их едят, и, что более важно, фермеров, которые их выращивают.
Когда густой дым покрывает сельскохозяйственные поля в течение нескольких недель подряд, урожай вырастает меньше и созревает позже, а фермеры получают менее продуктивный урожай.
Зеленая машина: Как работает фотосинтез
Чтобы понять, как дым от лесных пожаров влияет на фотосинтез, полезно знать, почему солнечный свет необходим для фотосинтеза.
"Поскольку фотосинтез обеспечивает энергией все процессы внутри растения, многие функции могут быть замедлены из-за снижения скорости фотосинтеза", - говорит Гордон Джонс, доцент кафедры сельского хозяйства Университета штата Орегон. Джонс работает с фермерами на юго-западе штата Орегон и использует результаты исследований для предоставления советов и ресурсов фермерам. "В зависимости от времени появления дыма, его плотности и продолжительности, мы можем ожидать снижения урожайности некоторых видов, замедления созревания или изменения конечного качества урожая".
Почти каждая растительность, от вашей летней кукурузы в початке до водорослей в прудах, использует процесс фотосинтеза для роста. Для этого требуется тройной набор ресурсов: растения берут воду из почвы, углекислый газ (CO2) из атмосферы и энергию света - обычно солнца - для создания сахаров. Сахара - это то, что служит растению топливом для продолжения жизнедеятельности, то есть для поддержания жизни и роста. Без фотосинтеза растения просто не могут расти, и у нас было бы гораздо меньше еды.
Дым и зеркала
Когда густой дым от лесных пожаров проникает с расстояния в несколько миль, он приносит с собой тяжелое одеяло из частиц дыма. Эти частицы действуют как крошечные зеркала, отражая солнечный свет от сельскохозяйственных культур.
Джонс говорит:
Когда условия очень дымные, эти частицы дыма рассеивают или отражают свет и снижают интенсивность света, попадающего на листья. Когда интенсивность света снижается из-за дымного неба, может поступать меньше энергии для фотосинтеза, и процесс замедляется.
Поскольку фотосинтез обеспечивает все процессы в растении, от скорости роста семян до созревания плодов, растениям необходим доступ к качественному свету. Когда лесной пожар снижает доступность света, многие функции растения страдают. Вот почему сильный дым от лесных пожаров, особенно в таких регионах, как тихоокеанский северо-запад, вызывает беспокойство у некоторых фермеров. Страдающие растения означают меньший урожай.
Однако дым от лесных пожаров не означает неминуемой гибели урожая. Успех или неудача урожая, пострадавшего от дыма, в конечном итоге сводится к выбору времени. "В большинстве случаев у растений, собранных для получения плодов или семян, есть только один шанс созреть", - говорит Джонс. "Снижение освещенности из-за дымного неба, скорее всего, замедлит созревание, и, возможно, если созревание замедлится достаточно сильно и наступят ранние заморозки, то заморозки могут повредить или убить растения до того, как урожай будет собран".
Джонс вспоминает, как несколько лет назад его вызвали на уборку урожая тыквы. Это было особенно дымное лето в Орегоне. Приближался праздник Хэллоуин, а тыквы у фермера были еще зелеными. Джонс заподозрил, что дымное лето стало виновником незрелых тыкв. Это не сулило ничего хорошего для урожая фермера.
Тыквы, предназначенные для рынка "лампы джеков", - одна из тех культур, у которых есть крайний срок: Хэллоуин. Эти тыквы вполне могли бы "восстановиться" и окраситься, если бы небо прояснилось, но для фермера тыквы имеют реальную ценность только за неделю до Хэллоуина и почти ничего не стоят на следующей неделе.
Серебряная нить для фермеров
Фотосинтез - сложный процесс, и в связи с участившимися в последнее время лесными пожарами и засухой в западной части США исследователи решили более тщательно изучить влияние дыма на растения. Оказалось, что среди унылого серого неба есть и положительная сторона для фермеров.
В исследовании, опубликованном в журнале "Journal of Biological Research" в 2020 году, посвященном лесным пожарам в Калифорнии, рассматривался ряд растений и культур, живущих в условиях задымленного неба. Исследователи обнаружили, что количество доступного солнечного света уменьшилось всего на 4 процента.
При умеренном количестве дыма свет рассеивался, а не полностью перенаправлялся, то есть солнечные лучи распределялись более равномерно. В результате более кустистые культуры, такие как стебли кукурузы, принимали свет всем растением, а не только самыми верхними листьями, расположенными ближе всего к солнечному свету. Таким образом, они действительно фотосинтезировали больше, а не меньше.
"При более рассеянном свете, отражающемся от листьев, те листья, которые находятся глубже в пологе, получают больше света и могут фотосинтезировать с большей скоростью, чем они могли бы в ясных условиях", - говорит Джонс. Небольшое количество дыма или дымки увеличит фотосинтез всего растения, но очень плотный дым перехватит так много света, что фотосинтез снизится.
Все не потеряно, просто туманно
Джонс отмечает, что если фермеры позаботятся о том, чтобы их растения получали много воды из почвы (путем полива) и CO2 из атмосферы (следя за тем, чтобы листья были чистыми и свободными от пепла), большинство культур могут восстановиться после плотной дымовой завесы. В некоторых случаях умеренное количество дыма может даже стимулировать фотосинтез.
Очевидно, что не стоит разжигать костер в своем саду, чтобы пережить сезон, но положительный момент в разрушении лесных пожаров заключается в том, что некоторые растения выигрывают от рассеянного солнечного света, который создает дым. Однако в ситуациях, когда дым стоит плотный и непроницаемый в течение нескольких недель, страдают люди, растения и вся наша экосистема.
Интересный факт
Дым от лесных пожаров - это боль в золе для виноделен в Калифорнии. Там, где есть лесной пожар, есть и пепел, а частицы пепла могут покрывать виноград. Когда виноград, зараженный дымом, превращается в вино, вместо аромата сочных слив или перечных тонов, люди получают полный рот пепла.
