Foto: Bojan Džodan
Miris šume, koji jedan od najpoznatijih mirisa prirode povezan sa psiho-fizičkim blagostanjem čoveka, nije samo „pozadina” našeg prijatnog iskustva boravka u prirodi. On je upravo manifestacija jednog veoma složenog biohemijskog mehanizma koji oblikuje šumske zajednice i reguliše odnose između njenih članova.
Sačinjen je od molekula koji spadaju u grupu tzv. isparljivih organskih jedinjenja (volatile organic compounds, VOC). Njih biljke sintetišu kao deo svoje fiziologije i adaptivnih strategija, a zatim emituju u atmosferu.
Generalno, ovi mirisi su sačinjeni od heterogenih grupa organskih jedinjenja koja imaju niske molekulske težine i visoke napone pare, što im omogućava laku isparljivost.
U toj mešavini, određena jedinjenja preovlađuju zavisno od vrste dominantnog drveća, pa ćemo nepogrešivo razlikovati miris borove šume (gde dominiraju monoterpeni, poput alfa-pinena) od mirisa šume hrasta (sa najvećim učešćem izoprena).
Hemijski izrazito raznolika, isparljiva organska jedinjenja iz šumskih ekosistema zauzimaju dominantan udeo (65-90%) svih prirodnih isparljivih jedinjenja naše planete. Razumevanje njihovog značaja u ekološkim interakcijama, stanju životne sredine i mikroklimatskim procesima je od velike važnosti u izučavanju otpornosti ekosistema na klimatske promene.
Izopren (C5H8) je osnovna gradivna jedinica terpena i terpenoida.
Terpeni su prirodni ugljovodonici opšte formule (C5H8)n, a
klasifikuju se po broju izoprenskih jedinica koje ih sačinjavaju:
monoterpeni se sastoje od dve jedinice izoprena (alfa pinen je jedan od predstavnika grupe), seskviterpeni od tri, diterpeni od četiri, itd.
Terpenoidi su modifikovani terpeni u čiji sastav, osim izoprenskih
jedinica, ulazi i kiseonik.
Drveće možda ne može da priča, ali ima sposobnost „komunikacije”, odnosno hemijske signalizacije između jedinki
Jedinjenja koja proizvode biljke se uobičajeno dele na primarne metabolite, koji obezbeđuju energiju za životne funkcije (šećeri, lipidi, proteini), i na specijalizovne metabolite, ranije nazivane i sekundarne, koji imaju dominantno ekološku ulogu, vezanu za oprašivanje i odbranu od biljojeda i patogena.
Specijalizovani metaboliti obuhvataju raznovrsne grupe jedinjenja: alkaloide, flavonoide, terpenoide, fenolne kiseline. Među njima jednu posebnu grupu čine isparljiva organska jedinjenja (VOC) koja sačinjavaju karakterističan miris šumske zajednice i unutar nje obavaljaju brojne funkcije: regulišu adaptaciju na toplotni stres, UV zračenje i sušu, čine hemijsku odbranu od patogena, privlače insekte oprašivače i predatore biljojeda, pa čak i omogućavaju hemijsku signalizaciju između biljaka.
dr Zorica Popović, Institut za biološka istraživanja „Siniša Stanković”, Univerzitet u Beogradu
Naime, naučni radovi su decenijama unazad ukazivali na to da jedinjenja koje oslobađaju biljke napadnute herbivorama izazivaju kod susednih stabala promene značajne za odbranu, sugerišući na postojanje komunikacije između biljaka (fenomen „drveća koja pričaju”).
Novija istraživanja potvrđuju da biljke mogu da šalju i primaju informacije u obliku isparljivih organskih jedinjenja (VOC), budući da smeše jedinjenja koje biljke oslobađaju reflektuju njihovo fiziološko stanje. Ove informacije se prenose kako iznad zemlje, tako i ispod zemlje, putem mreže tzv. mikoriza, isparljivih jedinjenja i hemijskih izlučevina koje se oslobađaju u rizosferu (sloj zemljišta koji okružuje koren biljke).
Svrha ove sofisiticirane komunikacije je da nenapadnuta stabla povećaju produkciju odbrambenih jedinjenja i tako doprinesu većoj otpornosti cele zajednice.
Mirisi šume zapravo su važan činilac u šumskoj mikroklimi
Uloga isparljivh organskih jedinjenja se ne završava na nivou biljke ili šumske zajednice: njihov uticaj doseže do atmosferskih procesa i uticaja na lokalnu klimu.
Primera radi, u borealnim šumama Finske tokom leta emituju se velike količine monoterpena. Ovi molekuli ulaze u reakcije sa ozonom i drugim oksidansima, formirajući sekundarne organske aerosole (SOA). Te sitne čestice raspršuju Sunčevu svetlost i doprinose vizuelnom fenomenu poznatom kao plava izmaglica, koja daje šumskim planinskim predelima karakterističan plavičasti ton.
Aerosoli koji potiču od isparljivh organskih jedinjenja takođe utiču i na albedo šume, tj. na količinu Sunčeve svetlosti koju površina odbija nazad u atmosferu. Kada se više svetlosti rasprši u aerosolu, manje energije dopire do krošnji i tla, što lokalno smanjuje zagrevanje i menja mikroklimatske uslove.
Drugim rečima, mirisi šume koje osećamo funkcionišu i kao prirodna klimatizacija ekosistema. Ove čestice takođe postaju jezgra za kondenzaciju vodene pare, što utiče na stvaranje oblaka i lokalne klimatske uslove.
„Mirisi” šume nam mogu pomoći u njihovom upravljanju i očuvanju naše okoline
Poznavanje prirode i dinamike emisija isparljivih organskih jedinjenja može biti dragoceni alat u upravljanju šumama.
Pre svega, razumevanje hemijskih profila različitih vrsta omogućava: procenu otpornosti šuma na toplotne talase, predviđanje rizika od požara (jer su monoterpeni izrazito zapaljivi), pravilan izbor vrsta u cilju smanjenja interakcija sa urbanim zagađenjem azotnim oksidima, bolje planiranje zasada u skladu sa očekivanim klimatskim promenama…
dr Zorica Popović, Institut za biološka istraživanja „Siniša Stanković”, Univerzitet u Beogradu
Evropska agencija za životnu sredinu (EEA) prati emisije isparljivih organskih jedinjenja, i prema smernicama EEA prirodne emisije VOC iz šuma integrišu se u zvanične inventare emisija u vazduh.
Dinamika njihove produkcije se procenjuje na osnovu monitoringa emisija tokom različitih šumarskih intervencija, promena namene zemljišta, povećanja koncentracije atmosferskog CO2, ozona, UV zračenja i dostupnosti nutrijenata, potvrđujući njihovu značajnu ulogu u ekosistemskim uslugama i atmosferskim uslovima i obezbeđujući širok spektar dokaza da bi upravljanje šumama trebalo da integriše i biogene emisije.
Ipak, integracija ovih podataka još uvek je veoma retka, zbog nedostatka dugoročnih studija merenja fluksa isparljivih jedinjenja i zbog složenosti njihove hemije i ekologije.
Kako klimatske promene sve snažnije utiču na emisije isparljivih organskih jedinjenja, raste i potreba za njihovom sistematičnom integracijom u postojeće i buduće modele upravljanja.
KLIMA101 NEDELJNI NEWSLETTER
Poznato je da klimatske promene, kao i promene namene zemljišta, uslovljavaju i promene u šumskim ekosistemima, pre svega u rasprostranjenju, vitalnosti, diverzitetu i brojnosti šuma na našem području.
Detaljno poznavanje ekofizioloških karakteristika i hemijskog profila šumskih vrsta i zajednica omogućava efikasnije:
- Očuvanje biodiverziteta (vrsta, zajednica, ekosistema), što znači i očuvanje hemijskog diverziteta i jedinstvenog hemijskog profila šuma koji doprinosi mikroklimi i stabilnosti ekosistema;
- Planiranje otpornijih šuma, koje bi bile sastavljene od vrsta sa različitim profilima isparljivih jedinjenja, što bi doprinelo većoj otpornosti zajednica na klimatske ekstreme;
- Procenu rizika od požara, jer informacije o sadržaju izrazito zapaljivih isparljivih jedinjenja i njihovim emisijama mogu poboljšati modelovanje rizika od šumskih požara;
- Integraciju u lokalne politike zaštite vazduha, uz razumevanje interakcije isparljivih jedinjenja i urbanih zagađivača što je naročito važno je za gradove u blizini šumskih područja;
- Edukaciju javnosti, isticanje uloge šumskih mirisa u funkcionisanju ekosistema i regulaciji klime može podstaći snažniju podršku merama za zaštitu i obnovu šuma.
O autorki
Dr Zorica Popović je naučni savetnik u Odeljenju za ekologiju IBISS-a.
Njena istraživačka interesovanja obuhvataju brojne aspekte ekologije i
ekofiziologije biljaka, kao i očuvanje biodiverziteta i ekosistemskih
usluga u skladu sa ciljevima održivog razvoja. Trenutna istraživanja su
fokusirana na identifikaciju ključnih osobina koje doprinose adaptaciji
biljaka (na nivou jedinke, populacije, vrste, zajednice) na sadejstvo
klimatskih promena i poremećaja stanja životne sredine.
