As árvores também não gostam de respirar a fumaça dos incêndios florestais – e prendem a respiração para evitá-la

Quando a fumaça do incêndio florestal está no ar, os médicos pedem que as pessoas fiquem em ambientes fechados para evitar respirar partículas e gases nocivos. Mas o que acontece com as árvores e outras plantas que não conseguem escapar?

Acontece que elas podem reagir um pouco como nós: algumas árvores basicamente fecham suas janelas e portas e prendem a respiração.

Como cientistas atmosféricos e químicos, estudamos a qualidade do ar e os efeitos ecológicos da fumaça de incêndios florestais e outros poluentes. Em um estudo que começou por acidente quando a fumaça tomou conta do nosso local de pesquisa no Colorado, pudemos observar em tempo real como as folhas de pinheiros vivos responderam.

Como as plantas respiram

As plantas têm poros na superfície de suas folhas chamados estômatos. Esses poros são muito parecidos com nossas bocas, exceto que enquanto inalamos oxigênio e exalamos dióxido de carbono, as plantas inalam dióxido de carbono e exalam oxigênio.

Tanto os humanos quanto as plantas inalam outras substâncias químicas do ar ao seu redor e exalam substâncias químicas produzidas dentro deles – hálito de café para algumas pessoas, aromas de pinho para algumas árvores.

Ao contrário dos humanos, no entanto, as folhas inspiram e expiram ao mesmo tempo, constantemente absorvendo e liberando gases atmosféricos.

Pistas de mais de um século de pesquisa

No início dos anos 1900, cientistas que estudavam árvores em áreas altamente poluídas descobriram que aquelas cronicamente expostas à poluição da queima de carvão tinham grânulos pretos obstruindo os poros das folhas pelos quais as plantas respiram. Eles suspeitaram que a substância nesses grânulos foi parcialmente criada pelas árvores, mas devido à falta de instrumentos disponíveis na época, a química desses grânulos nunca foi explorada, nem os efeitos na fotossíntese das plantas.

A maioria das pesquisas modernas sobre os efeitos da fumaça dos incêndios florestais se concentrou nas plantações, e os resultados têm sido conflitantes.

Por exemplo, um estudo de vários locais de cultivo e pântanos na Califórnia mostrou que a fumaça espalha a luz de uma forma que torna as plantas mais eficientes na fotossíntese e no crescimento. No entanto, um estudo de laboratório no qual as plantas foram expostas à fumaça artificial descobriu que a produtividade das plantas caiu durante e após a exposição à fumaça – embora essas plantas tenham se recuperado após algumas horas.

Há outras pistas de que a fumaça de incêndios florestais pode impactar as plantas de maneiras negativas. Você pode até ter provado uma: quando as uvas são expostas à fumaça, seu vinho pode ser contaminado.

O que torna a fumaça tóxica, mesmo longe do fogo

Quando a fumaça dos incêndios florestais viaja longas distâncias, ela cozinha na luz solar e sofre alterações químicas.

Misturar compostos orgânicos voláteis, óxidos de nitrogênio e luz solar produzirá ozônio troposférico, o que pode causar problemas respiratórios em humanos. Também pode danificar plantas ao degradar a superfície das folhas, oxidando o tecido vegetal e retardando a fotossíntese.

Enquanto os cientistas geralmente pensam em regiões urbanas como grandes fontes de ozônio que afetam as plantações a favor do vento, a fumaça de incêndios florestais é uma preocupação emergente. Outros compostos, incluindo óxidos de nitrogênio, também podem prejudicar as plantas e reduzir a fotossíntese.

Em conjunto, os estudos sugerem que a fumaça de incêndios florestais interage com as plantas, mas de maneiras mal compreendidas. Essa falta de pesquisa é motivada pelo fato de que estudar os efeitos da fumaça nas folhas de plantas vivas na natureza é difícil: incêndios florestais são difíceis de prever, e pode ser perigoso estar em condições de fumaça.

Pesquisa acidental – no meio de um incêndio florestal

Não nos propusemos a estudar as respostas das plantas à fumaça de incêndios florestais. Em vez disso, estávamos tentando entender como as plantas emitem compostos orgânicos voláteis – os produtos químicos que fazem as florestas cheirarem como uma floresta, mas também impactam a qualidade do ar e podem até mesmo mudar as nuvens.

O outono de 2020 foi uma temporada ruim para incêndios florestais no oeste dos EUA, e uma fumaça densa passou por um local de trabalho nas Montanhas Rochosas do Colorado.

Na primeira manhã de fumaça pesada, fizemos nosso teste usual para medir a fotossíntese em nível de folha de pinheiros ponderosa. Ficamos surpresos ao descobrir que os poros da árvore estavam completamente fechados e a fotossíntese era quase zero.

Também medimos as emissões das folhas de seus compostos orgânicos voláteis usuais e encontramos leituras muito baixas. Isso significava que as folhas não estavam “respirando” – elas não estavam inalando o dióxido de carbono de que precisam para crescer e não estavam exalando os produtos químicos que elas geralmente liberam.

Com esses resultados inesperados, decidimos tentar forçar a fotossíntese e ver se poderíamos “desfibrilar” a folha em seu ritmo normal. Ao mudar a temperatura e a umidade da folha, limpamos as “vias aéreas” da folha e vimos uma melhora repentina na fotossíntese e uma explosão de compostos orgânicos voláteis.

O que nossos meses de dados nos disseram é que algumas plantas respondem a grandes surtos de fumaça de incêndios florestais desligando sua troca com o ar externo. Elas estão efetivamente prendendo a respiração, mas não antes de serem expostas à fumaça.

Nós levantamos a hipótese de alguns processos que poderiam ter feito as folhas fecharem seus poros: Partículas de fumaça poderiam revestir as folhas, criando uma camada que impede a abertura dos poros. A fumaça também poderia entrar nas folhas e obstruir seus poros, mantendo-os pegajosos. Ou as folhas poderiam responder fisicamente aos primeiros sinais de fumaça e fechar seus poros antes que eles sofressem o pior.

Provavelmente é uma combinação dessas e de outras respostas.

O impacto a longo prazo ainda é desconhecido

Ainda não se sabe exatamente quanto tempo duram os efeitos da fumaça dos incêndios florestais e como eventos repetidos de fumaça afetarão as plantas — incluindo árvores e plantações — a longo prazo.

Com os incêndios florestais aumentando em gravidade e frequência devido às mudanças climáticas, às políticas de manejo florestal e ao comportamento humano, é importante entender melhor o impacto.