野火烟雾正在影响光合作用

作者:Allison Troutner|

法国炮火
2021年8月,在加利福尼亚州克恩维尔附近的红杉国家森林发生的法国火灾中,野火烟雾笼罩着伊莎贝拉湖。帕特里克·T·法伦/法新社盖蒂图片社

如果你曾经经历过浓烟从野火你知道它是如何让你咳嗽,灼伤你的眼睛,真的只是想去别的地方——比如在温暖的海风吹拂下的海滩上。但人类并不是唯一会受到有害影响的生物yabo live .植物,包括我们赖以生存的植物和作物,也可以。

虽然我们可以逃到岸边呼吸新鲜空气,但植物却牢牢地卡在土壤中,留下来与烟雾最具破坏性的副作用之一——没有阳光的天空斗争。没有阳光,植物就无法生存光合作用这对每个人来说都是坏消息,包括食用它们的人,更重要的是,种植它们的农民。

当浓烟一次笼罩大片农田达数周之久时,农作物就会变小,成熟得更晚,农民的产量就会降低。

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绿色机器:光合作用的原理

为了理解野火烟雾如何影响光合作用,了解为什么阳光对光合作用至关重要是很有帮助的。

“由于光合作用为植物内的所有过程提供能量,许多功能可以通过降低光合作用速率而减慢,”他说戈登·琼斯,美国农业大学助理教授俄勒冈州立大学.琼斯与俄勒冈州西南部的农民合作,通过研究为农民提供建议和资源。“根据烟雾的时间、密度和持续时间,我们可以预期某些作物的产量会下降,成熟速度会减慢,或者作物的最终质量会发生变化。”

几乎所有的植物,从夏天开始玉米棒藻类在池塘中,利用光合作用过程生长。这需要三种资源:植物从土壤中取水,二氧化碳(二氧化碳)和来自光(通常是太阳)的能量来制造糖。糖是植物维持生命和生长的燃料。没有光合作用,植物根本无法生长,我们吃的东西就会少很多。

被野火烟雾笼罩的农场
俄勒冈州科尔顿的一个农场被附近野火污染的空气所覆盖。
Stanton Sharpe/SOPA Images/LightRocket via Getty Images

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烟镜

当野火的浓烟从几英里外的火场飘进来时,它会带来一层厚厚的烟雾颗粒。这些粒子就像一面小镜子,把阳光从农作物上反射回来。

“当烟雾弥漫时,这些烟雾颗粒会散射或反射光线,降低到达叶子的光线强度,”琼斯说。“烟雾弥漫的天空会降低光线强度,从而减少光合作用所需的能量,这一过程也会减慢。”

由于光合作用为植物的所有过程提供了能量,从种子到发芽的速度到成熟的时间,植物需要获得高质量的光。当野火减少光的可用性,植物的许多功能将受到影响。这就是为什么野火的浓烟,特别是在太平洋西北地区,是一些农民担心的问题。苦苦挣扎的植物意味着产量下降。

不过,野火的烟雾并不意味着作物即将毁灭。受烟熏影响的作物的成败最终取决于时机。“在大多数情况下,收获果实或种子的植物只有一次成熟的机会,”琼斯说。“烟雾弥漫的天空减少了光照条件,可能会延缓作物的成熟,如果成熟的速度足够慢,早霜可能会在作物收获之前损害或杀死作物。”

琼斯记得几年前被召去收割南瓜。俄勒冈州的夏天烟雾弥漫。万圣节市场就要到了,农夫的南瓜还是绿色的。琼斯怀疑夏季浓烟是不成熟南瓜的罪魁祸首。这对农民的收成来说不是好消息。

送往南瓜灯市场的南瓜,是那些有最后期限的作物之一:万圣节。如果天晴的话,这些南瓜可能已经‘恢复’了颜色,但对农民来说,南瓜只有在万圣节前一周才有真正的价值,而在万圣节后一周就几乎毫无价值了。”

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农民的一线希望

光合作用是一个复杂的过程,随着近年来世界各地野火和干旱的增加西部在美国,研究人员决定更密切地调查烟雾对植物的影响。事实证明,在灰暗的天空中,农民们仍有一线希望。

A.2020年的研究发表在《加利福尼亚州野火生物学研究杂志》上的研究人员观察了生活在烟雾弥漫的天空中的一系列植物和农作物。研究人员发现,可用的阳光量仅减少了4%。

在适量的烟雾中,光线被扩散,而不是完全重定向,这意味着阳光更分散。结果是,像玉米秸秆这样的浓密作物可以在整个地面接受光线全部的植物,而不仅仅是最上面的叶子,离阳光最近。因此,它们实际上光合作用更多而不是更少。

琼斯说:“随着更多的漫射光反弹,树冠深处的叶子接收到更多的光,并且能够以比晴朗条件下更高的速率进行光合作用。一点烟雾或薄雾会增加整个植物的光合作用,但浓烟会拦截大量光线,导致光合作用降低。”

玻璃火
2020年9月,加州纳帕谷卡利斯托加的沃勒森葡萄园,2020年玻璃大火产生的浓烟笼罩着一排排的葡萄。耕种这片土地的查理·沃尔森(Charlie Wolleson)表示,大火产生的烟毁掉了2020年的收成。
SAMUEL CORUM/法新社,来自盖蒂图片社

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不是失去了一切,只是朦胧了

琼斯指出,如果农民确保他们的植物从土壤中获得充足的水分(通过浇水)和从大气中获得二氧化碳(通过确保叶子干净无灰),大多数作物可以从浓烟覆盖中恢复。在某些情况下,适量的烟甚至可以促进光合作用。

显然,在你的花园里放火以赶季节不是一个好主意,但野火破坏中的一线希望是,一些植物受益于烟雾产生的漫射阳光。然而,在烟雾浓密且持续数周的情况下,人类、植物和我们整个生态系统都会受到影响。

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