Le piante potrebbero peggiorare l’inquinamento atmosferico su un pianeta che si riscalda

La nuova pubblicazione può aiutarci a comprendere, prevedere e potenzialmente mitigare meglio gli effetti dell’aumento delle emissioni di isoprene man mano che il pianeta si riscalda.

È una domanda semplice che suona un po’ come una proposta modesta.

“Dobbiamo abbattere tutte le querce?” ha chiesto Tom Sharkey, un eminente professore universitario presso il Plant Resilience Institute della Michigan State University.

Sharkey lavora anche presso il Dipartimento di Ricerca sulle Piante Energetiche dell’MSU e presso il Dipartimento di Biochimica e Biologia Molecolare.

Per essere chiari, Sharkey non stava suggerendo sinceramente di abbattere tutte le querce. Tuttavia, la sua domanda era seria, motivata dall’ultima ricerca del suo team, pubblicata sulla rivista scientifica Atti dell’Accademia Nazionale delle Scienze.

Il team ha scoperto che, su un pianeta che si riscalda, piante come querce e pioppi emettono una quantità maggiore di un composto che aggrava la scarsa qualità dell’aria, contribuendo al particolato problematico e all’ozono a bassa atmosfera.

Il problema è che lo stesso composto, chiamato isoprene, può anche migliorare la qualità dell’aria pulita rendendo le piante più resistenti ai fattori di stress, inclusi gli insetti e le alte temperature.

“Vogliamo che le piante producano più isoprene in modo che siano più resistenti, o vogliamo che ne producano meno in modo da non peggiorare l’inquinamento atmosferico? Qual è il giusto equilibrio?” chiese Sharkey. “Queste sono davvero le domande fondamentali che guidano questo lavoro. Più comprendiamo, più efficacemente possiamo rispondere.”

Riflettori puntati sull’isoprene

Sharkey studia l’isoprene e il modo in cui le piante lo producono dagli anni ’70, quando era studente di dottorato presso la Michigan State.

L’isoprene proveniente dalle piante è il secondo idrocarburo più emesso sulla Terra, dietro solo alle emissioni di metano derivanti dalle attività umane. Eppure la maggior parte delle persone non ne ha mai sentito parlare, ha detto Sharkey.

“È rimasto dietro le quinte per molto tempo, ma è incredibilmente importante”, ha detto Sharkey.

Ha guadagnato un po’ di notorietà negli anni ’80, quando l’allora presidente Ronald Reagan affermò falsamente che gli alberi producevano più inquinamento atmosferico delle automobili. Eppure c’era un fondo di verità in quella affermazione.

L’isoprene interagisce con i composti dell’ossido di azoto presenti nell’inquinamento atmosferico prodotto dalle centrali elettriche a carbone e dai motori a combustione interna dei veicoli. Queste reazioni creano ozono, aerosol e altri sottoprodotti dannosi sia per gli esseri umani che per le piante.

“C’è questo fenomeno interessante in cui l’aria si muove attraverso il paesaggio cittadino, raccoglie gli ossidi di azoto, quindi si sposta su una foresta per darti questa miscela tossica”, ha detto Sharkey. “La qualità dell’aria sottovento di una città è spesso peggiore della qualità dell’aria nella città stessa.”

Ora, con il sostegno della National Science Foundation, Sharkey e il suo team stanno lavorando per comprendere meglio i processi biomolecolari utilizzati dalle piante per produrre isoprene. I ricercatori sono particolarmente interessati al modo in cui questi processi vengono influenzati dall’ambiente, soprattutto di fronte al cambiamento climatico.

Prima della nuova pubblicazione del team, i ricercatori avevano capito che alcune piante producono isoprene mentre effettuano la fotosintesi. Sapevano anche che i cambiamenti che il pianeta sta affrontando stavano avendo effetti contrastanti sulla produzione di isoprene.

Cioè, l’aumento del biossido di carbonio nell’atmosfera ne riduce il tasso, mentre l’aumento delle temperature lo accelera. Una delle domande alla base della nuova pubblicazione del team MSU era essenzialmente quale di questi effetti avrà la meglio.

“Stavamo cercando un punto di regolazione nel percorso di biosintesi dell’isoprene in condizioni di elevata anidride carbonica”, ha affermato Abira Sahu, l’autore principale del nuovo rapporto e ricercatore associato post-dottorato nel gruppo di ricerca di Sharkey.

“Gli scienziati hanno cercato di scoprirlo per molto tempo”, ha detto Sahu. “E, finalmente, abbiamo la risposta.”

“Per i biologi, il punto cruciale del documento è che abbiamo identificato la reazione specifica rallentata dal biossido di carbonio, la CO2”, ha detto Sharkey.

“Con questo, possiamo dire che l’effetto della temperatura prevale sull’effetto della CO2”, ha affermato. “Quando sei a 95 gradi Fahrenheit – 35 gradi Celsius – non c’è praticamente alcuna soppressione della CO2. L’isoprene si riversa come un matto.”

Nei loro esperimenti, che hanno utilizzato piante di pioppo, il team ha anche scoperto che quando una foglia sperimentava un riscaldamento di 10 gradi Celsius, la sua emissione di isoprene aumentava più di dieci volte, ha detto Sahu.

“Lavorando con Tom, ti rendi conto che le piante emettono davvero molto isoprene”, ha detto Mohammad Mostofa, un assistente professore che lavora nel laboratorio di Sharkey ed è stato un altro autore del nuovo rapporto.

La scoperta aiuterà i ricercatori a prevedere meglio la quantità di isoprene emessa dalle piante in futuro e a prepararsi meglio agli impatti di ciò. Ma i ricercatori sperano anche che possa aiutare a orientare le scelte che le persone e le comunità faranno nel frattempo.

“Potremmo fare un lavoro migliore”, ha detto Mostofa.

In un luogo come MSU, che ospita più di 20.000 alberi, ciò potrebbe significare piantare meno querce in futuro per limitare le emissioni di isoprene.

Per quanto riguarda ciò che facciamo riguardo agli alberi che già emettono isoprene, Sharkey ha un’idea che non implica l’abbattimento.

“Il mio suggerimento è che dovremmo fare un lavoro migliore controllando l’inquinamento da ossido di azoto”, ha detto Sharkey.

Anche Sarathi Weraduwage, ex ricercatore post-dottorato nel laboratorio di Sharkey e ora assistente professore alla Bishop’s University in Quebec, ha contribuito alla ricerca.