研究发现，甚至树木也会“屏住呼吸”以避免有害的野火烟雾

树木也不喜欢呼吸野火烟雾。

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当空气中出现野火烟雾时，医生敦促人们呆在室内，以避免吸入有害颗粒和气体。但是无法逃离烟雾的树木和其他植物会怎样呢？

事实证明，它们的反应可能有点像我们：有些树基本上关上了门窗，屏住呼吸。

作为大气和化学科学家，我们研究野火烟雾和其他污染物的空气质量和生态影响。在一项偶然开始的研究中，烟雾淹没了我们位于科罗拉多州的研究地点，我们能够实时观察活松树的叶子如何反应。

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植物如何呼吸

植物的叶子表面有毛孔，称为气孔。这些毛孔很像我们的嘴，只不过当我们吸入氧气并呼出二氧化碳时，植物则吸入二氧化碳并呼出氧气。

人类和植物都会吸入周围空气中的其他化学物质，并呼出体内产生的化学物质——有些人会呼吸咖啡，有些树会呼出松树的气味。

然而，与人类不同的是，叶子同时吸气和呼气，不断吸收和释放大气中的气体。

一个多世纪研究的线索

1900 年代初，科学家研究污染严重地区的树木发现，那些长期暴露在燃煤污染中的树木的黑色颗粒堵塞了植物呼吸的叶孔。他们怀疑这些颗粒中的物质部分是由树木产生的，但由于当时缺乏可用的仪器，这些颗粒的化学成分以及对植物光合作用的影响从未被探索过。

大多数关于野火烟雾影响的现代研究都集中在农作物上，但结果是相互矛盾的。

例如，对加利福尼亚州多种作物和湿地进行的一项研究表明，烟雾会散射光线，从而使植物更有效地进行光合作用和生长。然而，一项将植物暴露在人造烟雾中的实验室研究发现，在烟雾暴露期间和之后，植物的生产力下降了——尽管这些植物在几个小时后确实恢复了。

还有其他线索表明野火烟雾会对植物产生负面影响。您甚至可能尝过其中一种：当葡萄暴露在烟雾中时，酿出的酒可能会受到污染。

即使远离火源，烟雾也有毒的原因是什么

当野火烟雾长距离传播时，烟雾会在阳光下煮熟并发生化学变化。

挥发性有机化合物、氮氧化物和阳光混合会产生地面臭氧，这可能会导致人类呼吸问题。它还可以通过降解叶子表面、氧化植物组织和减慢光合作用来损害植物。

虽然科学家通常认为城市地区是臭氧的主要来源，会影响顺风处的农作物，但野火烟雾是一个新出现的问题。其他化合物，包括氮氧化物，也会损害植物并减少光合作用。

综上所述，研究表明野火烟雾与植物相互作用，但其方式却鲜为人知。研究的缺乏是因为研究烟雾对野外活植物叶子的影响很困难：野火很难预测，而且在烟雾条件下可能不安全。

野火中的意外研究

我们并没有打算研究植物对野火烟雾的反应。相反，我们试图了解植物如何释放挥发性有机化合物——这些化学物质使森林闻起来像森林，但也会影响空气质量，甚至可以改变云层。

2020 年秋季是美国西部山火多发的季节，我们在科罗拉多州落基山脉工作的现场冒出浓烟。

在浓烟的第一个早晨，我们进行了常规测试，测量黄松叶层的光合作用。我们惊讶地发现，这棵树的毛孔完全关闭，光合作用几乎为零。

我们还测量了叶子通常挥发性有机化合物的排放量，发现读数非常低。这意味着叶子没有“呼吸”——它们没有吸入生长所需的二氧化碳，也没有呼出它们通常释放的化学物质。

有了这些意想不到的结果，我们决定尝试强制进行光合作用，看看是否可以将叶子“除颤”至正常节奏。通过改变叶子的温度和湿度，我们清理了叶子的“气道”，并看到光合作用的突然改善和挥发性有机化合物的爆发。

几个月的数据告诉我们，一些植物通过关闭与外界空气的交换来应对强烈的野火烟雾。他们有效地屏住了呼吸，但前提是他们已经暴露在烟雾中。

我们假设有一些过程可能导致叶子关闭毛孔：烟雾颗粒可以覆盖叶子，形成一层阻止毛孔打开的层。烟雾还会进入叶子并堵塞它们的毛孔，使它们保持粘性。或者，叶子可以对烟雾的最初迹象做出物理反应，并在受到最严重影响之前关闭毛孔。

这可能是这些和其他反应的组合。

长期影响仍未知

野火烟雾的影响究竟会持续多久，以及重复的烟雾事件将如何长期影响植物（包括树木和农作物），目前尚无定论。

由于气候变化、森林管理政策和人类行为，野火的严重程度和频率不断增加，更好地了解其影响非常重要。