當空氣中瀰漫著野火煙霧時，醫生敦促人們待在室內，以避免吸入有害顆粒和氣體。但是，對於無法逃離煙霧的樹木和其他植物來說，會發生什麼呢？
事實證明，它們的反應有點像我們：一些樹木基本上會關閉它們的“門窗”並屏住呼吸。
作為大氣和化學科學家，我們研究野火煙霧和其他汙染物的空氣質量和生態影響。在一項研究中，最初完全是偶然的，當時煙霧淹沒了我們在科羅拉多州的研究地點，我們得以即時觀察活松樹的葉子是如何反應的。
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植物如何呼吸
植物葉子表面有稱為氣孔的孔隙。這些孔隙很像我們的嘴巴，只不過我們吸入氧氣並撥出二氧化碳，而植物吸入二氧化碳並撥出氧氣。
人類和植物都會吸入周圍空氣中的其他化學物質，並撥出體內產生的化學物質——有些人撥出咖啡味，有些樹木撥出松樹氣味。
然而，與人類不同，葉子同時進行呼吸，不斷地吸入和釋放大氣氣體。
來自一個多世紀研究的線索
在 20 世紀初期，研究重汙染地區樹木的科學家發現，長期暴露於燃煤汙染的樹木的葉子氣孔被黑色顆粒堵塞，植物透過這些氣孔呼吸。他們懷疑這些顆粒中的物質部分是由樹木產生的，但由於當時缺乏可用的儀器，因此從未探索過這些顆粒的化學成分，也未探索過對植物光合作用的影響。
大多數關於野火煙霧影響的現代研究都集中在農作物上，並且結果存在衝突。
例如，一項針對加利福尼亞州多個農作物和溼地點的研究表明，煙霧以某種方式散射光線，使植物在光合作用和生長方面更有效率。然而，一項在實驗室中進行的植物暴露於人造煙霧的研究發現，植物的生產力在煙霧暴露期間和之後均下降——儘管這些植物在幾個小時後確實恢復了。
還有其他線索表明野火煙霧會對植物產生負面影響。您甚至可能嘗過一種：當葡萄暴露在煙霧中時，它們的葡萄酒可能會被汙染。
是什麼讓煙霧具有毒性，即使遠離火源
當野火煙霧長距離傳播時，煙霧會在陽光下“烹飪”併發生化學變化。
混合揮發性有機化合物、氮氧化物和陽光會產生地面臭氧，這可能會導致人類呼吸問題。它還會透過降解葉片表面、氧化植物組織和減緩光合作用來損害植物。
雖然科學家通常認為城市地區是影響順風向農作物的大量臭氧來源，但野火煙霧是一個新出現的擔憂。包括氮氧化物在內的其他化合物也可能損害植物並降低光合作用。
總而言之，研究表明野火煙霧會與植物相互作用，但方式尚不清楚。缺乏研究的原因是，研究野外活植物葉片上的煙霧影響非常困難：野火難以預測，並且在煙霧瀰漫的條件下可能不安全。
意外的研究——在野火之中
我們最初的目的不是研究植物對野火煙霧的反應。相反，我們試圖瞭解植物如何排放揮發性有機化合物——這些化學物質使森林聞起來像森林，但也影響空氣質量，甚至可以改變雲層。
2020年秋季是美國西部野火肆虐的糟糕季節，濃煙穿過我們在科羅拉多州落基山脈工作的一個野外研究地點。
在濃煙瀰漫的第一個早晨，我們進行了常規測試，以測量黃松葉片水平的光合作用。我們驚訝地發現，樹木的氣孔完全關閉，光合作用幾乎為零。
我們還測量了葉片排放的通常的揮發性有機化合物，發現讀數非常低。這意味著葉片沒有“呼吸”——它們沒有吸入生長所需的二氧化碳，也沒有撥出它們通常釋放的化學物質。
有了這些意想不到的結果，我們決定嘗試強制光合作用，看看是否可以將葉片“除顫”回正常節律。透過改變葉片的溫度和溼度，我們清除了葉片的“氣道”，並看到光合作用突然改善，揮發性有機化合物也爆發出來。
我們數月的資料告訴我們，一些植物透過關閉它們與外界空氣的交換來應對嚴重的野火煙霧。它們實際上是在屏住呼吸，但這發生在它們暴露於煙霧之後。
我們假設有幾個過程可能導致葉片關閉氣孔：煙霧顆粒可能會覆蓋葉片，形成一層阻止氣孔張開的層。煙霧也可能進入葉片並堵塞氣孔，使其保持粘性。或者葉片可能會對煙霧的最初跡象做出物理反應，並在情況變得最糟糕之前關閉氣孔。
這很可能是這些反應和其他反應的組合。
長期影響仍然未知
野火煙霧的影響究竟會持續多久，以及反覆發生的煙霧事件將如何長期影響植物（包括樹木和農作物），目前尚無定論。
本文最初發表於The Conversation。閱讀原文。