Неожиданные результаты показывают, что переносимые ветром капсулы генетического материала могут влиять на климат планеты. И они подчеркивают новую связь между растениями и атмосферой.Пыльца в значительной степени игнорируется исследователями атмосферы, изучающими аэрозоли — взвешенные в воздухе частицы, которые рассеивают свет и тепло и играют роль в формировании облаков.«Зерна считались слишком большими, чтобы играть важную роль в климатической системе, слишком большими, чтобы образовывать облака или взаимодействовать с солнечным излучением», — сказала Эллисон Штайнер, доцент кафедры атмосферных, океанических и космических наук Университета штата Мичиган. «К тому же крупные частицы недолго остаются в атмосфере.
Они имеют тенденцию относительно быстро оседать».Но Штайнер и ее коллеги не были уверены, что в этом вся история. Одним весенним утром, сметая пыль со своего крыльца, она задавалась вопросом, что происходит с зернами в воздухе. Штайнер обратился к медицинскому сообществу.
Пыльца вызывает сезонную аллергию, которой страдают от 10 до 20 процентов жителей США.«Когда мы изучили литературу по аллергии, мы обнаружили, что довольно хорошо известно, что пыльца может распадаться на эти крошечные кусочки и вызывать аллергическую реакцию», — сказал Штайнер.
Меньшие зерна могут иметь большие последствия. Исследовательская группа задалась целью выяснить, может ли влага привести к разрушению деталей.«Мы обнаружили, что когда пыльца намокает, она может очень легко разорваться за секунды или минуты и образовать множество более мелких частиц, которые могут действовать как ядра конденсации облаков или собиратели воды», — сказал Штайнер.
В лабораторном эксперименте в Техасе, США, исследователи протестировали пыльцу дуба, пекана, березы, кедра и сосны, а также амброзии. Это наиболее распространенные источники ветровой пыльцы в США. Они вымачивали по два грамма из каждого источника в чистой воде в течение часа.Они использовали распылитель, чтобы распылить влажные фрагменты пыльцы, и направили его в камеру создания облаков в лаборатории Сары Брукс, профессора атмосферных наук в Техасском университете.
Команда обнаружила, что три разных размера — 50, 100 и 200 нанометров — всех шести типов начали втягивать влагу и образовывать облака.«Образцы, попадающие в камеру Вильсона, подвергаются воздействию влажных условий, характерных для относительной влажности атмосферы», — сказал Брукс. «Если образец является эффективным активатором облачности, капли будут быстро расти на фрагментах образца, образуя большие облачные капли».
Капли облаков в 10 раз больше, чем фрагменты пыльцы, и исследователи использовали оптический счетчик частиц, чтобы подсчитать их, когда они покидают камеру Вильсона.Для подтверждения они рассмотрели образцы под растровым электронным микроскопом. Они увидели, что зерна, размер которых вначале составлял около 20-50 микрометров, были уменьшены до нанометрового диапазона, то есть в пределах размера, который может привести к образованию облаков.
Полученные данные используются в науке о климате и общественном здравоохранении.«То, что сейчас происходит в облаках, является одной из самых больших неопределенностей в климатических моделях», — сказал Штайнер. «Одна из вещей, которую мы пытаемся понять, — это то, как природные аэрозоли влияют на облачный покров и осадки в нынешних и будущих климатических условиях».
Сообществу аллергиков может быть интересно узнать, из чего состоят эти частицы. Когда они разорвались, исследователи определили, что это в основном углеводы и белки.В качестве следующих шагов они планируют провести аналогичные исследования в полевых условиях и с помощью компьютерного моделирования смоделировать потенциальную обратную связь между растительной жизнью и атмосферой.
«Возможно, — сказал Штайнер, — когда деревья выделяют пыльцу, из-за этого образуются облака, которые, в свою очередь, вызывают дождь, которые возвращаются в деревья и могут влиять на весь цикл роста растения».Статья о результатах, озаглавленная «Пыльца как ядра конденсации атмосферных облаков», была принята к публикации в журнале Geophysical Research Letters, американском геофизическом союзе. Он доступен онлайн сегодня.
Исследование было поддержано Национальным научным фондом.