Bossen zoals het Amazone-regenwoud stoten enorme hoeveelheden biogene vluchtige organische stoffen (BVOC) uit in de atmosfeer. Deze verbindingen beïnvloeden de fysische en chemische eigenschappen van de atmosfeer en ook ons ​​klimaat. De moleculen reageren snel met OH-radicalen uit de omgeving en ozon, waardoor de oxidatiecapaciteit van de atmosfeer voor verontreinigende stoffen zoals koolmonoxide en broeikasgassen zoals methaan wordt beïnvloed. Verder, BVOC zijn voorlopers van secundaire organische aerosolen, die het stralingsbudget van de aarde beïnvloeden.

Veel BVOC's zoals α-pineen zijn chiraal. Dit betekent dat ze bestaan ​​in twee niet-superponeerbare spiegelbeeldvormen, net als onze linker- en rechterhand. Wetenschappers spreken van enantiomeren, of plus- en minvormen. Echter, alle fysische eigenschappen zoals hun kookpunt, massa en hun reactiesnelheid met atmosferische oxidatiemiddelen zoals OH en ozon zijn identiek.

Ondanks de chemische gelijkenis van deze chirale paren, insecten en planten kunnen enantiomere vormen van feromonen en fytochemicaliën onderscheiden, hoewel er weinig aandacht is besteed aan de mengverhouding van de twee gescheiden vormen in bossen. Eerdere metingen meldden dat minus α-pineen het dominante chirale molecuul van het tropische woud is. Wetenschappers van het Max Planck Instituut voor Chemie, de Johannes Gutenberg-Universiteit Mainz en uit Brazilië hebben nu een verrassende ontdekking gedaan:vanaf de 325 meter hoge meettoren in het Amazone regenwoud, ze konden aantonen dat de verhouding van de α-pineen-enantiomeren in de verticale richting met een factor tien varieert. Het team rond Max Planck-onderzoeker Nora Zannoni kon ook aantonen dat de concentraties hoogte-afhankelijk zijn en variëren met het tijdstip van de dag en in zowel natte als droge seizoenen.

Terwijl plus-α-pineen op elk moment op 40 meter domineert en 's nachts op 80 meter, de minvorm overheerst op 80 meter overdag en op alle andere hogere hoogten op elk moment. Het team merkte ook op dat de minus -pineenconcentratie afhangt van de temperatuur op 80 meter, terwijl plus α-pineen dat niet doet. "De fotosynthetische activiteit van de vegetatie hangt af van de temperatuur en de opening van de huidmondjes. Het stimuleert dus de uitstoot van minus α-pineen, waaruit blijkt dat bladeren de belangrijkste bron van emissie van dit isomeer zijn, en dat de twee isomeren via verschillende wegen uit de bladeren worden vrijgemaakt, " zegt Zannoni, wie is de eerste auteur van een onderzoek dat onlangs in het wetenschappelijke tijdschrift is gepubliceerd? Communicatie Aarde &Milieu .

Termieten als onbekende bron van plus α-pineen in het bladerdak?

Tijdens het droge seizoen, de chirale verhouding van de twee vormen keert op 80 meter om. “Dit duidt op een sterke, niet-gekarakteriseerde bron van plus α-pineen in het bladerdak, " zegt Jonathan Williams, groepsleider bij het instituut in Mainz en laatste auteur van de studie. Aangezien de onderzoekers atmosferische putten konden uitsluiten, zoals de chiraal-selectieve afbraak van pineen door OH-radicalen en ozon of depositie op aerosolen, evenals de invloed van windrichting en zonlicht, in plaats daarvan vermoeden ze dat stress door insecten, zoals het eten van herbivoren en de uitstoot van termieten, verantwoordelijk is voor de hogere waarden van plus α-pineen. Om een ​​mogelijke impact van insecten te testen, voerden de onderzoekers aanvullende metingen uit boven termietennesten die bevestigden dat dergelijke emissies de chirale omgevingsratio van α-pineen kunnen omverwerpen. Aangezien de termietenpopulaties naar verwachting in de toekomst aanzienlijk zullen toenemen met aanhoudende ontbossing en klimaatopwarming, hun invloed moet in aanmerking worden genomen in bosemissiemodellen en bossignalering.

"We weten ook dat planten grote hoeveelheden plus α-pineen kunnen afgeven als ze gewond raken of worden gegeten, " Williams voegt toe. Dit wordt ondersteund door metingen van vluchtige verbindingen die verband houden met bladverwondingen die zelfs aan het licht brachten wanneer de herbivoren het meest actief waren. De atmosferische chemici Zannoni en Williams concluderen dat ze moeten heroverwegen hoe de bladerdek-emissies van vluchtige organische stoffen worden gesimuleerd, en rekening houden met het hele ecosysteem.