Monoterpener frigörs i naturen och har skillnader i storleksordningar i sina biologiska aktiviteter och kemiska reaktiviteter. I tropiska skogar, dessa kemikalier kan vara en indikator på växtens svar på cellulär och ekosystemnivå på förhöjda temperaturer. Kredit:US Department of Energy
I tropikerna, skogar förbrukar stora mängder koldioxid genom fotosyntes. Förhöjda temperaturer hämmar absorptionen av koldioxid samtidigt som det främjar växter att avge den kemiska monoterpenen. Forskare fann att kemikalien kan användas för att mäta skogens temperatur. Varför? En monoterpen "termometer" ändras som svar på värme men inte tid eller rum.
En monoterpen "termometer" kan vara ett nytt verktyg i studier av uppvärmningens effekter på tropikerna och bortom. Specifikt, det kan ge insikter i tropisk biosfär-atmosfärs kolcykel-återkoppling. Detta arbete ger också möjligheter att utveckla en "termometer"-gen i jordbruksväxter. Genen kan fungera som en sensor för stress under torka och andra extremer.
Tropiska skogar hotas alltmer av ökade temperaturer som kan leda till oxidativ stress, men de fysiologiska mekanismer som växter använder för att klara av dessa förhållanden är fortfarande dåligt förstådda. I den här studien, forskare rapporterar upptäckten av en tropisk skog monoterpen "termometer". Sammansättningen av monoterpenemissioner ändras som en funktion av temperaturen. Teamet fann en hög temperaturkänslighet för sammansättningen av tropiska löv monoterpenemissioner över ett brett spektrum av tidsmässiga (minuter till årstider) och rumsliga (blad till ekosystem) skalor. När monoterpenutsläppen ökade med temperaturen, sammansättningen förändrades. Högreaktiva monoterpener stod för en större del av totalen under hög temperaturpåkänning.
Detta resultat antyder en biologisk funktion av dessa mycket reaktiva monoterpener i tropikerna. Med tanke på deras höga reaktivitet mot både atmosfäriska och biologiska oxidanter, resultaten tyder på att monoterpener spelar viktiga roller i termotoleransen av fotosyntes genom att fungera som effektiva antioxidanter i växter och som effektiva atmosfäriska prekursorer för sekundära organiska aerosoler, vilket förbättrar ytkyla och vattenåtervinning. Således, monoterpenkomposition kan representera en ny känslig "termometer" för bladoxidativ stress och atmosfärisk reaktivitet. Därför, monoterpen kan bli ett nytt verktyg i framtida studier av uppvärmningseffekter på tropisk biosfär-atmosfärs kolcykelåterkoppling.