A biogén eredetű illékony szerves vegyületek (BVOC) és az ózon szerepe a növényfenológiában

Abstract

A növényfenológia a szárazföldi vegetáció éves ismétlődő fejlődési fázisaival foglalkozó interdiszciplináris tudományterület. A fenológia fontos szerepet tölt be az ökoszisztémában, befolyásolja a talaj-növény rendszer szénmérlegét, szabályozza a biogeokémiai és biofizikai visszacsatolásokat, illetve magát az éghajlati rendszert is (Richardson et al., 2013). A növényzet fenológiai ciklusa szorosan összefügg az időjárással, leginkább a hőmérsékleten és a csapadékmennyiségen keresztül (Piao et al., 2019; Zhang et al., 2019), de más környezeti változókkal is összefüggésbe hozható (fotoperiódus, téli hőmérséklet, tápanyag-ellátottság). A növények életfolyamataik révén illékony szerves vegyületeket bocsátanak ki, ezeket együttesen BVOC-nak nevezzük (biogenic volatile organic compounds, magyarul biogén eredetű illékony szerves vegyületek). A BVOC-ok egyfajta szabályozó vegyületek, ezekkel kommunikálnak egymás között a növények, szabályozzák a gyümölcsérést és védekeznek a kártevők ellen. Emellett a BVOC-ok a légköri folyamatokban is részt vesznek, befolyásolják a csapadékképződést, a légkörben zajló kémiai folyamatokat, és szerepük van a szén globális körforgásában. A közepes szélességeken a növényzet életciklusa és a BVOC kibocsátás szorosan összefügg, ezért a BVOC kibocsátás a fenológiával együtt értelmezhető. A globális éghajlatváltozás a növényzet aktív életciklusát is megbolygatja, aminek befolyása van az ökológiai folyamatokra, a mezőgazdaságra, erdészetre, emberi egészségre és a gazdaságra is. A változó fenológia hatással van a BVOC kibocsátásra, ami az éghajlati rendszerben lévő kölcsönhatások miatt vissza is hathat az időjárásra, és ezen keresztül a fenológiai ciklusra. Emiatt fontos, hogy a BVOC-ok eredetét, éghajlati rendszerben betöltött szerepét megértsük. Tanulmányunkban áttekintjük a BVOC-ok forrását, szerepüket a Föld rendszerében, azon belül is a bioszférában és a légkörben. Összefoglaljuk a BVOC-ok gáz fázisának a kémiáját, részletezzük az oxidációját a légkörben, a BVOC kibocsátás összefüggését a szén-dioxid- és a troposzférikus ózon koncentrációjával. Majd néhány tanulmány és mérés eredményét ismertetjük, amelyek a földhasználatbeli változás következményeit vizsgálják. Kitérünk az éghajlatváltozás hatására és a várható kölcsönhatásokra, visszacsatolásokra. Jelen munka abból a célból született meg, hogy legyen egy összefoglaló a BVOC vegyületekről, amelyek több tudományterületen is (levegőkémia és fizika, biológia, ökológia) jelentős szerepet töltenek be; ezt sematikusan az 1. ábra foglalja össze. Mivel a természetben sincsenek éles határok a tudományágak között, így a cél egy olyan anyag megírása volt, amely igyekszik minél alaposabban összeszedni az ismereteket, különös hangsúlyt fektetve a BVOC-ok szerepére a légkörben.