Skove som Amazonas regnskoven udsender enorme mængder af biogene flygtige organiske forbindelser (BVOC) til atmosfæren. Disse forbindelser påvirker atmosfærens fysiske og kemiske egenskaber og også vores klima. Molekylerne reagerer hurtigt med omgivende OH-radikaler og ozon og påvirker derved atmosfærens oxidationskapacitet for forurenende stoffer som kulilte og drivhusgasser som metan. Desuden er BVOC forløbere for sekundære organiske aerosoler, som påvirker Jordens strålingsbudget. Mange BVOC'er såsom a-pinen er chirale. Det betyder, at de findes i to ikke-overlejrede spejlbilleder ligesom vores venstre og højre hånd. Forskere taler om enantiomerer eller plus- og minusformer. Men alle fysiske egenskaber såsom deres kogepunkt, masse og deres reaktionshastighed med atmosfæriske oxidationsmidler som OH og ozon er identiske.
På trods af den kemiske lighed mellem disse chirale par, kan insekter og planter skelne mellem enantiomere former af feromoner og fytokemikalier, selvom der kun har været lidt opmærksomhed på blandingsforholdet mellem de to adskilte former i skove. Tidligere målinger rapporterede, at minus α-pinen var det dominerende chirale molekyle i den tropiske skov. Forskere fra Max Planck Institute for Chemistry, Johannes Gutenberg-Universitetet i Mainz og fra Brasilien har nu gjort en overraskende opdagelse: Fra det 325 meter høje måletårn i Amazonas regnskoven var de i stand til at vise, at forholdet mellem α -pinen-enantiomerer varierer i lodret med en faktor på ti. Holdet omkring Max Planck-forskeren Nora Zannoni var også i stand til at påvise, at koncentrationerne er højdeafhængige og varierer med tidspunktet på dagen og i både våde og tørre årstider.
Mens plus-α-pinen dominerer på 40 meter når som helst og på 80 meter om natten, dominerer minusformen på 80 meter om dagen og i alle andre højere højder når som helst. Holdet observerede også, at minus α-pinen koncentrationen afhænger af temperaturen ved 80 meter, mens plus α-pinen ikke gør det. "Den fotosyntetiske aktivitet af vegetationen afhænger af temperatur og stomatal åbning. Den driver således emissionerne af minus α-pinen, hvilket viser, at blade er hovedkilden til emission af denne isomer, og at de to isomerer frigives fra blade gennem forskellige veje., " siger Zannoni, der er førsteforfatter til en undersøgelse, der for nylig blev offentliggjort i videnskabsmagasinet Communications Earth & Environment.
Termitter som ukendt kilde til plus α-pinen i baldakinen?
I den tørre sæson vender det chirale forhold mellem de to former ved 80 meter. "Dette indikerer en stærk, ukarakteriseret kilde til plus α-pinen i baldakinen," siger Jonathan Williams, gruppeleder ved instituttet i Mainz og sidste forfatter til undersøgelsen. Da forskerne kunne
udelukker atmosfæriske dræn såsom chiral-selektiv nedbrydning af pinen af OH-radikaler og ozon eller aflejring på aerosoler samt indflydelsen af vindretning og sollys, de har i stedet mistanke om, at insektpåvirkninger såsom planteædere, der spiser og termitter emissioner er ansvarlige for de plus α-pinen højere værdier. For at teste en mulig påvirkning af insekter udførte forskerne yderligere målinger over termitreder, som bekræftede, at sådanne emissioner kan vælte det omgivende chirale forhold mellem α-pinen. Da termitpopulationer forventes at stige betydeligt i fremtiden med fortsat skovrydning og klimaopvarmning, skal deres indflydelse overvejes i skovemissionsmodeller og skovsignalering.
"Vi ved også, at planter kan frigive store mængder plus α-pinen, når de bliver skadet eller spist," tilføjer Williams. Dette understøttes af målinger af flygtige forbindelser forbundet med bladsår, der endda afslørede, hvornår planteæderne var mest aktive. De atmosfæriske kemikere Zannoni og Williams konkluderer, at de er nødt til at genoverveje, hvordan baldakinemissioner af flygtige organiske forbindelser simuleres, og tage hele økosystemet i betragtning.
Undersøgelsen blev medfinansieret af H2020-projektet "ULTRACHIRAL" i Den Europæiske Union.
