Халықаралық экологтар зерттеуі өсімдіктердің тамыр жүйесін айналып өтіп, атмосфералық шаңнан минералды заттарды сіңіре алатынын анықтады. Жапырақтар органикалық қышқылдар бөледі, олар шаңның қатты бөлшектерін ерітіп, темір, фосфор және мыс сияқты элементтердің өсімдікке енуіне ықпал етеді. Математикалық модельдеу бұл ауа арқылы сіңіру жолы тропикалық және құрғақ экожүйелерде қоректік заттарға деген сұраныстың 17%-ына дейін қамтамасыз ететінін көрсетті.

Дәстүрлі көзқарастар мен жаңа деректер

Классикалық ботаника топырақты құрлықтағы өсімдіктер үшін минералды қоректенудің негізгі көзі деп санады. Атмосфералық шаң мұхиттар үшін тыңайтқыш ретінде белгілі, бірақ құрлықта оның рөлі ұзақ уақыт бойы шамалы деп есептеліп, топырақты мыңдаған жылдар бойы баяу байытуға ғана қатысты деп қарастырылды. Жапырақ арқылы заттардың тікелей сіңуі табиғатта нашар зерттелді, себебі жаңа шаң мен ескі топырақ қорларын ажырату қиын болды.

Эксперименттік зерттеулер

Израильдегі Иудея тауларында үш айлық далалық тәжірибе барысында жергілікті үш бұта түрінің айналасына қорғаныс тосқауылдары орнатылып, жасанды шаңды дауылдар жасалды. Тыңайтқыш ретінде Этна жанартауының сирек кездесетін элементтерге бай шаңы қолданылды, бұл оны химиялық маркер ретінде пайдалануға мүмкіндік берді. Бір топ өсімдіктерге шаң жапырақтарына себілді, екіншісіне — тамырына. Үш айдан кейін шаң қалдықтары жуылып, өсімдік тіндері қышқылда ерітіліп, металдардың концентрациясы масс-спектрометрия арқылы анықталды.

Нәтижелер мен модельдеу

Далалық сынақтар жапырақ арқылы тікелей сіңіруді растады: жапырағына шаң түскен бұталарда темірдің мөлшері төрт есе, никель — 3,3 есе, марганец пен мыс — 1,5–2 есе артты. Тамыр арқылы қоректенген өсімдіктерде бұл көрсеткіштер өзгерген жоқ. Жуынды талдауы жапырақтардың алма және лимон қышқылдарымен (pH шамамен 6) жабылғанын көрсетті, бұл қатты минералдардың еруіне ықпал етеді. Жергілікті сілтілі топырақта (pH 7,85) бұл элементтер ерімейтін тұнбаға түсіп, тамырлар үшін қолжетімсіз болады. Өсімдік өркендеріндегі сирек элементтердің химиялық профилі сицилиялық жанартаулық шаң құрамымен сәйкес келді, бұл металдардың ауа арқылы түскенін растады.

Далалық деректер негізінде жапырақтың бір шаң бөлшегінен сіңіре алатын минералдар үлесі — сіңіру коэффициенті есептелді. Бұл көрсеткіш жаһандық деңгейде шаң тасымалы, химиялық құрамы және топырақ тозуының ғаламдық карталары туралы спутниктік деректерді біріктіретін геокеңістіктік модельдеу арқылы масштабталды. Компьютерлік алгоритм әлем ормандары үшін ауа арқылы қоректенудің үлесін анықтады.

Экожүйелер үшін маңызы

Жаһандық модель бұл механизмнің топырағы кедей экожүйелер үшін аса маңызды екенін көрсетті. Шығыс Амазонияның тропикалық ормандарында, топырақ мол жауын-шашыннан тозған кезде, ағаштар жылдық фосфор нормасының 12%-ына дейін Сахарадан желмен келген атмосфералық шаңнан алады. АҚШ-тың батыс штаттарында жапырақтар қажетті темірдің 17%-ына дейін ауадан сіңіреді. Жерорта теңізінде күшті шаңды дауыл күндері ауа арқылы қоректену тамыр арқылы қоректенуден ондаған есе артық болуы мүмкін.

Болашағы және климаттық модельдерге әсері

Жапырақ арқылы сіңіру өсімдіктерге топырақта қолжетімсіз болып қалғанға дейін жетіспейтін элементтерді алуға мүмкіндік береді. Шөлдердің ұлғаюы мен климаттың өзгеруіне байланысты жел ағындарының өзгеруі атмосфералық шаңның экожүйелерді қолдаудағы рөлін арттырады. Қазіргі климаттық модельдерге ағаштардың тәжін тек көмірқышқыл газын сіңіруші ретінде ғана емес, атмосферадан минералды тыңайтқыштарды белсенді сүзгі ретінде де ескеру ұсынылады.