当空气中弥漫着野火烟雾时，医生敦促人们待在室内，以避免吸入有害颗粒和气体。但是，对于无法逃离烟雾的树木和其他植物来说，会发生什么呢？
事实证明，它们的反应有点像我们：一些树木基本上会关闭它们的“门窗”并屏住呼吸。
作为大气和化学科学家，我们研究野火烟雾和其他污染物的空气质量和生态影响。在一项研究中，最初完全是偶然的，当时烟雾淹没了我们在科罗拉多州的研究地点，我们得以实时观察活松树的叶子是如何反应的。
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植物如何呼吸
植物叶子表面有称为气孔的孔隙。这些孔隙很像我们的嘴巴，只不过我们吸入氧气并呼出二氧化碳，而植物吸入二氧化碳并呼出氧气。
人类和植物都会吸入周围空气中的其他化学物质，并呼出体内产生的化学物质——有些人呼出咖啡味，有些树木呼出松树气味。
然而，与人类不同，叶子同时进行呼吸，不断地吸入和释放大气气体。
来自一个多世纪研究的线索
在 20 世纪初期，研究重污染地区树木的科学家发现，长期暴露于燃煤污染的树木的叶子气孔被黑色颗粒堵塞，植物通过这些气孔呼吸。他们怀疑这些颗粒中的物质部分是由树木产生的，但由于当时缺乏可用的仪器，因此从未探索过这些颗粒的化学成分，也未探索过对植物光合作用的影响。
大多数关于野火烟雾影响的现代研究都集中在农作物上，并且结果存在冲突。
例如，一项针对加利福尼亚州多个农作物和湿地点的研究表明，烟雾以某种方式散射光线，使植物在光合作用和生长方面更有效率。然而，一项在实验室中进行的植物暴露于人造烟雾的研究发现，植物的生产力在烟雾暴露期间和之后均下降——尽管这些植物在几个小时后确实恢复了。
还有其他线索表明野火烟雾会对植物产生负面影响。您甚至可能尝过一种：当葡萄暴露在烟雾中时，它们的葡萄酒可能会被污染。
是什么让烟雾具有毒性，即使远离火源
当野火烟雾长距离传播时，烟雾会在阳光下“烹饪”并发生化学变化。
混合挥发性有机化合物、氮氧化物和阳光会产生地面臭氧，这可能会导致人类呼吸问题。它还会通过降解叶片表面、氧化植物组织和减缓光合作用来损害植物。
虽然科学家通常认为城市地区是影响顺风向农作物的大量臭氧来源，但野火烟雾是一个新出现的担忧。包括氮氧化物在内的其他化合物也可能损害植物并降低光合作用。
总而言之，研究表明野火烟雾会与植物相互作用，但方式尚不清楚。缺乏研究的原因是，研究野外活植物叶片上的烟雾影响非常困难：野火难以预测，并且在烟雾弥漫的条件下可能不安全。
意外的研究——在野火之中
我们最初的目的不是研究植物对野火烟雾的反应。相反，我们试图了解植物如何排放挥发性有机化合物——这些化学物质使森林闻起来像森林，但也影响空气质量，甚至可以改变云层。
2020年秋季是美国西部野火肆虐的糟糕季节，浓烟穿过我们在科罗拉多州落基山脉工作的一个野外研究地点。
在浓烟弥漫的第一个早晨，我们进行了常规测试，以测量黄松叶片水平的光合作用。我们惊讶地发现，树木的气孔完全关闭，光合作用几乎为零。
我们还测量了叶片排放的通常的挥发性有机化合物，发现读数非常低。这意味着叶片没有“呼吸”——它们没有吸入生长所需的二氧化碳，也没有呼出它们通常释放的化学物质。
有了这些意想不到的结果，我们决定尝试强制光合作用，看看是否可以将叶片“除颤”回正常节律。通过改变叶片的温度和湿度，我们清除了叶片的“气道”，并看到光合作用突然改善，挥发性有机化合物也爆发出来。
我们数月的数据告诉我们，一些植物通过关闭它们与外界空气的交换来应对严重的野火烟雾。它们实际上是在屏住呼吸，但这发生在它们暴露于烟雾之后。
我们假设有几个过程可能导致叶片关闭气孔：烟雾颗粒可能会覆盖叶片，形成一层阻止气孔张开的层。烟雾也可能进入叶片并堵塞气孔，使其保持粘性。或者叶片可能会对烟雾的最初迹象做出物理反应，并在情况变得最糟糕之前关闭气孔。
这很可能是这些反应和其他反应的组合。
长期影响仍然未知
野火烟雾的影响究竟会持续多久，以及反复发生的烟雾事件将如何长期影响植物（包括树木和农作物），目前尚无定论。
本文最初发表于The Conversation。阅读原文。