Le foreste come la foresta pluviale amazzonica emettono nell'atmosfera enormi quantità di composti organici volatili biogenici (BVOC). Questi composti influiscono sulle proprietà fisiche e chimiche dell'atmosfera e anche sul nostro clima. Le molecole reagiscono rapidamente con i radicali OH ambientali e l'ozono, influenzando così la capacità di ossidazione dell'atmosfera per inquinanti come monossido di carbonio e gas serra come il metano. Per di più, I BVOC sono precursori di aerosol organici secondari, che influenzano il bilancio radiativo della Terra.

Molti BVOC come l'α-pinene sono chirali. Ciò significa che esistono in due forme di immagine speculare non sovrapponibili proprio come le nostre mani sinistra e destra. Gli scienziati parlano di enantiomeri, o forme più e meno. Però, tutte le proprietà fisiche come il loro punto di ebollizione, massa e la loro velocità di reazione con agenti ossidanti atmosferici come OH e ozono sono identici.

Nonostante la somiglianza chimica di queste coppie chirali, insetti e piante possono distinguere forme enantiomeriche di feromoni e sostanze fitochimiche, anche se poca attenzione è stata prestata al rapporto di mescolanza delle due forme separate nelle foreste. Precedenti misurazioni hanno riportato che meno α-pinene è la molecola chirale dominante della foresta tropicale. Scienziati del Max Planck Institute for Chemistry, la Johannes Gutenberg-University Mainz e dal Brasile hanno fatto una scoperta sorprendente:dalla torre di misurazione alta 325 metri nella foresta pluviale amazzonica, sono stati in grado di dimostrare che il rapporto degli enantiomeri α-pinene varia in verticale di un fattore dieci. Il team attorno al ricercatore Max Planck Nora Zannoni è stato anche in grado di dimostrare che le concentrazioni dipendono dall'altitudine e variano con l'ora del giorno e sia nella stagione umida che in quella secca.

Mentre il plus-α-pinene domina a 40 metri in qualsiasi momento e a 80 metri durante la notte, la forma meno predomina a 80 metri durante il giorno ea tutte le altre altezze più elevate in qualsiasi momento. Il team ha anche osservato che la concentrazione di meno α-pinene dipende dalla temperatura a 80 metri, mentre più α-pinene no. "L'attività fotosintetica della vegetazione dipende dalla temperatura e dall'apertura degli stomi. Quindi guida le emissioni di meno α-pinene, dimostrando che le foglie sono la principale fonte di emissione di questo isomero, e che i due isomeri vengono rilasciati dalle foglie attraverso percorsi diversi, "dice Zannoni, chi è il primo autore di uno studio recentemente pubblicato sulla rivista scientifica Comunicazioni Terra &Ambiente .

Termiti come fonte sconosciuta di più α-pinene nella chioma?

Durante la stagione secca, il rapporto chirale delle due forme si inverte a 80 metri. "Questo indica un forte, fonte insolita di più α-pinene nella chioma, "dice Jonathan Williams, capogruppo presso l'istituto di Magonza e ultimo autore dello studio. Poiché i ricercatori potrebbero escludere pozzi atmosferici come la degradazione chirale-selettiva del pinene da parte dei radicali OH e dell'ozono o la deposizione su aerosol, nonché l'influenza della direzione del vento e della luce solare, sospettano invece che gli stress degli insetti come l'alimentazione degli erbivori e le emissioni di termiti siano responsabili dei valori più alti di α-pinene. Per testare un possibile impatto degli insetti, i ricercatori hanno condotto ulteriori misurazioni sopra i nidi di termiti che hanno confermato che tali emissioni possono ribaltare il rapporto chirale ambientale dell'α-pinene. Poiché si prevede che le popolazioni di termiti aumenteranno in modo significativo in futuro con la continua deforestazione e il riscaldamento climatico, la loro influenza deve essere considerata nei modelli di emissione forestale e nella segnalazione forestale.

"Sappiamo anche che le piante possono rilasciare grandi quantità di più α-pinene quando vengono ferite o mangiate, " aggiunge Williams. Ciò è supportato da misurazioni di composti volatili associati a lesioni fogliari che hanno rivelato anche quando gli erbivori erano più attivi. I chimici atmosferici Zannoni e Williams concludono che devono ripensare a come vengono simulate le emissioni di composti organici volatili dalla chioma, e prendere in considerazione l'intero ecosistema.