Frode Stordal et Ane Vollsnes étudient comment les plantes sont endommagées par l'ozone. Cela se fait dans le phytotron, une installation avancée où il est possible de tester ce qui arrive aux plantes dans différentes conditions climatiques. Crédits :Yngve Vogt
Il est généralement connu que la pollution a endommagé la couche d'ozone autour de la Terre. La couche d'ozone est importante pour protéger la vie des rayons UV nocifs du soleil. Cependant, le fait que la pollution entraîne trop d'ozone au niveau du sol est moins connu.
« Trop d'ozone au niveau du sol n'est pas bon. Cela peut endommager la végétation sur Terre. La concentration d'ozone au niveau du sol a plus que doublé en 150 ans, " déclare le professeur Frode Stordal du département de géosciences de l'UiO.
Les conséquences sont alarmantes. Dès 2010, des chercheurs internationaux ont déterminé que l'ozone au niveau du sol réduisait la production de blé de sept à douze pour cent, le soja de six à seize pour cent, riz de trois à quatre pour cent, et le maïs de trois à cinq pour cent. En 2004, des chercheurs de l'Université de Göteborg ont publié un article dans lequel ils affirmaient que la pollution par l'ozone réduisait les récoltes de pommes de terre jusqu'à vingt pour cent. Dans un article scientifique en 2018, Des chercheurs suédois et européens ont déterminé que l'ozone au niveau du sol détruit près de dix pour cent de la production de blé dans l'hémisphère nord.
Aujourd'hui, les scientifiques craignent que la couche d'ozone au sol ne fasse encore plus de dégâts dans les régions arctiques. Les physiologistes des plantes et les physiciens de l'atmosphère de l'Université d'Oslo ont donc uni leurs forces pour effectuer cette recherche.
Plus d'ozone avec les gaz d'échappement
Pour comprendre leurs recherches, nous devons examiner brièvement pourquoi l'ozone a augmenté au niveau du sol et pourquoi il endommage la végétation.
L'ozone est composé d'atomes d'oxygène, tout comme l'oxygène que nous respirons. Alors que les molécules d'oxygène qui donnent la vie dans l'air se composent de deux atomes d'oxygène (O
L'ozone se forme indirectement en raison de notre mode de vie moderne. Les coupables sont les fours à combustion et les moteurs à combustion interne. Le plus connu, des exemples quotidiens sont les gaz d'échappement des voitures, navires et avions. Lorsque la combustion se produit à des températures élevées, les deux principaux composants de l'air, à savoir l'oxygène et l'azote, réagir les uns avec les autres. Les gaz dits NOx se forment. Ce sont les gaz monoxyde d'azote (NO) et dioxyde d'azote (NO
La concentration d'ozone est à son maximum pendant la journée. Au cours de la nuit, ça tombe. La raison en est que l'ozone ne peut se former qu'à la lumière du jour et se décompose lorsqu'il frappe les plantes et d'autres choses. Quand le soleil se lève, la concentration est au plus bas. Le niveau augmente ensuite à nouveau au cours de la journée.
Les gaz NOX peuvent également se former de manière totalement naturelle. La foudre en est un exemple, mais c'est la pollution d'origine humaine qui est à l'origine de l'énorme augmentation de l'ozone au niveau du sol.
"La couche d'ozone au niveau du sol est un problème qui s'est faufilé chez nous, " dit Frode Stordal.
Comment l'ozone endommage-t-il les plantes ?
On peut se demander comment l'ozone endommage les plantes. Tout comme nous les humains, les feuilles respirent aussi. Cela se produit dans le cadre du processus bien connu de la photosynthèse. Grâce à la chlorophylle, les plantes peuvent convertir la lumière du soleil, dioxyde de carbone (CO
Ce trèfle a été soumis à l'ozone pendant aussi peu que trois périodes de six heures. C'était suffisant pour qu'il obtienne des taches visibles. Ces points sont des tissus morts. Crédits :Yngve Vogt
Pour recevoir du dioxyde de carbone et émettre en même temps de l'oxygène et de la vapeur d'eau, les feuilles ont de minuscules pores, qui sont appelés stomates. Les dommages se produisent lorsque l'ozone pénètre à travers ces pores.
Les plantes disposent d'un moyen élégant de se défendre contre le danger de l'ozone. L'arme de défense, ce sont les antioxydants. Ils neutralisent l'ozone.
"Le niveau de défense varie d'une plante à l'autre. Si la plante a beaucoup d'antioxydants, l'ozone n'a pas besoin de faire autant de dégâts. Bien que l'ozone ne pénètre pas dans les cellules elles-mêmes, cela cause des dommages entre les cellules. Malheureusement, l'ozone réagit très facilement avec d'autres éléments. De nouveaux composés chimiques se forment qui pénètrent davantage dans la cellule et les endommagent de l'intérieur, " explique la chercheuse Ane Vollsnes au Département des Biosciences de l'Université d'Oslo.
Peut-être pire dans l'Arctique
Et nous arrivons maintenant à l'essentiel. A l'équateur, les journées durent 12 heures. Dans les régions du nord, il peut être léger 24 heures sur 24.
"Le temps que l'ozone ait la possibilité de pénétrer les plantes, Donc, dure beaucoup plus longtemps dans
les régions arctiques que plus au sud. Bien que la concentration d'ozone soit plus importante autour de la Méditerranée qu'en Norvège, les plantes en Norvège sont peut-être encore plus vulnérables. Les plantes peuvent ne pas être en mesure de récupérer avant le lendemain. Nous devons rechercher si les pores des plantes sont ouverts pendant une grande partie de la journée dans les régions nordiques. Cependant, il est également concevable que les plantes aient un rythme circadien, malgré le manque de nuits. Nous ne savons pas assez. Cela doit être étudié plus avant, " dit Ane Vollsnes.
Vollsnes a réalisé des expériences avec un type de trèfle plus endommagé par l'ozone lorsque les nuits étaient claires. Le trèfle a subi des dommages visibles. Les feuilles étaient pleines de points. Ces points sont des tissus morts.
Attaque volontairement les plantes
Les tests ont lieu dans le phytotron au sous-sol du bâtiment de biologie à Blindern.
Le phytotron est une installation avancée où les scientifiques peuvent cultiver des plantes et tester ce qui leur arrive dans différentes conditions climatiques. Dans la majorité des seize chambres de croissance du phytotron, les chercheurs sont capables de contrôler la température, précipitation, la quantité de lumière et la durée de la nuit et du jour. Pour vérifier comment les plantes réagissent à l'ozone, les chercheurs sont capables d'avoir des climats identiques dans toutes les chambres, tout en faisant varier la quantité d'ozone. De telles expériences ne sont pas possibles dans des serres. Lorsque l'expérience est menée, il est alors à la merci de la météo.
« Dans le phytotron, nous pouvons manipuler un seul facteur à la fois pour voir l'effet qu'il a.
C'est la première fois que quelqu'un étudie comment la longueur du jour affecte la pollution par l'ozone des plantes dans le nord.
Ce trèfle n'a pas été soumis à une pollution supplémentaire à l'ozone. Ici les feuilles sont tout à fait normales. Crédits :Yngve Vogt
Malheureusement, il existe un danger que la quantité d'ozone augmente en Norvège et dans les régions arctiques. Cela est dû à la production de pétrole dans la mer de Barents et à l'augmentation prévue du trafic maritime vers l'Asie le long des côtes norvégiennes et de la Sibérie lorsque la glace se retirera.
Tester les plantes cultivées
Ane Vollsnes souligne que la façon dont l'ozone affecte l'agriculture en Norvège, comme la production de blé et d'avoine, n'a pas fait l'objet de recherches. Au premier tour, ils rechercheront comment différents types de trèfles et de fléole des prés, qui sont utilisés comme aliments pour animaux pour les vaches et les moutons, sont endommagés par la pollution à l'ozone. Ils peuvent déjà déterminer que le trèfle et la fléole sont vulnérables à l'ozone – la question est de savoir à quel point ils sont vulnérables.
"Nous parlons de grand possible, mais des pertes cachées, " dit Ane Vollsnes.
Son objectif est de trouver ceux qui résistent le mieux à la pollution par l'ozone. Ici, elle a
coopération avec le Conseil agricole du Finnmark. L'idée est de communiquer les résultats aux agriculteurs du Nord.
Plus d'ozone d'Asie
Les résultats du phytotron seront également utilisés dans un modèle climatique afin de décrire plus précisément la relation entre l'ozone et le changement climatique.
Bien que l'Europe et les États-Unis soient devenus meilleurs dans la réduction des émissions des fours à combustion et des moteurs à combustion interne, la situation est pire en Asie. Là, la pollution par l'ozone continue d'augmenter.
"C'est là que la croissance démographique est la plus forte et que le niveau de vie augmente le plus. Cela se produit en même temps que le besoin de nourriture augmente. C'est une combinaison malheureuse. Plus d'ozone affectera la production alimentaire, " déclare Ane Vollsnes.
En Inde et en Chine, Il a déjà été démontré que l'ozone réduit la production de riz et de soja.
Malheureusement, l'air ne se soucie pas des frontières. L'ozone est déplacé par les forts vents d'ouest autour de l'hémisphère nord – se déplaçant d'abord vers les États-Unis, puis vers l'Europe.
"La question est de savoir si nous atteindrons un seuil ou si cela va s'aggraver dramatiquement, " conclut Frode Stordal.
