Des forêts telles que la forêt amazonienne émettent d'énormes quantités de composés organiques volatils biogéniques (COVB) dans l'atmosphère. Ces composés ont un impact sur les propriétés physiques et chimiques de l'atmosphère ainsi que sur notre climat. Les molécules réagissent rapidement avec les radicaux OH ambiants et l'ozone, influençant ainsi la capacité d'oxydation de l'atmosphère pour les polluants tels que le monoxyde de carbone et les gaz à effet de serre tels que le méthane. Par ailleurs, Les BVOC sont des précurseurs des aérosols organiques secondaires, qui affectent le bilan radiatif de la Terre.

De nombreux BVOC tels que le α-pinène sont chiraux. Cela signifie qu'ils existent sous deux formes d'image miroir non superposables, tout comme nos mains gauche et droite. Les scientifiques parlent d'énantiomères, ou formes plus et moins. Cependant, toutes les propriétés physiques telles que leur point d'ébullition, masse et leur vitesse de réaction avec les agents oxydants atmosphériques comme l'OH et l'ozone sont identiques.

Malgré la similitude chimique de ces paires chirales, les insectes et les plantes peuvent distinguer les formes énantiomériques des phéromones et des composés phytochimiques, bien que peu d'attention ait été accordée au rapport de mélange des deux formes séparées dans les forêts. Des mesures antérieures ont indiqué que le moins α-pinène était la molécule chirale dominante de la forêt tropicale. Des scientifiques de l'Institut de chimie Max Planck, l'Université Johannes Gutenberg de Mayence et du Brésil ont fait une découverte surprenante :depuis la tour de mesure de 325 mètres de haut dans la forêt amazonienne, ils ont pu montrer que le rapport des énantiomères -pinène varie dans la verticale d'un facteur dix. L'équipe autour de la chercheuse de Max Planck Nora Zannoni a également pu démontrer que les concentrations sont dépendantes de l'altitude et varient avec l'heure de la journée et en saison humide comme en saison sèche.

Alors que le plus-α-pinène domine à 40 mètres en tout temps et à 80 mètres la nuit, la forme moins prédomine à 80 mètres pendant la journée et à toutes les autres hauteurs plus élevées à tout moment. L'équipe a également observé que la concentration négative en α-pinène dépend de la température à 80 mètres, tandis que plus la concentration en α-pinène n'en dépend pas. "L'activité photosynthétique de la végétation dépend de la température et de l'ouverture des stomates. Elle entraîne ainsi les émissions de moins α-pinène, démontrant que les feuilles sont la principale source d'émission de cet isomère, et que les deux isomères sont libérés des feuilles par des voies différentes, " dit Zannoni, qui est le premier auteur d'une étude récemment publiée dans le magazine scientifique Communications Terre &Environnement .

Les termites comme source inconnue de plus α-pinène dans la canopée ?

Pendant la saison sèche, le rapport chiral des deux formes s'inverse à 80 mètres. "Cela indique une forte, source non caractérisée de plus α-pinène dans la canopée, " dit Jonathan Williams, chef de groupe à l'institut de Mayence et dernier auteur de l'étude. Étant donné que les chercheurs ont pu exclure les puits atmosphériques tels que la dégradation sélective chirale du pinène par les radicaux OH et l'ozone ou le dépôt sur les aérosols ainsi que l'influence de la direction du vent et de la lumière du soleil, ils soupçonnent plutôt que les stress des insectes tels que l'alimentation des herbivores et les émissions de termites sont responsables des valeurs plus élevées de α-pinène. Afin de tester un impact possible des insectes, les chercheurs ont effectué des mesures supplémentaires au-dessus des termitières qui ont confirmé que de telles émissions peuvent renverser le rapport chiral ambiant du -pinène. Comme les populations de termites devraient augmenter considérablement à l'avenir avec la poursuite de la déforestation et du réchauffement climatique, leur influence doit être prise en compte dans les modèles d'émissions forestières et la signalisation forestière.

"Nous savons également que les plantes peuvent libérer de grandes quantités de plus α-pinène lorsqu'elles sont blessées ou mangées, " ajoute Williams. Ceci est corroboré par les mesures des composés volatils associés aux blessures des feuilles qui ont même révélé quand les herbivores étaient les plus actifs. Les chimistes atmosphériques Zannoni et Williams concluent qu'ils doivent repenser la façon dont les émissions de composés organiques volatils sont simulées, et prendre en compte l'ensemble de l'écosystème.