Det er allment kjent at forurensning har skadet ozonlaget rundt jorda. Ozonlaget er viktig for å beskytte livet mot skadelige UV-stråler fra sola. Det er derimot mindre kjent at forurensning fører til for mye ozon på bakken.
– For mye ozon på bakken er ikke bra. Det kan skade vegetasjonen på jorda. Konsentrasjonen av ozon på bakken er mer enn doblet på 150 år, forteller professor Frode Stordal på Institutt for geofag ved UiO.
Konsekvensen er alarmerende. Allerede i 2010 slo internasjonale forskere fast at ozonet på bakkenivå reduserte produksjonen av hvete med 7 til 12 prosent, soyabønner med 6 til 16 prosent, ris med 3 til 4 prosent og mais med 3 til 5 prosent. I 2004 publiserte forskere ved Göteborgs universitet en artikkel der de slo fast at ozonforurensning reduserte potetavlingene med så mye som 20 prosent – altå en femtedel. I en vitenskapelig artikkel i 2018 slo svenske og andre europeiske forskere fast at ozon på bakken ødelegger nesten 10 prosent av hveteproduksjonen på den nordlige halvkulen.
Nå frykter forskere at ozonlaget langs bakken kan gjøre enda mer skade i arktiske strøk. Plantefysiologer og atmosfærefysikere ved Universitetet i Oslo har derfor gått sammen om å finne ut av dette.
Mer ozon med eksos
For å skjønne forskningen deres, må vi sveipe innom hvorfor ozonmengden har økt på bakken og hvorfor det kan skade vegetasjonen.
Ozon består av oksygenatomer, akkurat som det oksygenet du puster inn. Mens de livgivende oksygenmolekylene i luften består av to oksygenatomer (O2), består ozon av tre oksygenatomer (O3). Nyansen høres kanskje liten ut, men utgjør en dramatisk forskjell. Ozon er den luftforurensningen som kan gjøre mest skade på levende organismer.
Ozon dannes indirekte av det moderne livet vårt. Syndebukken er forbrenningsovner og forbrenningsmotorer. De mest kjente hverdagseksemplene er eksosen fra bil, skip og fly. Når forbrenningen skjer ved høye temperaturer, reagerer de to viktigste bestanddelene i luften, oksygen og nitrogen, med hverandre. Da dannes det såkalte NOX-gasser. Dette er gassene nitrogenmonoksid (NO) og nitrogendioksid (NO2). NOX-gassene er katalysatorer. Katalysatorer setter fortgang i kjemiske reaksjoner. NOX-gassene har dessverre den uheldige egenskapen at de hjelper karbonmonoksid (CO), metan (CH4) og flyktige, organiske forbindelser (VOC) med å produsere ozon. Dette skjer bare på dagtid. Forklaringen er at den kjemiske reaksjonen også må ha drahjelp av UV-strålingen fra sola.
Konsentrasjonen av ozon er størst på dagtid. Utover natten synker den. Forklaringen er at ozon bare kan dannes i dagslys og brytes ned når den treffer planter og andre ting. Når sola står opp, er konsentrasjonen lavest. Så øker nivået igjen i løpet av dagen.
NOX-gassene kan riktignok også dannes på helt naturlig vis. Et eksempel er fra lyn, men det er den menneskeskapte forurensningen som forklarer den store økningen av ozon på bakken.
– Ozonlaget på bakken er som et snikende ullteppe, forteller Frode Stordal.
Slik skader ozon planter
Du lurer kanskje på hvorfor ozon skader planter? Akkurat som oss mennesker, puster også bladene. Det skjer som en del av den kjente fotosyntesen. Takket være klorofyllet, kan planter omdanne sollys, karbondioksid (CO2) og vann (H2O) til glukose (C6H12O6) og oksygen (O2). Glukose er den energien plantene trenger for å overleve. Oksygenet er avfallsstoffet.
For å kunne ta imot karbondioksid og vanndamp og samtidig sende ut oksygen, har bladene mikrosmå porer, også kalt spalteåpninger. Skadene skjer når ozonet trenger gjennom disse porene.
Plantene har en elegant mulighet til å forsvare seg mot ozonfaren. Forsvarsvåpenet er antioksidanter. De nøytraliserer ozon.
– Forsvarsnivået varierer fra plante til plante. Hvis planten har mye antioksidanter, behøver ikke ozonet gjøre så stor skade. Selv om ozonet ikke kommer inn i selve cellene, gjør det skade mellom cellene. Uheldigvis reagerer ozon svært lett med andre stoffer. Da dannes det nye kjemiske forbindelser som trenger videre inn i cellen og skader dem innenfra, påpeker forsker Ane Vollsnes på UiOs Institutt for biovitenskap.
Vil du ha flere forskningsnyheter om realfag og teknologi: Følg Titan.uio.no på Facebook eller abonner på nyhetsbrevet vårt
Kan være verre i Arktis
Og det er nå vi kommer til det store poenget. Ved ekvator er dagen tolv timer lang. I nordområdene kan det være lyst døgnet rundt.
– Den tiden som ozonet har mulighet til å trenge inn i plantene, varer derfor mye lenger i arktiske strøk enn lenger sør. Selv om konsentrasjonen av ozon er større rundt Middelhavet enn i Norge, kan det likevel tenkes at plantene i Norge blir mer utsatt. Det er ikke sikkert at plantene rekker å ta seg inn igjen før neste dag. Vi må undersøke om porene i plantene er åpne store deler av døgnet i de nordlige områdene. Det kan likevel også tenkes at plantene har en døgnrytme, tross manglende netter. Vi vet ikke nok. Dette må undersøkes nærmere, sier Vollsnes.
Hun har gjennomført forsøk med en type kløver som ble mer skadet av ozon hvis nettene var lyse. Kløveren fikk synlige skader. Bladene ble fulle av prikker. Disse prikkene er dødt vev.
Skader planter med vilje
Testingen skjer i fytotronen i kjelleren i Biologibygningen på Blindern. Fytotronen er et avansert anlegg der forskerne kan dyrke planter og teste hva som skjer med dem under ulike klimatiske forhold.
I brorparten av de 16 vekstrommene i fytotronen kan forskerne styre temperatur, nedbør, lysmengde og lengden på natt og dag. For å sjekke hvordan plantene reagerer på ozon, kan forskerne ha identisk klima i alle rommene mens de varierer mengden ozon. Slike forsøk er ikke mulig å gjennomføre i drivhus. Da er de prisgitt hvordan været er når forsøket gjennomføres.
– I fytotronen kan vi manipulere én og én faktor om gangen for å se hvilken effekt den enkelte har.
Dette er første gang noen undersøker hva daglengden har å si for ozonforurensningen av planter nordpå.
Uheldigvis er det en fare for at mengden ozon vil øke i Norge og i arktiske strøk. Forklaringen er oljeproduksjonen i Barentshavet og den forventet økte skipstrafikken til Asia, langs norskekysten og Sibir, når isen trekker seg tilbake.
Tester dyrkede planter
Ane Vollsnes påpeker at det heller ikke er undersøkt hvordan ozon påvirker landbruket i Norge, som produksjonen av hvete og havre. I første runde skal de undersøke hvordan ulike typer kløver og timotei, som brukes som dyrefôr til kyr og sauer, blir skadet av ozonforurensningen. De kan allerede slå fast at kløver og timotei er sårbare for ozon. Spørsmålet er hvor mye.
–Her snakker vi om store mulige, men skjulte tap, forteller Vollsnes.
Poenget hennes er å finne frem til de sortene som tåler ozonforurensningen best. Her har hun et samarbeid med Finnmark landsbruksrådgivning. Tanken er å bruke dem til å videreformidle resultatene til bøndene i nord.
Mer ozon fra Asia
Resultatene fra fytotronen skal også brukes i en klimamodell for å kunne beskrive sammenhengen mellom ozon og klimaendringer enda mer presist.
Selv om Europa og USA er blitt flinkere til å redusere utslipp fra forbrenningsovner og forbrenningsmotorer, står det dårligere til i Asia. Der øker ozonforurensningen fortsatt.
– Det er der befolkningsveksten er størst og levestandarden øker mest. Det skjer samtidig som behovet for mat øker. Det er en uheldig kombinasjon. Mer ozon går ut over matproduksjonen, fastslår Vollsnes.
I India og Kina er det allerede påvist at ozon svekker produksjonen av både ris og soya.
Uheldigvis bryr ikke luften seg om landegrensene. Ozonet fraktes med de sterke vestavindene rundt den nordlige halvkulen. Først mot USA og deretter mot Europa.
– Spørsmålet er om vi når et terskelnivå eller om det blir dramatisk verre, avslutter Frode Stordal.
Artikkelen ble først publisert i Apollon
