اوزون سطح زمین تهدیدی نامحسوس برای تنوع زیستی است
درختان تنومند معروف پارک ملی سکویا که ارتفاع آن‌ها به حدود ۹۰ متر می‌رسد، در ضلع غربی رشته‌کوه نوادا بر فراز سن‌واکین ولی در کالیفرنیا نشسته‌اند. امروزه آن‌ها به شکل بی‌سابقه‌ای مورد تهدید واقع شده‌اند؛ آتش قسمت اعظم جنگل را سوزنده است و برای اولین بار، حشرات در حال از بین بردن درختان سکویا هستند. همچنین تهدید نهفته‌تری برای این درختان باشکوه و اکوسیستم جنگلی که درختان بخشی از آن هستند، وجود دارد.
سطح اوزون در پارک سکویا و پارک ملی مجاور آن یعنی پارک ملی کینگز کنیون، به دلیل دودی که از سمت مناطق شهری و فعالیت‌های کشاورزی و صنعتی در سن‌واکین ولی می‌آید، بسیار بالا است. سطح دود در این مناطق گاهی به اندازه یا حتی بیشتر از مقداری است که در لس‌آنجلس وجود دارد.
اوزونی که در سطح زمین یا تروپوسفر وجود دارد، با تأثیر گذاشتن روی فرایندهای زیستی مختلف در سطح سلولی به درختان و گیاهان دیگر آسیب می‌زند. مطالعات نشان داده است سطوح بالای اوزون بر رشد گیاه، شادابی، فتوستز، توازن آب، فرایند گل‌دهی و توانایی گیاه در دفاع از خود تأثیر منفی دارد.
اخیرا توجه پژوهشگران به این موضوع جلب شده است که چگونه اثرات مخرب اوزون روی گیاهان می‌تواند به کل سیستم منتقل شود و روی تنوع زیستی اثر بگذارد و به حشرات، حیات وحش و حتی خاک آسیب وارد کند. این اثرات جانبی می‌تواند شامل کاهش مواد مغذی گیاهان و کاهش بوهایی شود که گرده‌افشانان را به سمت گیاه هدایت می‌کند.
تغییر زمان ریزش برگ، تأثیر روی کف جنگل و جوامع میکروبی که در آن زندگی می‌کنند، تأثیر بر سیستم ریشه گیاهان و درختان و میکروب‌ها، قارچ‌ها و ارگانیسم‌های دیگری که در آنجا زندگی می‌کنند و حتی کاهش برداشت محصولات غذایی اساسی مانند ذرت و گندم از دیگر تأثیرات ناشی از افزایش اوزون در سطح زمین است. دانشمندان پیش‌بینی می‌کنند این اثرات منفی با گرمایش زمین بدتر شود؛ زیرا با افزایش دما، اوزون سطح زمین زیاد می‌شود.
البته تأثیر افزایش اوزون در سطح زمین هنوز به‌طور کامل درک نشده؛ زیرا مطالعه‌ی این اثرات دشوار است و بودجه کافی برای این پژوهش‌ها در نظر گرفته نشده. جدا کردن اثرات اوزون از اثرات ناشی از عوامل استرس‌زای دیگر مانند خشکسالی و هوای گرم مشکل است و بسیاری از تغییرات ناشی از اوزون می‌تواند برای چندین سال یا حتی چند دهه قابل تشخیص نباشد.
نمایی از بیتل راک در پارک ملی سکویا در کالیفرنیا. دودی که حاوی سطوح بالایی از اوزون است، از سن‌واکین ولی به سمت این منطقه می‌آید.
پژوهش‌هایی که تاکنون انجام شده است، نشان می‌دهد افزایش سطح اوزون به شیوه‌های بی‌شماری به تنوع زیستی خسارت وارد می‌کند. اوگنیوس آگاتوکلئوس، استاد منابع زیست‌محیطی در مؤسسه بوم‌شناسی دانشگاه علوم اطلاعات و فناوری دانشگاه نانجینگ چین و یکی از پژوهشگران برجسته در این زمینه، می‌گوید:
اوزون مضرترین آلاینده در جهان است. اوزون آسیبی همه‌جانبه به گیاهان وارد می‌کند و تهدیدی بسیار جدی برای تنوع زیستی است. در بخش‌هایی از آسیا، سطح اوزون ده برابر آستانه‌های بحرانی است.
اوزون (گازی نامرئی و بدون بو که در بخش فوقانی اتمسفر وجود دارد)، برای حیات ضروری است؛ زیرا از زمین در برابر اشعه‌ی فرابنفش خورشید محافظت می‌کند. پروتکل مونترال (۱۹۸۷) که موجب توقف تدریجی تولید مواد شیمیایی صنعتی شد که در حال تخریب لایه اوزون بودند، به‌عنوان یکی از موفق‌ترین اقدامات زیست‌محیطی بین‌المللی در نظر گرفته می‌شود.
اما اوزون در سطح زمین برای زندگی سمی است. برخی دانشمندان از این عبارت استفاده می‌کنند: «اوزون در بالا خوب و در پایین بد است.» اوزون همچنین گازی گلخانه‌ای است و از نظر تأثیر مخرب، پس از کربن دی‌اکسید و متان قرار می‌گیرد.
مقاله‌های مرتبط:
اوزونِ سطح زمین عمدتاً توسط انسان‌ها و از آلاینده‌هایی مانند نیتروز اکسید، متان و ترکیبات آلی فرار تولید می‌شود که از اتومبیل‌ها، کامیون‌ها، پالایشگاه‌ها، نیروگاه‌ها و توسعه نفت و گاز ساطع می‌شود. اوزون ازنظر شیمیایی شبیه کلر است اما به آن اندازه سمی نیست. وقتی آلاینده‌های معلق در هوا در معرض نور خورشید و دمای بالا قرار می‌گیرند، وارد واکنش شیمیایی می‌شوند و اوزون تولید می‌کنند.
در ایالات متحده، اوزون به دلیل مقررات حاکم بر انتشار نیتروز اکسید و آلاینده‌های پیش‌ساز دیگر در دهه‌های اخیر کاهش چشمگیری داشته است؛ اما هنوز مناطقی ازجمله بخش بزرگی از غرب وجود دارد که در آن سطح اوزون بالا است. سطح اوزون علاوه بر پارک ملی سکویا، در مناطق دیگری ازجمله پارک‌های جاشوا تری و پارک ملی کوه راکی نیز بسیار بالا است. دنور، سالت لیک سیتی و البوکرکی اغلب به سطحی از اوزون می‌رسند که تهدید‌کننده سلامتی است. مطالعات نشان می‌دهند سطح اوزون در سراسر منطقه آسیا اقیانوسیه، آفریقا و اروپا به‌طور پیوسته در حال افزایش و منبع بیشتر آن چین، هند و جنوب شرقی آسیا است.
اوزون می‌تواند مسافت‌های طولانی را طی کند؛ از شمال هند بالا برود و هیمالیا را در بر بگیرد یا از آسیا و اقیانوس آرام عبور کند تا به سواحل غربی ایالات متحده برسد. اوزون همچنین به‌عنوان عامل آسیب‌زننده به گیاهان در شمالگان ذکر شده است.
علاوه بر این، هوای گرم اوزون سطح زمین را افزایش می‌دهد؛ مشکلی که پیش‌بینی می‌شود در آینده تشدید شود. دنیل جیکوبز، استاد شیمی اتمسفر در دانشگاه هاروارد که اوزون، آلودگی هوا و متان را مطالعه می‌کند، می‌گوید اگر در شرایطی که اقلیم در حال گرم‌تر شدن است، در شرایط آلوده قرار داشته باشید، اوزون بیشتری دریافت می‌کنید و سه دلیل برای این موضوع وجود دارد:
۱. رکود و تجمع هوای آلوده بیشتر است.
۲. در شرایط گرم واکنش‌هایی که موجب تولید اوزون می‌شوند، سریع‌تر اتفاق می‌افتد.
۳. نیتروز اکسید (یکی از پیش‌سازها) در هوای گرم‌تر طول عمر بیشتری دارد.
در همین حین، سطوح متان در اتمسفر از سال ۲۰۰۶ به‌طور پیوسته در حال افزایش بوده و سال گذشته به حد بی‌سابقه‌ای رسیده است. متان علاوه بر اینکه گاز گلخانه‌ای قدرتمندی است، یکی از پیش‌سازهای اوزون نیز محسوب می‌شود.
درختان غول پیکر سکویا در پارک ملی سکویا در کالیفرنیا
مواجهه‌ی مزمن با سطح بالای ازن تهدیدی جدی برای سلامت انسان است و موجب تشدید مشکلات قلبی و ریه‌ای مانند آسم و آمفیزم و همچنین کاهش وزن در زمان تولد می‌شود. مطالعه‌ای نشان داده است سالانه بیش از یک میلیون مرگ زودرس در سطح جهان براثر سطح بالای اوزون اتفاق می‌افتد.
محصولات کشاورزی و جنگل‌ها به‌طور مستقیم یا غیر مستقیم توسط اوزون آسیب می‌بینند یا از بین می‌روند؛ زیرا اوزون موجب می‌شود در برابر حشرات، بیماری و خشکسالی آسیب‌پذیرتر شوند. به گزارش وزارت کشاورزی ایالات متحده، آسیبی که اوزون به گیاهان وارد می‌کند، از مجموع آثار مخرب ناشی از تمام آلاینده‌های دیگر هوا بیشتر است.
پیش‌بینی می‌شود گاز اوزون موجب کاهش قابل توجهی در تولید غذای جهانی شود. مطالعه‌ای پیش‌بینی کرده است که تا سال ۲۰۵۰، به علت افزایش دما و اوزون، تولید گندم ۱۳ درصد، سویا ۲۸ درصد و ذرت ۴۳ درصد کاهش پیدا خواهد کرد.
مقاله‌های مرتبط:
آشکار است که اوزون می‌تواند به تمام موجودات زنده آسیب بزند؛ اما تا این اواخر در پژوهش‌ها، اثرات آن بر تنوع زیستی مورد توجه قرار نگرفته بود. البته دانشمندان معتقدند اثرات آن قابل توجه است. این ماه، اتحادیه بین‌المللی سازمان‌های تحقیقات جنگل، شبکه‌ای جهانی از دانشمندان، کنفرانسی با عنوان «تهدیدهای آلودگی هوا برای اکوسیستم‌های گیاهی» برگزار می‌کند و اوزون از موارد اصلی است که مورد بحث قرار خواهد گرفت.
در مقاله‌ای که سال گذشته منتشر شد، ۲۰ پژوهشگر از اروپا و آسیا از جمله آگاتوکلئوس، آنچه ممکن است در دهه‌های آینده درنتیجه آلودگی اوزون برای اکوسیستم‌ها اتفاق بیفتد، مدل‌سازی کردند. آن‌ها به این نتیجه رسیدند که اوزون با تأثیر بر ویژگی‌های فیزیولوژیکی مهم، ترکیب و تنوع جوامع گیاهی را تغییر می‌دهد و می‌تواند موجب آغاز آبشاری از تغییرات شود که تنوع زیستی را کاهش می‌دهد. پژوهشگران از مقامات خواستند در تلاش برای حفاظت و احیای تنوع زیستی، اوزون را نیز در نظر بگیرند و گفتند اثرات آن باید در ارزیابی‌های آلودگی اتمسفر و تغییرات اقلیمی گنجانده شود.
اوزون به روش‌های مختلفی روی گیاهان اثر می‌گذارد. هوارد فوفلد، بوم‌شناس گیاهی در دانشگاه ایالتی آپالاچی، می‌گوید: «اوزون روزنه‌های هوایی گیاهان را از کار می‌اندازد؛ بنابراین، آن‌ها نسبت به مقدار آبی که دریافت می‌کنند، آب بیشتری آزاد می‌کنند.» روزنه‌های هوایی منفذهای میکروسکوپی روی سطح برگ‌ها هستند که درختان از راه آن‌ها، گازها را با اتمسفر مبادله می‌کنند. اوزون به روزنه‌ها آسیب می‌زند و در فرایندهای مختلفی ازجمله فتوسنتز اختلال ایجاد می‌کند. اوزون همچنین به برگ‌ها آسیب می‌زند و پیری آن‌ها را تسریع می‌کند. نوفلد می‌گوید:
با آسیب دیدن برگ‌ها، فتوسنتز کاهش پیدا می‌کند، گیاه قند کمتری تولید می‌کند و منابع کمتری دارد. این مسئله همچنین بر حرکت قندها به سمت ریشه‌ها اثر می‌گذارد و موجب کاهش رشد ریشه می‌شود و گیاه را در برابر خشکسالی و کمبود مواد غذایی و بیماری آسیب‌پذیرتر می‌کند.
آسیب ناشی از اوزون زمان‌بندی ریزش برگ را هم تغییر می‌دهد و اندازه برگ را کوچک می‌کند و حجم برگی را که روی زمین می‌ریزد، کاهش می‌دهد و از این راه، روی جوامع میکروبی که در برگ‌های پوسیده رشد می‌کنند، تأثیر می‌گذارد. میکروب‌های موجود در زباله‌های گیاهی و خاک برای جذب مواد مغذی بسیار مهم هستند و به درختان کمک می‌کنند در برابر بیماری مقاومت حاصل و به‌طور کارآمدتری از آب استفاده کنند.
تأثیرات اوزون روی خاک، همچنین روی ریزوسفر (سیستم ریشه و میکروب‌ها، قارچ‌ها و ارگانیسم‌های دیگر وابسته به آن) اثر می‌گذارد. به گفته‌ی آگاتوکلئوس: «وقتی گیاهان به اوزون پاسخ می‌دهند، انرژی مصرف می‌کنند. وقتی آن‌ها انرژی زیادی مصرف می‌کنند، مقدار کمتری برای ارگانیسم‌های موجود در خاک می‌ماند و ترکیب شیمیایی می‌تواند تحت تأثیر قرار گیرد.» برگ‌های دارای مواد مغذی کمتر همچنین می‌توانند بر چرخه زندگی جانورانی که از آن‌ها تغذیه می‌کنند، اثر بگذارند.
اوزون آلاینده‌ای با فرصت برابر نیست (برخی گیاهان در برابر این گاز سمی بسیار حساس‌اند؛ درحالی‌که حساسیت برخی دیگر کمتر است). برای مثال، در آمریکا گیلاس سیاه، صنوبر لرزان و کاج سفید از گونه‌هایی هستند که بیشتر تحت تأثیر قرار می‌گیرند. این تأثیر نابرابر علت یکی از تأثیر عمده اوزون بر اکوسیستم‌ها است: اوزون ترکیب جامعه گیاهی را تغییر می‌دهد و از تنوع گونه‌ها می‌کاهد. برخی از گونه‌های گیاهی ممکن است کم شوند یا از بین بروند؛ درحالی‌که گونه‌های دیگر به علت کاهش رقابت رونق می‌گیرند. حشرات و حیوانات وحشی که به این گیاهان وابسته‌اند نیز تحت تأثیر قرار خواهند گرفت.
نمایی کلی از منطقه شهری دره کاتماندو (نپال) در وضعیت پوشیده از دود
مطالعه کوه‌های سن برناردینو در کالیفرنیا نشان داد اوزون حساسیت جنگل‌ها را در برابر آتش‌سوزی افزایش داده است؛ زیرا گونه‌های کاج حساس به اوزون و مقاوم در برابر آتش‌سوزی به‌وسیله‌ی گونه‌هایی جایگزین شده‌اند که احتمال سوختن آن‌ها بیشتر است.
جنبه‌های شیمیایی اکوسیستم نیز درنتیجه‌ی اوزون دچار تغییرات بی‌شماری می‌شود. برای مثال، این گاز مقدار نیتروژن در برگ‌ها گیاه را کاهش می‌دهد که ماده مغذی مهمی است که پویایی حشرات را هدایت می‌کند.
اوزون ترکیبات آلی فرار زیستی را که گیاهان منتشر می‌کنند، تغییر می‌دهد. گیاه به کمک این مواد شیمیایی به گیاهان دیگر، حشرات و جانوران سیگنال می‌دهد. روابط بین حشرات و مواد شیمیایی که گیاهان منتشر می‌کنند، بسیار پیچیده و برای عملکردهای اکوسیستم بسیار مهم است.
برای مثال، مقاله‌ای نشان داد اوزون بوی گل‌ها را که گرده‌افشان‌ها را جذب می‌کند، کاهش می‌دهد. این بوهای پیام‌رسان به زنبور یا گرده‌افشان‌های دیگری که در فاصله نیم مایلی گیاه قرار دارند، اطلاعاتی در مورد مقدار گرده موجود، کیفیت و نوع آن می‌دهند؛ اما طبق نتایج مطالعه، سطوح بالای اوزون بو را ضعیف می‌کند و گرده‌افشان‌ها در پیدا کردن گیاه موفقیت کمتری دارند. مقاله‌ی دیگری نشان داد اوزون قدرت بویایی گرده‌افشان‌ها را کاهش می‌دهد و توانایی آن‌ها را در تشخیص منابع گرده ضعیف می‌کند. به گفته‌ی کارشناسان، حشرات، پستانداران و پرندگان نیز احتمالا همانند انسان‌ها از اثرات مخرب اوزون آسیب می‌بینند.
به گفته‌ی آگاتوکلئوس، انجام پژوهش نه‌فقط برای درک تهدیدهای اوزون برای تنوع زیستی اهمیت دارد، بلکه برای هدایت تلاش‌هایی که برای احیا انجام می‌شود، حیاتی است؛ اما ماهیت نامرئی این تهدید مانعی برای جذب سرمایه برای انجام این نوع پژوهش‌ها بوده. آگاتوکلئوس می‌گوید:
تغییرات اقلیمی را می‌توان به شکل افزایش باران، خشکسالی یا گرما دید یا احساس کرد؛ اما آلودگی اوزون مشکلی پنهان است که معمولا نمی‌توان آن را دید یا احساس کرد. مردم به چیزی که نمی‌توانند آن را ببینند، توجه نمی‌کنند.
