I tak sobie
pomyślałam, że niektórym osobom, nawet z branży ogrodniczej, przydałaby się po
prostu powtórka z biologii i zastrzyk nowszej wiedzy popartej badaniami
naukowymi. Na taką powtórkę z zastrzykiem dziś zapraszam :)
Dlaczego rośliny produkują tlen?
Pokarmem roślin są dwutlenek węgla i woda.
Wykorzystując energię słoneczną rośliny przekształcają te dwa związki w cukier
i tlen. Mówimy tu oczywiście o procesie fotosyntezy. Kusi aby powiedzieć, że tlen jest jej produktem
ubocznym, ale nie do końca tak jest, o czym się zaraz przekonacie.
Trzeba też od
razu zaznaczyć, że taki sposób odżywiania występuje również u niektórych
protistów (pamiętacie euglenę?),
archeonów i bakterii. W
większości są to organizmy jednokomórkowe.
Jak rośliny pobierają dwutlenek węgla?
Dostaje się
on do wnętrza roślin z powietrza poprzez otwory naturalnie występujące w
roślinach, które nazywamy aparatami
szparkowymi. To zjawisko nazywamy wymianą
gazową.
W powietrzu jest obecnie około 0,04%
dwutlenku węgla, a procent ten rośnie z roku na rok. To zjawisko niepokoi
ludzi. Z resztą słusznie, bo abstrahując od zmian środowiskowych, wg WHO dla
komfortu i higieny człowieka stężenie CO2
nie powinno przekraczać 0,1%. Ale wyobraźcie sobie, że dla fotosyntezy
takie stężenie nie jest wcale optymalne. Jeśli zwiększylibyśmy zawartość
dwutlenku węgla do 0,15%, intensywność fotosyntezy wzrosłaby trzykrotnie.
Ile tlenu tak naprawdę produkują rośliny, a ile zużywają?
Rośliny
oddychają. Nie chodzi tu o proces typu wdech-wydech (czyli wspomnianą wymianę
gazową, występującą zarówno u roślin jak i zwierząt), ale o proces chemiczny, który jest… odwrotnością
fotosyntezy. Serio. Rośliny zużywają tlen podczas oddychania, a oddychają
cały czas. Czyli: rośliny produkują tlen w ciągu dnia, a dwutlenek węgla – i w
dzień, i w nocy.
Podczas
oddychania cukier i tlen są przekształcane w wodę i dwutlenek węgla. Ale nie
cały tlen i nie cały cukier są zużywane na oddychanie. Rośliny przeznaczają na oddychanie około 30% cukru i około 5-10% tlenu
wytworzonych podczas fotosyntezy. Zatem ci, którzy wierzyli, że nie można
ustawiać zbyt wielu roślin w sypialni, bo te zabiorą nam w nocy tlen i nas
uduszą, od dzisiaj mogą spać spokojnie. ;)
Skąd się bierze tlen w powietrzu którym oddychamy?
Rośliny
produkują więcej tlenu niż potrzebują i dzięki temu mamy czym oddychać. Tak,
ale... Rzeczywiście rośliny produkują tlen w nadmiarze, ale nie tylko rośliny.
Wspominałam na początku, że do fotosyntezy zdolne są także organizmy o mniej
skomplikowanej budowie. Wśród nich znajdują się mikroorganizmy żyjące w wodzie
(fitoplankton). I
okazuje się, że to one w równym stopniu produkują tlen – według różnych
szacunków 50 - 85% tlenu na Ziemi jest
produkowane przez fitoplankton.
Niemniej
jednak to roślinom lądowym zawdzięczamy
obecny skład atmosfery, a konkretnie stosunek tlenu do dwutlenku węgla. Zanim
na Ziemi pojawiły się rośliny lądowe, fotosyntezę prowadziły organizmy żyjące w
wodzie, a stężenie dwutlenku węgla w powietrzu było ponad rząd wielkości
większe niż obecnie.
A czy grozi nam niedobór tlenu? Nie.
Ilość tlenu w atmosferze (niecałe 21%) się nie zmienia. Tlen zużyty przez
wszystkie zwierzęta, bakterie i procesy oddychania jest uzupełniany przez tlen
uwalniany przez rośliny lądowe i organizmy wodne podczas fotosyntezy. Co
więcej, nasza atmosfera ma tak ogromny zapas tlenu, że nawet gdyby wszystkie
zapasy paliw kopalnych, wszystkie drzewa i cała materia organiczna w glebach
zostały spalone, zawartość tlenu w atmosferze spadłby tylko o kilka procent
[1].
Miejska
roślinność, w szczególności drzewa, daje wiele korzyści które mogą poprawić
jakość środowiska i zdrowie ludzi na obszarach miejskich i podmiejskich. Ogólnie
rzecz biorąc, rośliny w przestrzeni
miejskiej poprawiają jakość powietrza, ograniczają zużycie energii w budynkach,
obniżają temperaturę powietrza, redukują promieniowanie ultrafioletowe oraz
dają wiele innych korzyści środowiskowych i społecznych.
Chociaż
wytwarzanie tlenu jest często wymieniane jako znacząca korzyść z sadzenia drzew
w mieście, ilość tlenu produkowanego
przez miejskie drzewa nie ma znaczenia biorąc pod uwagę wydajność tego
procesu i dużą zawartość tlenu w atmosferze. Według badań przeprowadzonych na miejskich
lasach w USA [1], średnio 1 hektar powierzchni miasta porośnięty drzewami
zaspokaja zapotrzebowanie na tlen 19 osób. Przełóżmy te dane na Warszawę, której
powierzchnia wynosi 51 724 hektary, a liczba ludności - około 1 758 143.
Zakładając, że wszystkie tereny zielone (nie tylko lasy ale też parki, klomby,
zieleńce, osiedlowe skwerki, w sumie około 10 000 ha) byłyby porośnięte
drzewami, tlenu produkowanego przez te
drzewa wystarczyłoby tylko dla około 190 000 osób.
Co innego jeśli mówimy o wychwytywaniu
dwutlenku węgla przez rośliny miejskie – tutaj ich rola jest istotna. Ilość
produkowanego tlenu i dwutlenku węgla wychwytywanego przez rośliny zależy
między innymi od gatunku i masy rośliny. Tutaj
możecie doczytać jak wykonuje się takie obliczenia, ale w uproszczeniu chodzi o
to, że im większa jest masa rośliny, tym więcej roślina wychwytuje dwutlenku
węgla z atmosfery, więc najlepsze w tym
są starsze, duże drzewa [2].
Co wynika z badań NASA?
W ubiegłym
roku znów stały się popularne rośliny oczyszczające powietrze. Różne portale
internetowe publikowały listy gatunków roślin które według badań NASA (wyniki
opublikowane w 1989 roku) oczyszczają powietrze. Czasem nawet nie wiadomo z
czego konkretnie, ale oczyszczają! No cóż, mówiąc bardzo oględnie, te badania i ich wyniki są źle
interpretowane.
Po pierwsze,
badania NASA miały doprowadzić do opracowania dobrego sposobu oczyszczania
powietrza w zamkniętych pomieszczeniach, takich jak stacje kosmiczne czy
kosmiczne habitaty, z lotnych substancji toksycznych emitowanych przez elementy
wyposażenia wnętrz, takich jak benzen, trichloroetylen i formaldehyd. Dlatego w badaniach wykorzystano popularne rośliny
pokojowe o niewielkich wymaganiach [3] - szczególnie pod kątem światła, m.in.
skrzydłokwiat, sansewierię, nefrolepis (paproć) i bluszcz. Badania prowadzono
przez lata, a rośliny bardzo różniły się pod względem zdolności oczyszczania
powietrza z różnych toksyn. Ponadto w poszczególnych eksperymentach
wykorzystywano różne zestawy roślin i różne zestawy związków.
Tymczasem na cudownych internetowych
infografikach i newsach opatrzonych hasłami typu „te rośliny oczyszczają
powietrze!” przedstawiane są wszystkie rośliny wykorzystane w badaniach „jak
leci”. Nieważne, że chodzi tylko o kilka bardzo konkretnych związków
chemicznych, nieważne, że z różną wydajnością… Czasem jest dodana informacja
która roślina jaki związek „wychwytuje”. Wtedy najlepsze w oczyszczaniu okazują
się skrzydłokwiat i chryzantema, ale zaraz się przekonacie, że to wszystko na
nic.
Warto
wiedzieć, że bez wymuszonego przepływu powietrza przez strefę korzeniową,
mikroorganizmy glebowe również mogą oczyszczać powietrze z toksyn, ale jest to
proces 200 razy mniej wydajny niż przy użyciu systemu filtrującego [5]. Ktoś
powie, że przecież niektóre rośliny mogą wychwytywaćbenzen poprzez liście. OK. Natomiast
NASA wyraźnie podkreśla, że badania
dotyczą jedynie powietrza w zamkniętych pomieszczeniach. Pomiary wydajności
oczyszczania były wykonywane w szczelnie zamkniętych komorach, więc nie można
ich przekładać wprost na sytuację na zewnątrz budynku.
Zatem
ostatecznie okazuje się, że aby oczyścić
pomieszczenie z toksyn wydzielanych przez meble i inne sprzęty wystarczy…
otworzyć okno. No chyba że mieszkamy na Księżycu.
No i po
trzecie, jeśli już jakąś listą warto się
posługiwać, to tą najbardziej aktualną, a nie z 1989 roku. Wolverton
kontynuował i poszerzył swoje badania. Podsumował je w książce wydanej w 1997
roku. Biorąc pod uwagę cztery kryteria: 1) wydajność oczyszczania z lotnych
substancji 2) łatwość uprawy 3) odporność na szkodniki i 4) wydajność
nawilżania powietrza, Wolverton stworzył następujący ranking [6]:
1. Chrysalidocarpus lutescens (syn. Dypsis lutescens)
2. rapis wyniosły (Rhapis excelsa)
3. Chamaedorea erumpens (chamedora)
4. figowiec sprężysty (Ficus elastica)
5. dracena wonna (Dracaena deremensis) odmiany ‘Janet
Craig’
6. bluszcz pospolity (Hedera helix)
7. daktylowiec niski (Phoenix roebelenii)
8. figowiec Ficus maclellandii odmiany
‘Alii’
9. nefrolepis wyniosły (Nephrolepis exaltata) odmiany
‘Bostoniensis’
10.
skrzydłokwiat Wallisa (Spathiphyllum
wallisii)
Przy czym
Wolverton zwrócił uwagę, że jeśli
budynek ma wydajną wentylację, rola tych roślin sprowadza się tylko do funkcji
ozdobnych.
Tak, tak tak! Sama obecność roślin w pomieszczeniach
wpływa na nas pozytywnie: redukuje stres, poprawia nastrój i zdolności
poznawcze [7]. Woda parująca z roślin może też nawilżać powietrze w
pomieszczeniu, które często jest dla nas za suche [8]. Liczne badania wskazują,
że obecność jakichkolwiek roślin w pomieszczeniach biurowych ma pozytywny wpływ
na pracowników – osoby pracujące wśród roślin są bardziej zadowolone z pracy,
bardziej wydajnie i mniej się denerwują. Więc trend urban jungle jak najbardziej
ma sens. Trzeba jednak wiedzieć, że różne
rośliny mogą wywierać różny wpływ na człowieka, a najlepsze warunki do
pracy stworzymy sobie wybierając rośliny zielone (tzn. ozdobne głównie z zielonych liści, więc poinsecja nie będzie
dobrym wyborem), o niezbyt intensywnym zapachu (mięta jeszcze tak, ale pelargonia
już raczej nie) i niewielkich rozmiarów (ups, chyba monstera odpada…) [9].
Pozytywny efekt na nasze samopoczucie ma
także zajmowanie się roślinami. Czynność taka jak przesadzanie roślin do
nowej doniczki może wpływać pozytywnie na nasz układ nerwowy (redukować
napięcie) i krwionośny (obniżyć ciśnienie krwi) czyli po prostu nas zrelaksować
[10].
Podsumowując
Drzewa i inne rośliny w mieście mają mnóstwo
zalet, ale produkcja tlenu nie jest tą główną. Wręcz przeciwnie – tlen
produkowany przez rośliny miejskie ma znikome znaczenie.
Warto otaczać się roślinami w mieszkaniu i
w biurze, bo to wpływa pozytywnie na nasz nastrój i zdrowie. Ale te rośliny nie
oczyszczą nam w cudowny sposób powietrza z ewentualnych toksyn. Natomiast aby
oczyścić powietrze z toksyn, zwykle wystarczy otworzyć okno.
Chcecie więcej?
Zdaję sobie
sprawę, że nie poruszyłam tutaj wszystkich tematów związanych z fotosyntezą i
oddychaniem, obiegiem tlenu i dwutlenku węgla. Nie wspomniałam o pyłach, smogu, fitoremediacji… Bo
miałam wrażenie że rozprawienie się z dwoma dużymi mitami i paroma mniejszymi w
jednym artykule to i tak dużo – i dla Was i dla mnie ;)
Ale jeśli
chcielibyście dowiedzieć się czegoś więcej na temat oczyszczania środowiska
przez rośliny – piszcie w komentarzach co konkretnie Was interesuje – który wątek rozszerzyć? Który temat
rozwinąć? Może chcielibyście abym rozwinęła temat pozytywnego wpływu
roślinności w mieście? Albo wykorzystania roślin do oczyszczania środowiska? Piszcie
śmiało.
No i udostępniajcie proszę ten artykuł, bo
myślę że warto aby jak najwięcej osób dowiedziało się jak to jest z tymi
roślinami oczyszczającymi powietrze i produkcją tlenu!
Wasza
dotleniona i zrelaksowana dr Gałązka ;)
Źródła:[1] Za: David
J. Nowak, Robert Hoehn, and Daniel E. Crane 2007: Oxygen Production by Urban Trees in the
United States,
Arboriculture & Urban Forestry 33(3):220–226 [2] McPherson,
E. Gregory; Nowak, David J.; Rowntree, Rowan A. eds. 1994. Chicago's urban forest ecosystem: results
of the Chicago Urban Forest Climate Project. Gen. Tech. Rep. NE-186. Radnor, PA: U.S. Department
of Agriculture, Forest Service, Northeastern Forest Experiment Station: 201 p. [3] A Study of
Interior Landscape Plants for Indoor Air Pollution Abatement: http://hdl.handle.net/2060/19930072988 [4] Interior
Landscape Plants for Indoor Air Pollution Abatement: http://hdl.handle.net/2060/19930073077 [5] http://hdl.handle.net/2060/20080003913
[6] L. Claudio
2011: Planting Healthier Indoor Air, Environmental Health Perspectives 119,
10, pp A426-A427 [7] Lee, M.,
Lee, J., Park, B.-J., & Miyazaki, Y. (2015). Interaction with indoor plants may reduce
psychological and physiological stress by suppressing autonomic nervous system
activity in young adults: a randomized crossover study. Journal of Physiological
Anthropology, 34(1), 21. [8] Eric W.
Kerschen1,3, Caleb Garten1,4, Kimberly A. Williams, and Melanie M. Derby 2016: Evapotranspiration from Spider and Jade
Plants Can Improve Relative Humidity in an Interior Environment. HortTech December 26(6) [9] Qin, Jun
& Sun, Chanjuan & Zhou, Xin & Leng, Hanbing & Lian, Zhiwei.
(2013). The effect of indoor plants on human
comfort. Indoor and Built Environment. 23. 709-723. [10] Lee, M.,
Lee, J., Park, B.-J., & Miyazaki, Y. (2015). Interaction with indoor plants may reduce
psychological and physiological stress by suppressing autonomic nervous system
activity in young adults: a randomized crossover study. Journal of Physiological Anthropology,
34(1), 21.
oraz
P. Hoser 1998: Fizjologia organizmów z elementami anatomii człowieka: podręcznik dla klasy trzeciej liceum ogólnokształcącego o profilu biologiczno-chemicznym, Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne
P. Hoser 1998: Fizjologia organizmów z elementami anatomii człowieka: podręcznik dla klasy trzeciej liceum ogólnokształcącego o profilu biologiczno-chemicznym, Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne
New evidence for enhanced ocean primary
production triggered by tropical cyclone I. Lin, W. Timothy Liu, Chun-Chieh Wu,
George T. F. Wong, Zhiqiang Che, Wen-Der Liang, Yih Yang and Kon-Kee Liu. Geophysical
Research Letters Volume 30, Issue 13, July 2003.
Abir U. Igamberdiev , Peter J. Lea 2006: Land plants equilibrate O2 and CO2
concentrations in the atmosphere Photosynthesis Research 2006 Feb;87(2):177-94. Epub
2006 Jan 17
Glider, W.V. and P. Thew. 2013. Measurement of Rates of Aerobic
Respiration and Photosynthesis in Terrestrial Plant Leaves Using Oxygen Sensors
and Data Loggers.
Pages 166-186, in Tested Studies for Laboratory Teaching, Volume 34 (K.
McMahon, Editor). Proceedings of the 34th Conference of the Association for
Biology Laboratory Education (ABLE), 499 pages.
David J. Nowak, Robert Hoehn, and Daniel E. Crane
2007: Oxygen Production by Urban Trees in the
United States,
Arboriculture & Urban Forestry 33(3):220–226