Gumagana ba ang Mga Pagtaas ng Mga Antas ng Carbon Dioxide Talagang Palakasin ang Pag-unlad ng Plant?

epekto sa klima

Gumagana ba ang Mga Pagtaas ng Mga Antas ng Carbon Dioxide Talagang Palakasin ang Pag-unlad ng Plant?
Shutterstock

Ang mga halaman ay naging isang malamang na hindi paksa ng debate pampulitika. Maraming pagpapakita iminumungkahi na ang nasusunog fossil fuels at ang nagreresulta sa pagbabago ng klima ay magiging mas mahirap na lumago sapat na pagkain para sa lahat sa mga darating na dekada. Ngunit ang ilang mga grupo ay sumasalungat sa paglilimita sa aming mga emissions claim na Ang mas mataas na antas ng carbon dioxide (CO₂) ay mapalakas ang potosintesis ng mga halaman at pagtaas ng produksyon ng pagkain.

Bagong pananaliksik na inilathala sa Science ay nagpapahiwatig na ang predicting ang mga epekto ng pagtaas ng mga antas ng CO₂ sa paglago ng halaman ay maaaring maging mas kumplikado kaysa sa sinuman ay inaasahan.

Upang maunawaan kung ano ang natuklasan ng mga mananaliksik ay nangangailangan ng kaunting impormasyon sa background tungkol sa potosintesis. Ito ang proseso na gumagamit ng liwanag na enerhiya upang mapangibabawan ang pag-convert ng CO₂ sa sugars na paglago ng planta ng gasolina at sa huli ay nagbibigay ng pagkain na ating nakasalalay. Sa kasamaang palad, ang potosintesis ay may depekto.

Ang mga molecule ng CO₂ at oksiheno ay katulad na mga hugis at ang pangunahing mekanismo na kumukuha ng CO₂, isang enzyme na may kaakit-akit na pangalan ng RuBisCO, kung minsan nagkakamali ng isang molecule ng oxygen para sa isa sa CO₂. Hindi ito isang problema kapag RuBisCO unang lumaki. Ngunit noong mga 30m taon na ang nakalipas, ang mga antas ng CO₂ sa kapaligiran ay bumaba sa mas mababa kaysa sa isang-katlo ng kung ano sila. Sa mas kaunting CO₂ sa paligid, ang mga halaman ay nagsimulang nagkakamali na sinusubukan na anihin ang mga molecule ng oxygen nang mas madalas. Sa ngayon, kadalasang ito ay isang malaking pag-alis sa enerhiya at mapagkukunan ng halaman.

Dahil mas mainit ito, ang RuBisCO ay nagiging mas madaling kapitan sa mga pagkakamali. Ang tubig ay umuunlad nang mas mabilis, na pumipigil sa mga halaman na gumawa ng mga hakbang upang maiwasan ang pagkatuyo. Sa kasamaang palad, ang pagtigil ng pagkuha ng tubig mula sa kanilang mga dahon ay humihinto rin ng CO₂ at, habang ang RuBisCO ay nagiging gutom sa CO₂, ito ay higit na dumi ng mga mapagkukunan ng halaman sa pamamagitan ng paggamit ng oxygen sa halip. Sa 25 ° C, maaari itong kumonsumo ng isang-kapat ng kung ano ang gumagawa ng halaman - at ang problema ay nagiging mas matinding habang lumalala ang temperatura.

Gayunpaman, ang ilan Ang mga halaman ay bumuo ng isang paraan upang maiwasan ang problema sa pamamagitan ng pumping CO₂ sa mga cell kung saan matatagpuan ang RuBisCO sa turbocharge photosynthesis. Ang mga ito ay kilala bilang mga halaman C4, bilang laban sa normal na mga halaman C3 na hindi maaaring gawin ito. Ang mga halaman ng C4 ay maaaring maging mas produktibo, lalo na sa ilalim ng mainit at tuyo na mga kondisyon. Dumating sila upang mangibabaw sa mga tropikal na damuhan ng Daigdig mula sa 5m sa 10m taon na ang nakalilipas, marahil dahil ang mundo ay naging mas mainit sa oras na ito at ang kanilang mas mahusay ang paggamit ng tubig.

Ang mais (mais) at tubo ay mga halaman ng C4 ngunit ang karamihan sa mga pananim ay hindi, kahit na ang isang proyekto na pinondohan sa una ng Bill at Melinda Gates Foundation ay naghahanap upang mapabuti ang mga ani sa bigas pagdaragdag ng makinarya ng C4 dito.

Karamihan sa mga modelo kung paano lumalaki ang halaman at nagbubunga ng ani maaapektuhan ng CO₂ na inilabas ng pagsunog ng fossil fuels ay ipinapalagay na regular na mga halaman C3 ay maaaring gumanap ng mas mahusay. Samantala, ang RuBisCO sa C4 na mga halaman ay nakakakuha ng sapat na CO₂ at kaya ang pagtaas ay dapat magkaroon ng maliit na epekto sa kanila. Sinuportahan ito ng nakaraang panandaliang pag-aaral.

Ang bagong papel sa Science ay nagrereport ng data mula sa isang proyektong pinagsama ang mga halaman ng C3 at C4 para sa nakaraang 20 taon. Ang kanilang mga natuklasan ay kamangha-mangha. Tulad ng inaasahan, sa unang sampung taon, ang C3 grasses na lumago sa ilalim ng sobrang CO₂ ay mas mahusay - ngunit ang kanilang C4 equivalents ay hindi. Gayunpaman, sa ikalawang dekada ng eksperimento ang sitwasyon ay nababaligtad, kasama ang mga halaman ng C3 na gumagawa ng mas kaunting biomass sa mas mataas na antas ng CO₂ at ng mga halaman ng C4 na gumagawa ng higit pa.

Tila na ang nakagagaling na resulta ay maaaring dahil sa paglipas ng panahon, mas mababa ang nitrogen ay magagamit upang lagyan ng pataba ang paglago ng mga halaman sa mga plota ng C3 at higit pa sa mga plaka ng C4. Kaya ang epekto ay hindi lamang dahil sa mga halaman sa kanilang sarili kundi pati na rin sa kanilang mga pakikipag-ugnayan sa kimika ng lupa at mga mikrobyo nito.

Iminumungkahi ng mga resultang ito na ang paraan na ang mga pagbabago sa CO₂ ay nakakaapekto sa mga itinatag na ecosystem ay malamang na maging mahirap unawain at mahirap hulaan. Maaari nilang ipahiwatig na, dahil ang CO₂ sa kapaligiran ay nagdaragdag, marahil ang tropiko ng C4 sumisipsip ng mas maraming carbon kaysa sa inaasahan, at kagubatan, na kung saan ay nakararami C3, maaaring mas mahuhuli. Ngunit ang eksaktong larawan ay malamang na nakasalalay sa mga lokal na kondisyon.

Epekto sa pagkain

Ang ibig sabihin nito para sa produksyon ng pagkain ay maaaring maging mas matapat at mas kaaliwan kaysa sa unang sulyap. Ang mga resulta ay mula sa grasses na mabuhay at patuloy na lumalaki taon sa taon. Ngunit ang kasalukuyang pananim ng sereal ay "taunang mga halaman" na namamatay pagkatapos ng isang panahon at kailangang muling maipinta.

Bilang resulta, wala silang pagkakataon na maitayo ang mga pakikipag-ugnayan sa lupa na mukhang nagpapalakas ng paglago ng mga halaman sa C4 sa eksperimento. Hindi namin inaasahan na ang aming mga problema sa seguridad sa pagkain ay malulutas sa pamamagitan ng pagtaas ng C4 na ani sa pagtugon sa CO₂ gaya ng ginawa nila sa eksperimento. Katulad nito, ang pagkahulog sa biomass sa simula ng C3 ay hindi dapat mangyari sa taunang pananim ng C3.

Ang pag-uusapNgunit, tulad ng alam natin, ang mga halaman ng C3 ay nag-aaksaya ng mas maraming mapagkukunan sa mas mataas na temperatura, kaya ang anumang pagtaas sa potosintesis mula sa pagsikat ng mga antas ng CO₂ ay tila hindi bababa sa kinansela sa pamamagitan ng mga epekto ng global warming ito ay magiging sanhi. At iyon ay walang pag-aalaga sa mga pagbabago sa mga pattern ng pag-ulan tulad ng mas madalas na droughts. Ang mga solusyon na mukhang masyadong mabuti upang maging totoo sa pangkalahatan ay - at, sa sandaling ito, tila pa rin ang kaso para sa ideya na ang mga pinahabang CO₂ na pinahuhuli ng pananim ay magpapakain sa mundo.

Tungkol sa may-akda

Stuart Thompson, Senior Lecturer sa Plant Biochemistry, Unibersidad ng Westminster

Ang artikulong ito ay orihinal na na-publish sa Ang pag-uusap. Basahin ang ang orihinal na artikulo.

Mga Kaugnay Books

epekto sa klima
enafarzh-CNzh-TWtlfrdehiiditjamsptrues

sundin ang InnerSelf sa

google-plus-iconfacebook-icontwitter-iconrss-icon

Kumuha ng Pinakabagong Sa pamamagitan ng Email

{Emailcloak = off}

sundin ang InnerSelf sa

google-plus-iconfacebook-icontwitter-iconrss-icon

Kumuha ng Pinakabagong Sa pamamagitan ng Email

{Emailcloak = off}