Stygende styging in koolstofdioksiedvlakke plantegroei?

Stygende styging in koolstofdioksiedvlakke plantegroei?
Shutter

Plante het 'n onwaarskynlike onderwerp geword van politieke debat. Baie projeksies stel voor dat die verbranding van fossielbrandstowwe brandstof en die gevolglike klimaatsverandering dit moeiliker sal maak om genoeg kos vir almal in die komende dekades te laat groei. Maar sommige groepe het gekant om ons uitstoot te beperk eis dit hoër vlakke van koolstofdioksied (CO₂) sal die fotosintese van plante verhoog en sodoende voedselproduksie verhoog.

nuwe navorsing gepubliseer in die wetenskap stel voor dat die voorspelling van die effekte van toenemende CO₂-vlakke op plantegroei eintlik meer ingewikkeld kan wees as wat enigeen verwag het.

Om te verstaan ​​wat die navorsers uitgevind het, benodig 'n bietjie agtergrondinligting oor fotosintese. Dit is die proses wat ligte energie gebruik om die omskakeling van CO₂ in die suikers te laat groei, wat die groei van brandstofaanlegte gee, en uiteindelik die voedsel waarop ons afhanklik is, voorsien. Ongelukkig is fotosintese foutief.

Molekules CO₂ en suurstof is soortgelyke vorms en die sleutelmeganisme wat CO₂ oes, 'n ensiem met die pakkende naam RuBisCO, soms foute 'n suurstofmolekule vir een van CO₂. Dit was nie 'n probleem nie toe RuBisCO eers ontwikkel het. Maar omtrent 30m jaar gelede het CO₂-vlakke in die atmosfeer tot minder as gedaal een derde van wat hulle was. Met minder CO₂ rondom, het plante foutiewelik probeer om suurstofmolekules vaker te oes. Vandag is dit dikwels 'n aansienlike drein op 'n plant se energie en hulpbronne.

Soos dit warmer word, word RuBisCO selfs meer geneig tot foute. Water verdamp ook vinniger en dwing plante om maatreëls te tref om uit te verdroog. Ongelukkig bly die stop van water wat uit hul blare kom, stop met CO₂ om in te kom en, namate RuBisCO van CO₂ verhong word, mors dit meer en meer van die plant se hulpbronne deur eerder suurstof te gebruik. By 25 ° C kan dit 'n kwart van die plant verteer - en die probleem word meer ekstreem soos temperature verder styg.

Maar sommige plante het 'n manier ontwikkel om die probleem te vermy deur CO₂ te pomp na die selle waar die RuBisCO geleë is om fotosintese te turfoiliseer. Dit staan ​​bekend as C4 plante, in teenstelling met normale C3 plante wat dit nie kan doen nie. C4 plante kan baie meer produktief wees, veral onder warm en droë toestande. Hulle het gekom om die Aarde se tropiese graslande te oorheers 5m tot 10m jaar gelede, waarskynlik omdat die wêreld in hierdie tyd droër geword het en hul watergebruik is meer doeltreffend.

Mielies (mielies) en suikerriet is C4-plante, maar die meeste gewasse is nie, hoewel 'n projek wat aanvanklik deur die Wetsontwerp befonds is en die Melinda Gates-stigting probeer om opbrengste in rys te verbeter deur voeg C4 masjien daaraan toe.

Die meeste modelle van hoe plantgroei en gewasopbrengste sal deur die CO₂ geraak word vrygestel deur brandende fossielbrandstowwe brandstof, het aanvaar dat gereelde C3-plante beter kan presteer. Intussen kry die RuBisCO in C4-plante reeds genoeg CO₂, en dus moet verhogings min effek op hulle hê. Dit is ondersteun deur vorige korttermynstudies.

Die nuwe Wetenskaplike papier verslae data van 'n projek wat C3 en C4 plante vir die verlede 20 jaar. Hul bevindinge is verrassend. Soos verwag, het C3-grasse vir die eerste tien jaar onder ekstra CO₂ gegroei, maar hul C4-ekwivalente het nie gedoen nie. In die tweede dekade van die eksperiment het die situasie egter omgekeer, met die C3-plante wat minder biomassa produseer onder hoër vlakke van CO₂ en die C4-plante wat meer produseer.

Dit blyk dat hierdie verwarrende gevolg kan wees, want soos die tyd verbygaan, minder stikstof was beskikbaar groei van plante in die C3-erwe en meer in die C4-erwe bemes. Die effek was dus nie net as gevolg van die plante self nie, maar ook om hul interaksies met die chemie van die grond en sy mikrobes.

Hierdie resultate dui daarop dat die manier waarop veranderinge in CO₂ beïnvloed gevestigde ekosisteme waarskynlik kompleks en moeilik sal wees om te voorspel. Hulle kan dit tipeer, aangesien CO₂ in die atmosfeer toeneem, kan C4 tropiese grasvelde dalk absorbeer meer koolstof as verwag, en woude, wat hoofsaaklik C3 is, mag minder absorbeer. Maar die presiese prentjie sal waarskynlik afhang van plaaslike toestande.

Impak op voedsel

Wat dit beteken vir voedselproduksie kan meer reguit en minder gerieflik wees as by die eerste oogopslag. Hierdie resultate kom uit grasse wat oorleef en groei jaar na jaar. Maar huidige graangewasse is "jaarlikse plante" wat na een seisoen sterf en moet herplant word.

Gevolglik het hulle nie die geleentheid om die grondinteraksies op te bou wat die groei van die C4-plante in die eksperiment gelyk het nie. Ons kan nie verwag dat ons voedselveiligheidsprobleme opgelos sal word deurdat C4-oesopbrengste toeneem as gevolg van CO₂ soos hulle in die eksperiment gedoen het nie. Net so moet die uiteindelike daling in biomassa wat in die C3-erwe gesien word, nie in C3 jaarlikse gewasse plaasvind nie.

Die gesprekMaar, soos ons weet, afval C3-plante baie meer hulpbronne by hoër temperature, dus sal enige toename in fotosintese van stygende CO₂-vlakke waarskynlik wees ten minste gekanselleer by die gevolge van die aardverwarming dit sal veroorsaak. En dit is sonder factoring in veranderinge in reënvalpatrone soos meer gereelde droogtes. Oplossings wat te goed lyk om algemeen te wees, is - en voorlopig blyk dit nog steeds vir die idee dat CO₂ verbeterde oesopbrengste die wêreld sal voed.

Oor die skrywer

Stuart Thompson, Senior Lektor in Plant Biochemie, Universiteit van Westminster

Hierdie artikel is oorspronklik gepubliseer op Die gesprek. Lees die oorspronklike artikel.

verwante Boeke

{amazonWS: search index = Boeke; sleutelwoorde = fotosintese koolstofdioksied; maksresults = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

volg InnerSelf op

Facebook-ikoonTwitter-ikoonrss-ikoon

Kry die nuutste per e-pos

Emailcloak = {af}