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 (CO?) sal plante se fotosintese 'n hupstoot gee en sodoende voedselproduksie verhoog.
nuwe navorsing gepubliseer in die wetenskap stel voor dat die voorspelling van die effekte van toenemende CO? vlakke op plantgroei kan eintlik meer ingewikkeld wees as wat enigiemand verwag het.
Om te verstaan wat die navorsers uitgevind het, vereis 'n bietjie agtergrondinligting oor fotosintese. Dit is die proses wat ligenergie gebruik om die omskakeling van CO? in die suikers wat plantegroei aanwakker en uiteindelik die voedsel verskaf waarop ons afhanklik is. Ongelukkig is fotosintese gebrekkig.
Molekules van CO? en suurstof is soortgelyke vorms en die sleutelmeganisme wat CO? oes, 'n ensiem met die pakkende naam van RuBisCO, soms verwar 'n suurstofmolekule vir een van CO?. Dit was nie 'n probleem nie toe RuBisCO eers ontwikkel het. Maar ongeveer 30m jaar gelede CO? vlakke in die atmosfeer het tot minder as een derde van wat hulle was. Met minder CO? rondom, het plante verkeerdelik begin om suurstofmolekules meer gereeld te oes. Vandag is dit dikwels 'n aansienlike dreinering op 'n plant se energie en hulpbronne.
Soos dit warmer word, raak RuBisCO selfs meer vatbaar vir foute. Water verdamp ook vinniger, wat plante dwing om maatreëls te tref om uitdroog te voorkom. Om te keer dat water uit hul blare kom, stop ongelukkig ook CO? om in te klim en, namate RuBisCO uitgehonger word vir CO?, mors dit meer en meer van die aanleg se hulpbronne deur eerder suurstof te gebruik. By 25°C kan dit een kwart van wat die plant produseer verbruik – en die probleem word meer ekstreem soos temperature verder styg.
Maar sommige plante het 'n manier ontwikkel om die probleem te vermy deur CO te pomp? na die selle waar die RuBisCO geleë is om fotosintese te turbolaai. 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 grasvelde te oorheers vanaf 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 CO geraak word? vrygestel deur die verbranding van fossielbrandstowwe het aanvaar dat gewone C3-aanlegte beter kan presteer. Intussen kry die RuBisCO in C4-aanlegte reeds genoeg CO? en dus behoort verhogings min effek op hulle te 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 bevindings is verbasend. Soos verwag is, vir die eerste tien jaar, het C3-grasse wat onder ekstra CO? het beter gevaar – maar hul C4-ekwivalente 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 CO? en die C4-aanlegte 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 dit verander in CO? invloed op gevestigde ekosisteme is waarskynlik kompleks en moeilik om te voorspel. Hulle kan daarop dui, as CO? in die atmosfeer toeneem, kan C4 tropiese grasvelde miskien 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 blykbaar die groei van die C4-plante in die eksperiment ’n hupstoot gegee het nie. Ons kan nie verwag dat ons voedselsekerheidsprobleme opgelos sal word deur C4-oesopbrengste wat in reaksie op CO? soos hulle in die eksperiment gedoen het. Net so behoort die uiteindelike daling in biomassa wat in die C3-persele gesien word, nie in C3 eenjarige gewasse te gebeur nie.
Maar, soos ons weet, mors C3-plante baie meer hulpbronne by hoër temperature, so enige toename in fotosintese van stygende CO? vlakke blyk waarskynlik te 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 blyk te wees om waar te wees, is oor die algemeen - en vir die oomblik blyk dit steeds die geval te wees vir die idee dat CO? verhoogde oesopbrengste sal die wêreld voed.
Maar, soos ons weet, mors C3-plante baie meer hulpbronne by hoër temperature, so enige toename in fotosintese van stygende CO? vlakke blyk waarskynlik te wees 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
at InnerSelf Market en Amazon
