Рослини стали малоймовірним предметом політичних дискусій. Багато прогнозів припускають, що спалювання викопного палива та наслідки зміни клімату ускладнюватимуть вирощування достатньої кількості їжі для всіх у найближчі десятиліття. Але деякі групи виступають проти обмеження наших викидів стверджувати, що вищий рівень вуглекислого газу (CO?) прискорить фотосинтез рослин і таким чином збільшить виробництво їжі.
нове дослідження опубліковано в Science припускає, що прогнозування наслідків збільшення CO? Рівень росту рослин насправді може бути складнішим, ніж хтось очікував.
Щоб зрозуміти, що з’ясували дослідники, потрібна додаткова інформація про фотосинтез. Це процес, який використовує енергію світла для перетворення CO? цукри, які живлять ріст рослин і, зрештою, забезпечують їжу, від якої ми залежимо. На жаль, фотосинтез має недоліки.
Молекули CO? і кисень мають схожі форми та ключовий механізм, який збирає CO?, фермент із гучною назвою RuBisCO, іноді приймає молекулу кисню за одну з CO?. Це не було проблемою коли RuBisCO вперше розвинувся. Але близько 30 мільйонів років тому CO? рівень в атмосфері знизився до менше ніж третину того, що вони були. З меншою кількістю CO? навколо рослини почали помилково частіше намагатися збирати молекули кисню. Сьогодні це часто є суттєвою втратою енергії та ресурсів заводу.
З нагріванням RuBisCO стає ще більш схильним до помилок. Вода також випаровується швидше, що змушує рослини вживати заходів, щоб уникнути висихання. На жаль, припинення виходу води з листя також припиняє виділення CO? потрапляючи всередину, і, оскільки RuBisCO відчуває брак CO?, він витрачає все більше і більше ресурсів заводу, використовуючи натомість кисень. При 25°C це може споживати одну чверть того, що виробляє рослина – і проблема стає більш екстремальною з підвищенням температури.
Однак деякі рослини розробили спосіб уникнути проблеми шляхом перекачування CO? до клітин, де знаходиться RuBisCO, щоб посилити фотосинтез. Вони відомі як рослини C4, на відміну від звичайних рослин C3, які не можуть цього робити. Рослини C4 можуть бути набагато продуктивнішими, особливо в жарких і сухих умовах. Вони прийшли домінувати над тропічними луками Землі 5m - 10m років тому, мабуть, тому, що світ у цей час став більш сухим та їхнім водокористування ефективніше.
Кукурудза (кукурудза) та цукровий очерет - це рослини C4, але більшість культур це не так, хоча проект, який спочатку фінансується Фондом Білла та Мелінди Гейтс, прагнув покращити врожайність рису додавши до нього машини C4.
Більшість моделей способів росту рослин та врожаю врожаю вплине на CO? вивільняється при спалюванні викопного палива, припустили, що звичайні установки C3 можуть працювати краще. Тим часом RuBisCO на заводах C4 вже отримує достатньо CO? і тому підвищення повинно мало впливати на них. Це було підтримано попередні короткочасні дослідження.
Новий науковий документ повідомляє дані проекту, який порівнює C3 і C4 установки для Минулі 20 років. Їх висновки дивують. Як і очікувалося, протягом перших десяти років трави C3, вирощені під додатковим CO? працювали краще, але їхні еквіваленти C4 – ні. Однак у другій декаді експерименту ситуація змінилася на протилежну: рослини C3 виробляли менше біомаси за вищих рівнів CO? і рослини C4 виробляють більше.
Схоже, що цей неспокійний результат може бути, тому що з часом менше азоту було доступно для запліднення росту рослин на ділянках C3 та більше на ділянках C4. Таким чином, ефект був обумовлений не лише самими рослинами, але й їх взаємодією з хімією ґрунту та його мікробами.
Ці результати свідчать про те, що спосіб зміни CO? вплинути на сформовані екосистеми, ймовірно, буде складним і важко передбачуваним. Вони можуть натякати, що, як CO? в атмосфері збільшується, можливо, C4 тропічні луки поглинають більше вуглецю ніж очікувалося, і ліси, які переважно C3, може поглинати менше. Але точна картина, ймовірно, залежить від місцевих умов.
Вплив на їжу
Що це означає для виробництва їжі, може бути більш простим і менш втішним, ніж на перший погляд. Ці результати отримані від трав, які виживають і продовжують рости з року в рік. Але нинішні зернові культури - це «однорічні рослини», які гинуть після одного сезону і підлягають пересадці.
Як результат, вони не мають можливості створити взаємодію з ґрунтом, яка, здається, прискорила ріст рослин C4 в експерименті. Ми не можемо очікувати, що наші проблеми з продовольчою безпекою будуть вирішені шляхом збільшення врожайності C4 у відповідь на CO? як вони робили в експерименті. Подібним чином, можливе падіння біомаси, яке спостерігається на ділянках C3, не повинно відбуватися в однорічних культурах C3.
Але, як ми знаємо, рослини C3 витрачають набагато більше ресурсів при вищих температурах, тож будь-яке збільшення фотосинтезу через зростання CO? схоже, що рівні принаймні скасовано по наслідки глобального потепління це спричинить. І це не впливає на зміни моделей опадів, таких як частіші посухи. Рішення, які здаються занадто гарними, щоб бути правдою, загалом є – і, на даний момент, це все ще стосується ідеї, що CO? підвищення врожайності нагодує світ.
Але, як ми знаємо, рослини C3 витрачають набагато більше ресурсів при вищих температурах, тож будь-яке збільшення фотосинтезу через зростання CO? схоже, що рівні Про автора
Стюарт Томпсон, старший викладач біохімії рослин, Вестмінстерський університет
Ця стаття була спочатку опублікована на Бесіда. Читати оригінал статті.
Суміжні книги
at InnerSelf Market і Amazon
