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  • 二氧化碳水平的上升会真正促进植物的生长吗?

     时间:2021-04-07 19:05:22  来源:

    植物已成为政治辩论中不太可能的主题。许多预测表明,燃烧化石燃料和由此引起的气候变化将使未来几十年内难以为每个人种植足够的粮食。但是一些反对限制我们排放的团体声称,更高水平的二氧化碳(CO 2)将促进植物的光合作用,从而增加粮食产量。

    发表在科学杂志上的新研究表明,预测CO升高的影响???植物生长水平实际上可能比任何人预期的都要复杂。

    要了解研究人员的发现,需要一些有关光合作用的背景信息。这是使用光能为CO转化提供动力的过程。促进植物生长并最终提供我们赖以生存的食物的糖分。不幸的是,光合作用是有缺陷的。

    CO的分子氧和氧的形状相似,而收获CO 2的关键机理是CO 2。RuBisCO最初发展时,这并不是问题。但是大约3000万年前大气层的水平下降到不到以前的三分之一。用更少的二氧化碳???周围,​​植物开始错误地尝试更多地收集氧气分子。如今,这通常会大量消耗植物的能源和资源。

    随着温度的升高,RuBisCO更容易出错。水也蒸发得更快,迫使植物采取措施避免变干。不幸的是,阻止水从树叶中逸出也可以阻止CO?随着RuBisCO的CO2饥饿,它通过使用氧气代替而浪费了越来越多的植物资源。在25℃时,这会消耗植物总产量的四分之一。随着温度的进一步升高,问题变得更加严重。

    但是,一些工厂开发了一种方法,可以通过泵送CO2来避免此问题。进入RuBisCO所处的细胞以涡轮增压光合作用。这些被称为C4植物,与不能做到这一点的普通C3植物相反。C4植物的生产力可能更高,尤其是在炎热和干燥的条件下。从500万到1000万年前,它们开始统治地球的热带草原,这可能是因为此时世界变得更加干燥,并且用水效率更高。

    玉米(甘蔗)和甘蔗是C4植物,但大多数作物不是C4植物,尽管比尔和梅林达·盖茨基金会最初资助的一个项目一直在寻求通过添加C4机器来提高水稻产量的方法。

    植物生长和农作物产量将如何受到二氧化碳影响的大多数模型?通过燃烧化石燃料释放的碳假定常规C3电厂的性能可能更好。同时,C4工厂中的RuBisCO已获得足够的CO ???因此增加对他们几乎没有影响。先前的短期研究对此提供了支持。

    新的科学论文报告了一个项目的数据,该项目在过去20年中一直在比较C3和C4工厂。他们的发现令人惊讶。不出所料,在最初的十年中,C3草在额外的CO2胁迫下生长。做得更好???但他们的C4等效物却没有。但是,在实验的第二个十年中,情况发生了逆转,C3​​植物在较高的CO2水平下产生较少的生物量。而C4植物产量更高。

    令人困惑的结果似乎是因为随着时间的流逝,在C3地块中可利用的氮较少,而在C4地块中可利用的氮较少。因此,其影响不仅是由于植物本身,还取决于它们与土壤及其微生物的化学反应。

    这些结果表明CO变化的方式。对已建立的生态系统的影响可能很复杂且难以预测。他们可能暗示,作为CO ???随着大气层的增加,C4热带草原吸收的碳可能比预期的多,而主要为C3的森林吸收的碳可能更少。但是确切的情况可能取决于当地条件。

    对食物的影响

    与乍一看相比,这对于食品生产而言意味着更直接,更舒适。这些结果来自能存活并逐年增长的草。但是目前的谷物作物是“一年生植物”,它们在一个季节后死亡,必须重新种植。

    结果,他们没有机会建立似乎促进了C4植物生长的土壤相互作用。我们不能指望通过像实验中所做的那样通过响应CO 2-来增加C4作物的产量来解决我们的粮食安全问题。同样,在C3地块中不应出现C3地块中生物量的最终下降。

    但是,正如我们所知,C3植物在较高温度下会浪费大量资源,因此,CO升高会增加光合作用?似乎至少会被全球变暖的影响所抵消。但这并没有考虑到降雨模式的变化,例如更频繁的干旱。似乎太好了而无法实现的解决方案通常是???目前,对于CO ????作物单产的提高将养活全世界。

     

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