식물은 정치적 논쟁의 대상이 될 가능성이 거의 없다. 많은 예측 화석 연료를 태우고 기후 변화로 인해 앞으로 수십 년 동안 모두에게 충분한 식량을 재배하는 것이 어려워 질 것이라고 제안합니다. 그러나 우리 그룹의 배출을 제한하는 것에 반대하는 일부 단체들 ~를 주장하다 더 높은 수준의 이산화탄소(CO?)는 식물의 광합성을 촉진하여 식량 생산량을 증가시킵니다.
새로운 연구 과학에 게시 됨 CO 증가의 효과를 예측하는 것은 무엇입니까? 식물 성장 수준은 실제로 예상했던 것보다 더 복잡할 수 있습니다.
연구자들이 발견한 내용을 이해하려면 광합성에 대한 약간의 배경 정보가 필요합니다. 이것은 CO 변환에 전력을 공급하기 위해 빛 에너지를 사용하는 프로세스입니다. 식물의 성장을 촉진하고 궁극적으로 우리가 의존하는 음식을 제공하는 설탕으로 전환됩니다. 불행하게도 광합성에는 결함이 있습니다.
CO 분자? 산소와 모양은 비슷하며 때로는 RuBisCO라는 눈에 띄는 이름을 가진 효소인 CO를 수확하는 주요 메커니즘도 있습니다. 산소 분자를 CO 중 하나로 착각합니까?. 이것은 문제가되지 않았다. RuBisCO가 처음 진화했을 때. 그런데 약 30천만년 전인가? 대기 중 수준이 이하로 떨어졌습니다. 그들이 한 일 중 1/3. CO가 적습니까? 주변에서 식물은 실수로 산소 분자를 더 자주 수확하려고 시도하기 시작했습니다. 오늘날 이는 종종 공장의 에너지와 자원을 상당히 소모하게 됩니다.
날씨가 더워질수록 RuBisCO는 오류가 발생하기 쉽습니다. 또한 물은 더 빨리 증발하므로 식물은 건조를 방지하기 위한 조치를 취해야 합니다. 불행하게도 잎에서 물이 나오는 것을 막는 것은 CO도 막는다는 것인가요? RuBisCO에 CO가 고갈되면서 대신 산소를 사용하여 식물 자원을 점점 더 많이 낭비하게 됩니다. 25°C에서는 공장이 생산하는 양의 XNUMX/XNUMX을 소비할 수 있으며 문제는 더욱 심각해집니다. 온도가 더 올라가면.
그러나 일부 식물은 문제를 피할 수있는 방법을 개발했다. CO를 펌핑해서? RuBisCO가 위치한 세포로 가서 광합성을 터보차지합니다. 이를 수행할 수 없는 일반 C4 식물과 달리 이들은 C3 식물로 알려져 있습니다. C4 식물은 특히 덥고 건조한 조건에서 훨씬 더 생산적일 수 있습니다. 그들은 지구의 열대 초원을 지배하게 되었습니다. 5m ~ 10m 년 전아마도이 세상이 더 건조 해 졌기 때문일 것입니다. 물 사용이 더 효율적입니다..
옥수수 (옥수수)와 사탕 수수는 C4 식물이지만 대부분의 작물은 그렇지 않습니다. 빌과 멜린다 게이츠 재단이 초기에 자금을 지원 한 프로젝트는 쌀의 수확량을 개선하기 위해 노력하고 있습니다. C4 기계를 추가했습니다..
식물 성장과 작물 생산량에 대한 대부분의 모델 CO의 영향을 받나요? 화석 연료를 태워 배출되는 탄소는 일반 C3 발전소가 더 나은 성능을 발휘할 수 있다고 가정했습니다. 한편, C4 공장의 RuBisCO는 이미 충분한 CO를 얻고 있습니까? 따라서 증가는 그들에게 거의 영향을 미치지 않습니다. 이것은 다음에서 지원되었습니다. 이전 단기 연구.
새로운 과학 논문은 C3 및 C4 플랜트를 비교 한 프로젝트의 데이터를보고합니다. 지난 20 년. 그들의 발견은 놀랍습니다. 예상했던 대로, 처음 3년 동안 C4 잔디는 추가 CO 하에서 성장했습니다. 더 나았지만 C3 등가물은 그렇지 않았습니다. 그러나 실험의 두 번째 4년 동안 상황은 역전되어 CXNUMX 식물은 더 높은 수준의 CO에서 더 적은 바이오매스를 생산했습니다. 그리고 CXNUMX 식물은 더 많은 것을 생산합니다.
이 혼란스러운 결과는 시간이 지날수록, 질소가 적음 C3 플롯 및 더 많은 C4 플롯에서 식물의 성장을 비옥하게합니다. 그래서 그 효과는 식물 그 자체 때문 만이 아니라 토양과 미생물의 화학 작용과의 상호 작용 때문이었습니다.
이 결과는 CO에서 변화하는 방식이 무엇인지 암시합니다. 확립된 생태계에 영향을 미치는 것은 복잡하고 예측하기 어려울 가능성이 높습니다. 그들은 CO로서? 대기가 증가하면 C4 열대 초원이 더 많은 탄소를 흡수한다. C3이 주를 이루고있는 숲, 흡수가 적다.. 그러나 정확한 그림은 현지 상황에 따라 달라질 수 있습니다.
음식에 대한 영향
이것이 식량 생산을 의미하는 것은 언뜻보기보다 더 직관적이고 덜 위안이 될 수 있습니다. 이 결과는 생존하고 계속해서 매년 증가하는 목초에서 비롯된 것입니다. 그러나 현재의 곡물은 한 시즌 후에 죽어서 다시 심어야하는 "연례 식물"입니다.
결과적으로 그들은 실험에서 C4 식물의 성장을 촉진한 것으로 보이는 토양 상호 작용을 구축할 기회가 없습니다. CO에 대응하여 C4 작물 생산량이 증가함으로써 식량 안보 문제가 해결될 것이라고 기대할 수는 없습니다. 실험에서 그랬던 것처럼요. 마찬가지로, C3 플롯에서 볼 수 있는 바이오매스의 최종 감소는 C3 일년생 작물에서 발생해서는 안 됩니다.
그러나 우리가 알고 있듯이 C3 식물은 더 높은 온도에서 더 많은 자원을 낭비하므로 CO 증가로 인해 광합성이 증가합니까? 수준은 될 것 같다 최소한 취소 됐어. 로 지구 온난화의 영향 그것은 초래할 것이다. 그리고 그것은 다음과 같은 강우 패턴의 변화를 고려하지 않고 있습니다. 더 빈번한 가뭄. 일반적으로 사실이라고 믿기에는 너무 좋아 보이는 솔루션은 현재로서는 CO? 향상된 작물 수확량은 세계를 먹여 살릴 것입니다.
그러나 우리가 알고 있듯이 C3 식물은 더 높은 온도에서 더 많은 자원을 낭비하므로 CO 증가로 인해 광합성이 증가합니까? 수준은 될 것 같다 저자 정보
Stuart Thompson, 식물 생화학 선임 강사, 웨스트 민스터 대학교
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