일어나는 이산화탄소 수준은 실제로 식물 성장을 촉진합니까?

일어나는 이산화탄소 수준은 실제로 식물 성장을 촉진합니까?
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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 (CO₂)는 식물의 광합성을 증가시켜 식량 생산을 증가시킵니다.

새로운 연구 과학에 게시 됨 식물 성장에 이산화탄소 농도를 증가시키는 효과를 예측하는 것이 실제로 예상했던 것보다 더 복잡 할 수 있음을 시사한다.

연구자가 밝혀낸 것을 이해하려면 광합성에 대한 배경 지식이 필요합니다. 이것은 빛 에너지를 사용하여 CO 2를 식물 성장과 궁극적으로 우리가 의존하는 음식을 제공하는 당으로 전환시키는 과정입니다. 불행히도 광합성에는 결함이 있습니다.

이산화탄소와 산소의 분자는 비슷한 모양이며, 때로는 RuBisCO의 이름을 가진 효소 인 CO₂를 수확하는 핵심 메커니즘입니다. 이산화탄소 중 하나에 산소 분자를 착각. 이것은 문제가되지 않았다. RuBisCO가 처음 진화했을 때. 그러나 30m 년 전 대기 중 이산화탄소 농도는 그들이 한 일 중 1/3. 주변의 CO₂가 적어지면서 식물은 실수로 산소 분자를 더 자주 수확하기 시작했습니다. 오늘날 이것은 종종 식물의 에너지와 자원에 상당한 손실을 가져옵니다.

더워지면 RuBisCO는 오류가 발생하기 쉽습니다. 물도 더 빠르게 증발하여 식물은 건조를 피하기위한 조치를 강요합니다. 불행하게도, 잎에서 물이 빠져 나오면 이산화탄소가 들어가는 것을 멈추고, RuBisCO는 이산화탄소가 없어져서 산소를 대신 사용하여 식물의 자원을 낭비합니다. 25 ° C에서 이것은 식물이 생산하는 것의 1/4을 소비 할 수 있으며 문제는 더욱 극단적으로됩니다 온도가 더 올라가면.

그러나 일부 식물은 문제를 피할 수있는 방법을 개발했다. RuBisCO가 광합성을 터보 차저로 운반하는 세포에 이산화탄소를 주입함으로써 이것들은 C4 식물으로 알려져 있습니다. C3 식물은 이것을 할 수 없습니다. C4 설비는 특히 뜨겁고 건조한 환경에서 훨씬 더 생산적 일 수 있습니다. 그들은 지구의 열대 초원을 지배하게되었습니다. 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 CO₂의 영향을받습니다. 화석 연료를 태우면서 방출되는 것은 일반 C3 설비가 더 잘 수행 될 수 있다고 생각 해왔다. 한편, C4 공장의 RuBisCO는 이미 충분한 CO₂를 얻고 있으므로 증가는 거의 영향을 미치지 않습니다. 이것은에 의해 지원되었습니다. 이전 단기 연구.

새로운 과학 논문은 C3 및 C4 플랜트를 비교 한 프로젝트의 데이터를보고합니다. 지난 20 년. 그들의 발견은 놀랍습니다. 예상대로, 처음 10 년 동안 여분의 CO2로 성장한 C3 풀은 더 좋았지 만 C4 등가물은 그렇지 못했습니다. 그러나이 실험의 두 번째 10 년 동안, C3 식물은 더 높은 수준의 CO2와 C4 식물에서 더 많은 바이오 매스를 생산하면서 상황이 바뀌었다.

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.

이러한 결과는 이산화탄소의 변화가 확립 된 생태계에 영향을 미치는 방식이 복잡하고 예측하기 어렵다는 것을 의미합니다. 그들은 대기 중 이산화탄소가 증가함에 따라 C4 열대 초지가 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 실험에서 C4 식물의 성장을 촉진시킨 것으로 보이는 토양 상호 작용을 구축 할 기회가 없습니다. C4 작물 수확량이 실험 에서처럼 CO₂에 반응하여 증가함에 따라 우리의 식량 안보 문제가 해결 될 것으로 기대할 수 없습니다. 마찬가지로, C3 플롯에 나타나는 바이오 매스의 최종 가을은 C3 연간 작물에서 발생하지 않아야합니다.

대화그러나 C3 공장은 고온에서 더 많은 자원을 낭비하므로 이산화탄소 농도 상승으로 인해 광합성이 증가하는 것으로 보입니다. 최소한 취소 됐어.지구 온난화의 영향 그것은 초래할 것이다. 그리고 그것은 다음과 같은 강우 패턴의 변화를 고려하지 않고 있습니다. 더 빈번한 가뭄. 사실 너무 좋다고 판단되는 해결책은 일반적으로 사실이며, 현재로서는 이산화탄소가 농작물 수확량을 늘려 세계에 먹이를 줄 것이라는 생각에서 그렇습니다.

저자 정보

Stuart Thompson, 식물 생화학 선임 강사, 웨스트 민스터 대학교

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