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पौधे राजनीतिक बहस का एक असंभव विषय बन गए हैं। कई अनुमान सुझाव है कि जीवाश्म ईंधन और परिणामी जलवायु परिवर्तन जलने से आने वाले दशकों में हर किसी के लिए पर्याप्त भोजन बढ़ाना मुश्किल हो जाएगा। लेकिन कुछ समूह हमारे उत्सर्जन को सीमित करने का विरोध करते थे दावा है कि कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ?) का उच्च स्तर पौधों के प्रकाश संश्लेषण को बढ़ावा देगा और इसलिए खाद्य उत्पादन में वृद्धि होगी।

नई शोध विज्ञान में प्रकाशित सुझाव है कि CO बढ़ने के प्रभावों की भविष्यवाणी की जाए? पौधों की वृद्धि का स्तर वास्तव में किसी की अपेक्षा से अधिक जटिल हो सकता है।

शोधकर्ताओं ने जो पता लगाया है उसे समझने के लिए प्रकाश संश्लेषण के बारे में थोड़ी पृष्ठभूमि जानकारी की आवश्यकता है। यह वह प्रक्रिया है जो CO के रूपांतरण को शक्ति प्रदान करने के लिए प्रकाश ऊर्जा का उपयोग करती है? शर्करा में जो पौधों के विकास को बढ़ावा देती है और अंततः वह भोजन प्रदान करती है जिस पर हम निर्भर हैं। दुर्भाग्य से, प्रकाश संश्लेषण त्रुटिपूर्ण है।

CO के अणु? और ऑक्सीजन समान आकार और मुख्य तंत्र हैं जो CO2 उत्पन्न करते हैं, एक एंजाइम जिसका आकर्षक नाम RuBisCO है, कभी-कभी क्या आप ऑक्सीजन अणु को CO में से एक समझने की भूल करते हैं?। यह कोई समस्या नहीं थी जब रुबिस्को पहले विकसित हुआ. लेकिन लगभग 30 मिलियन वर्ष पहले CO? वातावरण में स्तर कम हो गया वे एक तिहाई क्या थे. कम CO के साथ? चारों ओर, पौधे गलती से ऑक्सीजन अणुओं को अधिक बार इकट्ठा करने की कोशिश करने लगे। आज यह अक्सर किसी संयंत्र की ऊर्जा और संसाधनों का पर्याप्त अपव्यय होता है।

जैसे-जैसे गर्मी बढ़ती है, RuBisCO में त्रुटियाँ होने की संभावना और भी अधिक हो जाती है। पानी भी तेजी से वाष्पित हो जाता है, जिससे पौधों को सूखने से बचाने के लिए उपाय करने पड़ते हैं। दुर्भाग्य से, उनकी पत्तियों से पानी निकलने से CO भी रुक जाती है? अंदर जाकर, जैसे ही RuBisCO में CO की कमी हो जाती है, यह इसके बजाय ऑक्सीजन का उपयोग करके पौधे के अधिक से अधिक संसाधनों को बर्बाद कर देता है। 25 डिग्री सेल्सियस पर, यह पौधे द्वारा पैदा किए गए उत्पाद का एक-चौथाई उपभोग कर सकता है - और समस्या अधिक गंभीर हो जाती है जैसे ही तापमान बढ़ता है.

हालांकि, कुछ पौधों ने समस्या से बचने के लिए एक तरीका विकसित किया CO पम्पिंग द्वारा? उन कोशिकाओं में जहां RuBisCO टर्बोचार्ज प्रकाश संश्लेषण के लिए स्थित है। इन्हें C4 पौधों के रूप में जाना जाता है, सामान्य C3 पौधों के विपरीत जो ऐसा नहीं कर सकते। C4 पौधे अधिक उत्पादक हो सकते हैं, विशेषकर गर्म और शुष्क परिस्थितियों में। वे पृथ्वी के उष्णकटिबंधीय घास के मैदानों पर कब्ज़ा करने आये 5m से 10m साल पहले, शायद इसलिए कि इस समय और दुनिया में दुनिया सूख गई पानी का उपयोग अधिक कुशल है.

मक्का (मकई) और चीनी गन्ना सीएक्सएनएनएक्स संयंत्र हैं लेकिन अधिकांश फसलें नहीं हैं, हालांकि शुरुआत में बिल और मेलिंडा गेट्स फाउंडेशन द्वारा वित्त पोषित एक परियोजना चावल में उपज में सुधार की मांग कर रही है। इसमें सीएक्सएनएक्सएक्स मशीनरी जोड़ना.

संयंत्र के विकास और फसल पैदावार के अधिकांश मॉडल सीओ से प्रभावित होंगे? जीवाश्म ईंधन जलाने से निकलने वाले सी3 संयंत्रों ने यह मान लिया है कि नियमित सी4 संयंत्र बेहतर प्रदर्शन कर सकते हैं। इस बीच, CXNUMX संयंत्रों में RuBisCO को पहले से ही पर्याप्त CO प्राप्त है? और इसलिए वृद्धि का उन पर बहुत कम प्रभाव होना चाहिए। इसका समर्थन किया गया है पिछले अल्पकालिक अध्ययन.

नया विज्ञान पत्र एक परियोजना से डेटा रिपोर्ट करता है जो सीएक्सएनएएनएक्स और सीएक्सएनएएनएक्स संयंत्रों की तुलना कर रहा है अतीत 20 साल. उनके निष्कर्ष आश्चर्यजनक हैं. जैसा कि अपेक्षित था, पहले दस वर्षों में, C3 घासें अतिरिक्त CO के तहत उगाई गईं? बेहतर प्रदर्शन किया - लेकिन उनके C4 समकक्षों ने ऐसा नहीं किया। हालाँकि, प्रयोग के दूसरे दशक में स्थिति उलट गई, C3 संयंत्र CO के उच्च स्तर के तहत कम बायोमास का उत्पादन कर रहे थे? और C4 संयंत्र अधिक उत्पादन कर रहे हैं।

ऐसा लगता है कि यह परेशान परिणाम हो सकता है क्योंकि समय बीत गया है, कम नाइट्रोजन उपलब्ध था सीएक्सएनएनएक्स प्लॉट्स में पौधों के विकास को उर्वरित करने और सीएक्सएनएनएक्स प्लॉट्स में और अधिक। तो प्रभाव सिर्फ पौधों के कारण ही नहीं बल्कि मिट्टी और इसके सूक्ष्म जीवों की रसायन शास्त्र के साथ उनकी बातचीत के लिए भी था।

इन परिणामों से पता चलता है कि CO में किस प्रकार परिवर्तन होता है? स्थापित पारिस्थितिकी तंत्र पर प्रभाव जटिल और भविष्यवाणी करना कठिन होने की संभावना है। वे संकेत दे सकते हैं कि, सीओ के रूप में? वातावरण में C4 उष्णकटिबंधीय घास के मैदानों में वृद्धि हो सकती है अधिक कार्बन अवशोषित करें अपेक्षा से, और जंगल, जो मुख्य रूप से सीएक्सएनएएनएक्स हैं, कम अवशोषित कर सकते हैं। लेकिन सटीक तस्वीर स्थानीय परिस्थितियों पर निर्भर होने की संभावना है।

भोजन पर प्रभाव

खाद्य उत्पादन के लिए इसका क्या अर्थ है पहली नज़र की तुलना में अधिक सरल और कम आरामदायक। ये परिणाम घास से हैं जो जीवित रहते हैं और वर्ष में वर्ष में बढ़ते रहते हैं। लेकिन वर्तमान अनाज की फसलें "वार्षिक पौधे" हैं जो एक मौसम के बाद मर जाती हैं और उन्हें प्रतिलिपि बनाना पड़ता है।

परिणामस्वरूप, उनके पास मृदा अंतःक्रियाओं का निर्माण करने का अवसर नहीं है जिससे प्रयोग में C4 पौधों की वृद्धि को बढ़ावा मिला है। हम यह उम्मीद नहीं कर सकते कि CO की प्रतिक्रिया में C4 फसल की पैदावार बढ़ने से हमारी खाद्य सुरक्षा समस्याएँ हल हो जाएँगी? जैसा कि उन्होंने प्रयोग में किया था। इसी प्रकार, C3 भूखंडों में देखी गई बायोमास में अंतिम गिरावट C3 वार्षिक फसलों में नहीं होनी चाहिए।

लेकिन, जैसा कि हम जानते हैं, C3 पौधे उच्च तापमान पर बहुत अधिक संसाधनों को बर्बाद करते हैं, तो बढ़ती CO से प्रकाश संश्लेषण में कोई वृद्धि? स्तर होने की संभावना प्रतीत होती है कम से कम रद्द कर दिया द्वारा ग्लोबल वार्मिंग के प्रभाव यह कारण होगा। और यह वर्षा पैटर्न में परिवर्तनों में फैक्टरिंग के बिना है अधिक बार सूखे. ऐसे समाधान जो आम तौर पर सच होने के लिए बहुत अच्छे लगते हैं - और, फिलहाल, यह अभी भी इस विचार का मामला प्रतीत होता है कि CO? बढ़ी हुई फसल की पैदावार दुनिया का पेट भरेगी।

लेखक के बारे में

स्टुअर्ट थॉम्पसन, प्लांट बायोकैमिस्ट्री में सीनियर लेक्चरर, वेस्टमिंस्टर विश्वविद्यालय

यह आलेख मूलतः पर प्रकाशित हुआ था वार्तालाप। को पढ़िए मूल लेख.

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