बढ़ते कार्बन डाइऑक्साइड स्तर वास्तव में संयंत्र विकास को बढ़ावा देते हैं?

जलवायु प्रभाव

बढ़ते कार्बन डाइऑक्साइड स्तर वास्तव में संयंत्र विकास को बढ़ावा देते हैं?
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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 (सीओ₂) के उच्च स्तर पौधों की प्रकाश संश्लेषण को बढ़ावा देंगे और इसलिए खाद्य उत्पादन में वृद्धि होगी।

नई शोध विज्ञान में प्रकाशित सुझाव देता है कि पौधों के विकास पर सीओए के स्तर को बढ़ाने के प्रभावों की भविष्यवाणी करना वास्तव में किसी की अपेक्षा से अधिक जटिल हो सकता है।

यह समझने के लिए कि शोधकर्ताओं ने क्या पाया है प्रकाश संश्लेषण के बारे में कुछ पृष्ठभूमि जानकारी की आवश्यकता है। यह वह प्रक्रिया है जो सीओए को शर्करा में परिवर्तित करने के लिए प्रकाश ऊर्जा का उपयोग करती है जो पौधों के विकास को बढ़ावा देती है और आखिरकार हम जिस खाद्य पदार्थ पर निर्भर करते हैं उसे प्रदान करते हैं। दुर्भाग्यवश, प्रकाश संश्लेषण त्रुटिपूर्ण है।

सीओए और ऑक्सीजन के अणु समान आकार होते हैं और मुख्य तंत्र जो सीओए को नुकसान पहुंचाता है, जो रूबिस्को के आकर्षक नाम के साथ एक एंजाइम होता है, कभी-कभी सीओ में से एक के लिए एक ऑक्सीजन अणु गलती है। यह कोई समस्या नहीं थी जब रुबिस्को पहले विकसित हुआ। लेकिन 30m साल पहले वायुमंडल में सीओए के स्तर कम हो गए थे वे एक तिहाई क्या थे। चारों ओर कम सीओ के साथ, पौधों ने गलती से ऑक्सीजन अणुओं को फसल लगाने की कोशिश की। आज यह अक्सर पौधे की ऊर्जा और संसाधनों पर एक बड़ी नाली होती है।

चूंकि यह गर्म हो जाता है, रुबिस्को त्रुटियों से भी अधिक प्रवण हो जाता है। पानी भी तेजी से वाष्पित हो जाता है, जिससे सूखने से बचने के लिए पौधों को उपाय करने के लिए मजबूर किया जाता है। दुर्भाग्यवश, उनके पत्तों से निकलने वाले पानी को रोकना भी सीओए को रोकता है और, क्योंकि रुबिस्को सीओ₂ से भूखा हो जाता है, यह इसके बजाय ऑक्सीजन का उपयोग करके पौधे के संसाधनों को अधिक से अधिक बर्बाद कर देता है। 25 डिग्री सेल्सियस पर, यह पौधे के उत्पादन के एक-चौथाई हिस्से का उपभोग कर सकता है - और समस्या अधिक चरम हो जाती है जैसे ही तापमान बढ़ता है.

हालांकि, कुछ पौधों ने समस्या से बचने के लिए एक तरीका विकसित किया कोशिकाओं को सीओयू पंप करके जहां रुबिस्को टर्बोचार्ज प्रकाश संश्लेषण में स्थित है। इन्हें सीएक्सएनएएनएक्स पौधों के रूप में जाना जाता है, सामान्य सीएक्सएनएनएक्स संयंत्रों के विपरीत जो यह नहीं कर सकते हैं। सीएक्सएनएएनएक्स पौधे अधिक उत्पादक हो सकते हैं, खासकर गर्म और सूखी स्थितियों के तहत। वे पृथ्वी के उष्णकटिबंधीय घास के मैदानों पर हावी होने आए 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 द्वारा प्रभावित होगा जीवाश्म ईंधन जलाने से जारी किया गया है कि नियमित सीएक्सएनएनएक्स संयंत्र बेहतर प्रदर्शन कर सकते हैं। इस बीच, सीएक्सएनएएनएक्स संयंत्रों में रुबिस्को को पहले से ही पर्याप्त सीओए मिलते हैं और इसलिए बढ़ोतरी पर उनका 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 उम्मीद की गई थी, पहले दस वर्षों के लिए, अतिरिक्त सीओए के तहत उगाए गए सीएक्सएनएनएक्स घास बेहतर थे - लेकिन उनके सीएक्सएनएएनएक्स समकक्ष नहीं थे। हालांकि, प्रयोग के दूसरे दशक में स्थिति को उलट दिया गया, सीएक्सएनएएनएक्स संयंत्र सीओए के उच्च स्तर और सीएक्सएनएएनएक्स संयंत्रों के उत्पादन के तहत कम बायोमास का उत्पादन करते 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 सीओए में परिवर्तन के तरीके से स्थापित पारिस्थितिक तंत्र प्रभावित होने की संभावना जटिल और कठिन होने की संभावना है। वे संकेत दे सकते हैं कि, जैसे वातावरण में सीओए बढ़ता है, सीएक्सएनएनएक्स उष्णकटिबंधीय घास के मैदान शायद हो सकता 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।

नतीजतन, उनके पास मिट्टी के अंतःक्रियाओं का निर्माण करने का अवसर नहीं है जो प्रयोग में सीएक्सएनएनएक्स संयंत्रों के विकास को बढ़ावा देता है। हम उम्मीद नहीं कर सकते कि हमारी खाद्य सुरक्षा समस्याओं को सीएक्सएनएक्सएक्स फसल उपज द्वारा सीओए के जवाब में बढ़ने के साथ हल किया जाएगा जैसा कि उन्होंने प्रयोग में किया था। इसी प्रकार, सीएक्सएनएएनएक्स प्लॉट्स में देखा गया बायोमास में अंतिम गिरावट सीएक्सएनएनएक्स वार्षिक फसलों में नहीं होनी चाहिए।

वार्तालापलेकिन, जैसा कि हम जानते हैं, सीएक्सएनएनएक्स संयंत्र उच्च तापमान पर बहुत अधिक संसाधन बर्बाद करते हैं, इसलिए बढ़ते सीओए स्तर से प्रकाश संश्लेषण में कोई वृद्धि होने की संभावना 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। सॉल्यूशंस जो वास्तव में सच होने के लिए बहुत अच्छे लगते हैं - और, इस पल के लिए, यह अभी भी इस विचार का मामला है कि सीओए बढ़ी हुई फसल पैदावार दुनिया को खिलाएगी।

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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