Википедија

Ефект на ѓубрење со CO2

Ефектот на ѓубрење со CO2 или ефектот на ѓубрење со јаглерод предизвикува зголемена стапка на фотосинтеза додека ја ограничува транспирацијата на листовите кај растенијата. И двата процеса се резултат на зголемените нивоа на јаглерод диоксид во атмосферата (CO2).[2][3] Ефектот на ѓубрење со јаглерод варира во зависност од растителните видови, температурата на воздухот и почвата и достапноста на вода и хранливи материи.[4][5] Нето примарна продуктивност (Н.П.П) може позитивно да одговори на ефектот на ѓубрење со јаглерод.[6] Иако, доказите покажуваат дека зголемените стапки на фотосинтеза кај растенијата поради ѓубрењето со CO2 не директно го подобруваат целиот раст на растенијата, а со тоа и складирањето на јаглеродот.[4] Ефектот на ѓубрење со јаглерод е пријавен дека е причина за четириесет и четири проценти зголемување на бруто-примарната продуктивност (Б.П.П) од 2000-тите.[1] Моделите на Земјиниот систем, моделите на копнениот систем и динамичките глобални модели на вегетација се користат за истражување и интерпретација на вегетациските трендови поврзани со зголемувањето на нивото на атмосферски CO2.[4][7] Сепак, екосистемските процеси поврзани со ефектот на ѓубрење CO2 остануваат неизвесни и затоа е предизвикувачки да се моделираат.[8][9]

Горе: степенот до кој растот на растенијата има корист од CO во различни области (црвено = повеќе позитивно влијание.) Долу: влијание врз главните типови на копнени биоми : зимзелени широколисни шуми (EBFs), други шуми (OF), кратки дрвенести вегетација (SW), пасишта (GRA), земјоделски површини (CRO), растенија со C4 јаглерод фиксација и вкупно. [1]

Копнените екосистеми ги намалиле концентрациите на CO2 во атмосферата и делумно ги ублажиле ефектите од климатските промени.[10] Одговорот на растенијата на ефектот на ѓубрење со јаглерод веројатно нема значително да ја намали концентрацијата на CO2 во атмосферата во текот на следниот век поради зголемените антропогени влијанија врз атмосферскиот CO2.[3][4][11][12] Земјините вегетирани земји покажале значително позеленување од раните 1980-ти[13] главно поради зголемените нивоа на атмосферски CO2.[14][15][16][17]

Теоријата предвидува дека тропските предели ќе имаат најголемо навлегување поради ефектот на јаглеродно ѓубрење, но тоа не е забележано. Количината на навлегување на јаглерод диоксид од ѓубрењето со јаглерод диоксид зависи и од тоа како шумите реагираат на климатските промени, и дали се заштитени од уништување на шумите.[18]

Промените во атмосферскиот CO2 можат да го намалат нутритивниот квалитет на некои култури, при што на пример пченицата има помалку протеини и помалку од некои минерали.[19]:439[20] Прехранбените култури може да забележат намалување на содржината на протеини, железо и цинк кај обичните прехранбени култури од три до седумнаесет проценти.[21]

Механизам

уреди

Преку фотосинтезата, растенијата користат CO2 од атмосферата, вода од земјата и енергија од сонцето за да создадат шеќери што се користат за раст и гориво. Додека користењето на оваа глукоза како гориво ослободува јаглерод назад во атмосферата (фотореспирација), растот го складира јаглеродот во физичките структури на растението (т.е. лисја, дрво или недрвенести стебла).[22]Со околу 19 проценти од јаглеродот на Земјата складиран во растенијата,[23]растот на растенијата игра важна улога во складирањето на јаглеродот на земјата наместо во атмосферата. Во контекст на складирање на јаглерод, растот на растенијата често се нарекува продуктивност на биомаса.[22][24][25]Овој термин се користи затоа што истражувачите го споредувале растот на различни растителни заедници според нивната биомаса, количината на јаглерод што ја содржат.

Зголемената продуктивност на биомасата директно ја зголемува количината на јаглерод складиран во растенијата.[22] И бидејќи истражувачите се заинтересирани за складирање на јаглерод, тие се заинтересирани за тоа каде поголемиот дел од биомасата се наоѓа во поединечни растенија или во екосистем. Растенијата прво ќе ги искористат своите ресурси за опстанок и ќе го поддржат растот и одржувањето на најважните ткива како лисјата и фините корени кои имаат краток век.[26] Со повеќе расположливи ресурси растенијата можат да растат потрајни, но помалку неопходни ткива како дрвото.[26]

Набљудувања и трендови

уреди

Од 2002 до 2014 година, се чини дека растенијата влегле во поголема продуктивност, почнувајќи да извлекуваат повеќе CO2 од воздухот отколку што правеле порано.[27] Резултатот бил дека стапката со која CO2 се акумулира во атмосферата не се зголемил во овој временски период, иако претходно, значително пораснал во согласност со растечките емисии на стакленички гасови.[27]

Преглед на научни студии за стаклена градина од 1993 година покажал дека двојно зголемување на концентрацијата јаглерод диоксид ќе го стимулира растот на сто педесет и шест различни растителни видови во просек за триесет и седум проценти. Одговорот значително се разликувал во зависност од видот, при што некои покажале многу поголеми добивки, а неколку покажале загуба. На пример, една студија во стаклена градина од 1979 година покажала дека со двојно зголемена концентрација јаглерод диоксид, сувата тежина на растенијата од памук стари четириесет дена се удвоила, но сувата тежина на растенијата стари триесет дена се зголемила за само дваесет проценти.[28][29]

Покрај студиите за стаклена градина, теренските и сателитски мерења се обидуваат да го разберат ефектот на зголемениот јаглерод диоксид во поприродни средини. Во експериментите за збогатување со јаглерод диоксид (ЕЗЈД) на слободен воздух, растенијата се одгледуваат на терени и концентрацијата на јаглерод диоксид во околниот воздух е вештачки покачена. Овие експерименти обично користат пониски нивоа јаглерод диоксид од студиите за стаклена градина. Тие покажуваат помала добивка во растот од студиите за стаклена градина, при што добивките во голема мера зависат од видот што се испитува. Прегледот од 2005 година на 12 експерименти на 475-600 ppm покажа просечен пораст од 17 проценти во приносот на културите, при што мешунките обично покажуваат поголема реакција од другите видови и C4 растенијата генерално покажуваат помалку. Прегледот исто така тврдел дека експериментите имаат свои ограничувања. Проучените нивоа јаглерод диоксид биле пониски, а повеќето од експериментите биле спроведени во умерени региони.[30] Сателитски мерења откриле зголемување на индексот на лисна површина за 25 проценти до 50 проценти од вегетираната површина на Земјата во текот на изминатите 35 години (т.е. позеленување на планетата), обезбедувајќи докази за позитивен ефект на ѓубрење на јаглерод диоксид.[31][32]

Во зависност од околината, постојат диференцијални реакции на покачен атмосферски јаглерод диоксид помеѓу главните „функционални типови“ на растенија, како што се растенијата C3 и C4, или повеќе или помалку дрвените видови; што има потенцијал меѓу другото да ја промени конкуренцијата меѓу овие групи.[33][34] Зголемениот јаглерод диоксид исто така може да доведе до зголемен однос на јаглерод:азот во лисјата на растенијата или во други аспекти на хемијата на листовите, што веројатно ја менува исхраната на тревопасните животни.[35] Студиите покажуваат дека двојно зголемените концентрации на јаглерод диоксид ќе покажат зголемување на фотосинтезата кај C3 растенијата, но не и кај C4 растенијата.[36] Сепак, исто така се покажа дека C4 растенијата се способни да опстојуваат во суша подобро од растенијата C3.[37]

Експериментирање со збогатување

уреди

Ефектите од збогатувањето јаглерод диоксид наједноставно може да се постигнат во стаклена градина (види Ефект на ѓубрење со CO2 § Белешки за негова земјоделска употреба). Меѓутоа, за експериментирање, резултатите добиени во стаклена градина би биле сомнителни поради тоа што воведуваат премногу збунувачки променливи. Коморите на отворено се на сличен начин сомнеж, при што некои критики го припишуваат, на пр. падот на концентрациите на минералите пронајден во овие експерименти за збогатување на јаглерод диоксид на ограничувањата што се ставаат на кореновиот систем. Сегашната најсовремена е методологијата ЕЗЈД, каде јаглерод диоксид се исфрла директно на отворено.[38] Дури и тогаш, постојат сомнежи дали резултатите од ЕЗЈД во еден дел од светот важат и за друг.

Експерименти за збогатување јаглерод диоксид (ЕЗЈД) со слободен воздух

уреди

Национална лабораторија Оук Риџ спровеле експерименти со ЕЗЈД каде што нивоата на јаглерод диоксид биле зголемени над амбиенталните нивоа во шумските насади. Овие експерименти покажале:[39]

  • Зголеменото производство на коренот поттикнато од зголемениот јаглерод диоксид, што резултира со повеќе јаглерод во почвата.
  • Почетен пораст на нето-примарната продуктивност, кој не бил одржлив.
  • Побрзо опаѓање на достапноста на азот во зголемените шумски парцели јаглерод диоксид.
  • Промена во структурата на заедницата на растенијата, со минимална промена во структурата на микробната заедница.[40]
  • Засилениот јаглерод диоксид не може значително да ја зголеми носивоста на листот или индексот на површината на листот на една област.[40]

Експериментите ЕЗЈД биле критикувани дека не се репрезентативни за целиот свет. Овие експерименти не требало да се екстраполираат на глобално ниво. Други слични експерименти се спроведуваат и во други региони како во амазонската прашума и во Бразил.

Борови

уреди

Универзитетот Дјук направи студија каде дозирал плантажа со борови со покачени нивоа на јаглерод диоксид.[41] Студиите покажале дека боровите навистина растеле побрзо и посилни. Тие, исто така, биле помалку подложни на оштетување за време на ледени бури, што е фактор што го ограничува растот на боровите подалеку на север. Шумата била релативно подобро за време на сушните години. Хипотезата е дека ограничувачките фактори во растот на боровите се хранливи материи како што е азот, кој е во дефицит на голем дел од боровните површини на југоисток. Во сушните години, сепак, дрвјата не се спротивставуваат на тие фактори, бидејќи тие растат побавно бидејќи водата е ограничувачки фактор. Кога дождот е обилен, дрвјата ги достигнуваат границите на хранливите материи на локацијата и дополнителниот јаглерод диоксид не е корисен. Повеќето шумски почви во Југоисточниот регион имаат недостаток на азот и фосфор, како и минерали во трагови. Боровите шуми често седат на земја што се користела за памук, пченка или тутун. Бидејќи овие култури ги исцрпуваа првично плитките и неплодни почви, фармерите на дрвја мора да работат на подобрување на почвите.

Поврзано

уреди

Наводи

уреди
  1. ↑ 1,0 1,1 „CO2 fertilization of terrestrial photosynthesis inferred from site to global scales“. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 119 (10): e2115627119. March 2022. Bibcode:2022PNAS..11915627C. doi:10.1073/pnas.2115627119. PMC 8915860 Проверете ја вредноста |pmc= (help). PMID 35238668 Проверете ја вредноста |pmid= (help).
  2. ↑ „Inferring CO2 fertilization effect based on global monitoring land-atmosphere exchange with a theoretical model“. Environmental Research Letters. 15 (8): 084009. 2020-07-17. Bibcode:2020ERL....15h4009U. doi:10.1088/1748-9326/ab79e5. ISSN 1748-9326.CS1-одржување: display-автори (link)
  3. ↑ 3,0 3,1 „Potential roles of CO2 fertilization, nitrogen deposition, climate change, and land use and land cover change on the global terrestrial carbon uptake in the twenty-first century“. Climate Dynamics (англиски). 52 (7–8): 4393–4406. April 2019. Bibcode:2019ClDy...52.4393T. doi:10.1007/s00382-018-4388-8. ISSN 0930-7575.
  4. ↑ 4,0 4,1 4,2 4,3 „Tree rings provide no evidence of a CO2 fertilization effect in old-growth subalpine forests of western Canada“. Global Change Biology. 25 (4): 1222–1234. December 2018. Bibcode:2019GCBio..25.1222H. doi:10.1111/gcb.14561. PMID 30588740.
  5. ↑ „How does carbon fertilization affect crop yield?“. environmentalresearchweb. Environmental Research Letters. Aug 16, 2013. Архивирано од изворникот на 27 June 2018. Посетено на 3 October 2016.
  6. ↑ „Large divergence of satellite and Earth system model estimates of global terrestrial CO2 fertilization“. Nature Climate Change (англиски). 6 (3): 306–310. March 2016. Bibcode:2016NatCC...6..306K. doi:10.1038/nclimate2879. ISSN 1758-678X.CS1-одржување: display-автори (link)
  7. ↑ „Contrasting effects of CO2 fertilization, land-use change and warming on seasonal amplitude of Northern Hemisphere CO2 exchange“. Atmospheric Chemistry and Physics (англиски). 19 (19): 12361–12375. 2019-10-07. Bibcode:2019ACP....1912361B. doi:10.5194/acp-19-12361-2019. ISSN 1680-7324.
  8. ↑ „Leaf Area Index identified as a major source of variability in modelled CO2 fertilization“. Biogeosciences. 15 (22): 6909–6925. November 2018. doi:10.5194/bg-2018-213.
  9. ↑ „The contributions of land-use change, CO
    2     fertilization, and climate variability to the Eastern US carbon sink: Partitioning of the Eastern US Carbon Sink“. Global Change Biology (англиски). 12 (12): 2370–2390. December 2006. doi:10.1111/j.1365-2486.2006.01254.x.
  10. ↑ „Recent global decline of CO2 fertilization effects on vegetation photosynthesis“. Science. 370 (6522): 1295–1300. December 2020. Bibcode:2020Sci...370.1295W. doi:10.1126/science.abb7772. PMID 33303610 Проверете ја вредноста |pmid= (help). |hdl-access= бара |hdl= (help)CS1-одржување: display-автори (link)
  11. ↑ „A decline in the carbon fertilization effect“. Science. 370 (6522): 1286.5–1287. 2020-12-11. Bibcode:2020Sci...370S1286S. doi:10.1126/science.370.6522.1286-e.
  12. ↑ „Does enhanced photosynthesis enhance growth? Lessons learned from CO
    2     enrichment studies“    . Plant Physiology. 155 (1): 117–24. January 2011. doi:10.1104/pp.110.166819. PMC 3075783. PMID 21088226.
  13. ↑ „Global Green Up Slows Warming“. earthobservatory.nasa.gov (англиски). 2020-02-18. Посетено на 2020-12-27.
  14. ↑ „Human Activity in China and India Dominates the Greening of Earth“. NASA. 2019-02-08. Посетено на 2020-12-27.
  15. ↑ „Greening of the Earth and its drivers“. Nature Climate Change. 6 (8): 791–795. 2016-08-01. Bibcode:2016NatCC...6..791Z. doi:10.1038/nclimate3004.CS1-одржување: display-автори (link)
  16. ↑ „Carbon Dioxide Fertilization Greening Earth, Study Finds“. NASA. 2016-04-25. Посетено на 2020-12-27.
  17. ↑ „If you're looking for good news about climate change, this is about the best there is right now“. Washington Post. Посетено на 2016-11-11.
  18. ↑ „Effect of increasing CO
    2     on the terrestrial carbon cycle“    . Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 112 (2): 436–41. January 2015. Bibcode:2015PNAS..112..436S. doi:10.1073/pnas.1407302112. PMC 4299228. PMID 25548156.
  19. ↑ Mbow C, Rosenzweig C, Barioni LG, Benton TG, Herrero M, Krishnapillai M, и др. (2019). „Chapter 5: Food Security“ (PDF). Во Shukla PR, Skea J, Calvo Buendia E, Masson-Delmotte V, Pörtner HO, Roberts DC, и др. (уред.). Climate Change and Land: an IPCC special report on climate change, desertification, land degradation, sustainable land management, food security, and greenhouse gas fluxes in terrestrial ecosystems.
  20. ↑ „Worries grow that climate change will quietly steal nutrients from major food crops“. Science News. 13 December 2017. Посетено на 21 January 2018.
  21. ↑ „Impact of anthropogenic CO2 emissions on global human nutrition“. Nature Climate Change (англиски). 8 (9): 834–839. 27 August 2018. Bibcode:2018NatCC...8..834S. doi:10.1038/s41558-018-0253-3. ISSN 1758-678X.
  22. ↑ 22,0 22,1 22,2 „Integrating the evidence for a terrestrial carbon sink caused by increasing atmospheric CO2“. The New Phytologist. 229 (5): 2413–2445. March 2021. doi:10.1111/nph.16866. PMID 32789857.CS1-одржување: display-автори (link)
  23. ↑ „Forests and Climate Change“. www.fao.org. Посетено на 2021-03-24.
  24. ↑ „Improved biomass productivity and water use efficiency under water deficit conditions in transgenic wheat constitutively expressing the barley HVA1 gene“. Plant Science. 155 (1): 1–9. June 2000. doi:10.1016/S0168-9452(99)00247-2. PMID 10773334.
  25. ↑ „Biomass, Productivity, Leaf Longevity, and Forest Structure in the Central Himalaya“. Ecological Monographs (англиски). 64 (4): 401–421. 1994. Bibcode:1994EcoM...64..401S. doi:10.2307/2937143. ISSN 1557-7015. JSTOR 2937143.
  26. ↑ 26,0 26,1 „Where does the carbon go? A model-data intercomparison of vegetation carbon allocation and turnover processes at two temperate forest free-air CO
    2     enrichment sites“    . The New Phytologist. 203 (3): 883–99. August 2014. doi:10.1111/nph.12847. PMC 4260117. PMID 24844873.    CS1-одржување: display-автори (link)
  27. ↑ 27,0 27,1 „Study: Carbon-Hungry Plants Impede Growth Rate of Atmospheric CO
    2     | Berkeley Lab“    . News Center. 2016-11-08. Посетено на 2016-11-11.
  28. ↑ „Interspecific variation in the growth response of plants to an elevated ambient CO
    2     concentration“     (PDF).
  29. ↑ „Elevated Partial Pressure of CO
    2     and Plant Growth“. Oecologia. 44 (1): 68–74. December 1979. Bibcode:1979Oecol..44...68W. doi:10.1007/BF00346400. PMID 28310466.
  30. ↑ „What have we learned from 15 years of free-air CO
    2     enrichment (FACE)? A meta-analytic review of the responses of photosynthesis, canopy properties and plant production to rising CO
    2    “. New Phytol. 165 (2): 351–71. February 2005. doi:10.1111/j.1469-8137.2004.01224.x. PMID 15720649.
  31. ↑ „Greening of the Earth and its drivers“. Nature Climate Change. 6 (8): 791–95. August 2016. Bibcode:2016NatCC...6..791Z. doi:10.1038/nclimate3004. ISSN 1758-6798. We show a persistent and widespread increase of growing season integrated LAI (greening) over 25% to 50% of the global vegetated area, whereas less than 4% of the globe shows decreasing LAI (browning). Factorial simulations with multiple global ecosystem models suggest that CO
    2     fertilization effects explain 70% of the observed greening trend    CS1-одржување: display-автори (link)
  32. ↑ „Carbon Dioxide Fertilization Greening Earth, Study Finds“. NASA. 2016-04-25. Посетено на 2018-02-04.
  33. ↑ Giam, Xingli; Bradshaw, Corey J.A.; Tan, Hugh T.W.; Sodhi, Navjot S. (July 2010). „Future habitat loss and the conservation of plant biodiversity“. Biological Conservation. 143 (7): 1594–1602. Bibcode:2010BCons.143.1594G. doi:10.1016/j.biocon.2010.04.019. ISSN 0006-3207.
  34. ↑ Jeffrey S. Dukes; Harold A. Mooney (April 1999). „Does global change increase the success of biological invaders?“. Trends Ecol. Evol. 14 (4): 135–9. doi:10.1016/S0169-5347(98)01554-7. PMID 10322518.
  35. ↑ Gleadow RM; и др. (1998). „Enhanced CO2 alters the relationship between photosynthesis and defence in cyanogenic Eucalyptus cladocalyx F. Muell.“. Plant Cell Environ. 21: 12–22. doi:10.1046/j.1365-3040.1998.00258.x.
  36. ↑ HAMIM (December 2005). „Photosynthesis of C3 and C4 Species in Response to Increased CO 2 Concentration and Drought Stress“. HAYATI Journal of Biosciences. 12 (4): 131–138. doi:10.1016/s1978-3019(16)30340-0. ISSN 1978-3019.
  37. ↑ Sternberg, Marcelo; Brown, Valerie K.; Masters, Gregory J.; Clarke, Ian P. (1999-07-01). „Plant community dynamics in a calcareous grassland under climate change manipulations“. Plant Ecology (англиски). 143 (1): 29–37. doi:10.1023/A:1009812024996. ISSN 1573-5052.
  38. ↑ „Hidden shift of the ionome of plants exposed to elevated CO₂ depletes minerals at the base of human nutrition“. eLife. 3: e02245. May 2014. doi:10.7554/elife.02245. PMC 4034684. PMID 24867639.
  39. ↑ „Free-Air CO
    2     Enrichment (FACE)“    . ORNL. Посетено на Nov 23, 2019.
  40. ↑ 40,0 40,1 „Ecological Lessons from Free-Air CO
    2     Enrichment (FACE) Experiments“. Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics. 42 (1): 181–203. 2011. doi:10.1146/annurev-ecolsys-102209-144647. ISSN 1543-592X.
  41. ↑ „Duke Study Shows Carbon Dioxide Boosts Pine Tree Reproduction“. Sciencedaily.com. 16 August 2000. Посетено на 9 March 2013.

Надворешни врски

уреди
Преземено од „https://mk.wikipedia.org/w/index.php?title=Ефект_на_ѓубрење_со_CO2&oldid=5285070“