ინფორმაცია

შეიძლება თუ არა მცენარეებს CO2-ით მოწამვლა?

შეიძლება თუ არა მცენარეებს CO2-ით მოწამვლა?



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

არის თუ არა წერტილი, სადაც ძალიან ბევრი CO2 მავნეა მცენარისთვის? ძირითადად, როდესაც არის ძალიან ბევრი CO2 ჰაერში შეიძლება მცენარე დაავადდეს?

ვინაიდან მცენარეები ფოტოსინთეზს ახდენენ და საჭიროება CO2 გლუკოზის გამომუშავებისა და სახამებლის შესანახად და ვინაიდან ქიმიური რეაქციები მიიწევს საბოლოო პროდუქტისკენ, როდესაც რეაგენტის კონცენტრაცია იზრდება, მოსალოდნელია, რომ მეტი CO2 უკეთესი იქნებოდა, ყოველ შემთხვევაში გამოიწვიოს ზრდისა და გადარჩენის მაჩვენებლების გაზრდა.

არის თუ არა ჭერი, სადაც CO2 ხდება ტოქსიკური?


Მოკლე პასუხი
ნაჩვენებია, რომ მცენარეები შესაძლოა უკვე განიცდიან ატმოსფერული ნახშირორჟანგის გაორმაგებას2 კონცენტრაცია 340-დან 610 ppm-მდე, რაც შეიძლება მოხდეს მომდევნო ასი წლის განმავლობაში მიმდინარე ემისიებზე დაყრდნობით.

ფონი
პოპულარული სამეცნიერო ვებგვერდი გვეუბნება, რომ ნახშირორჟანგის ჭარბი რაოდენობა (CO2) ამცირებს მაჩვენებელს ტრანსპირაცია ზოგიერთი მცენარის. ეს იმიტომ ხდება, რომ სტომატები, რომლებიც წარმოადგენს ფოთლების ღიობებს (Mansfield & Majernik, 1970) და გამოიყენება გაზების, აგრეთვე წყლის ორთქლის (ტრანსპირაციის) გაცვლისთვის, დაიხურება, როდესაც CO ჭარბობს.2 ჰაერში ან სხვა დამაბინძურებლებში, როგორიცაა SO2. როგორც ტრანსპირაცია იკლებს, წყლის ნაკადი ნიადაგიდან ფოთლებშიც იკლებს, რაც იწვევს წყლის ჩამონადენს. ეს თავის მხრივ აჩერებს საკვები ნივთიერებების შეწოვას. მართლაც, გაორმაგდა დღევანდელი CO2 კონცენტრაცია 610 ppm-მდე სულაც არ იწვევს ზრდას და შეიძლება რეალურად შეაფერხოს ზრდა ფოთლებში ჭარბი სახამებლის წარმოქმნის გამო, რაც იმაზე მიუთითებს, რომ ის უბრალოდ ინახება როგორც სარეზერვო ენერგია, სხვა არაფერი (Coviella & Trumble, 1999). ითვლება, რომ მცენარეები შეიძლება ახლოს იყვნენ გაჯერების წერტილთან და არ შეუძლიათ ნახშირორჟანგის აღმოფხვრა2 უფრო სწრაფად, ვიდრე ახლა აკეთებენ.

რატომღაც მცენარეებიც უფრო მგრძნობიარენი ხდებიან მწერების საკვების მიღების მიმართ, როდესაც CO2 კონცენტრაცია იზრდება.

თუმცა გაითვალისწინეთ, რომ CO2 ტოლერანტობა დამოკიდებულია სახეობებზე. ამ სფეროში კვლევების უმეტესობა ფოკუსირებულია საერთო კულტურებზე. CO2 მაგალითად, ბამბის მცენარეებში ტოლერანტობა დაბალია და სახამებლის დაგროვება დაფიქსირდა მთელ მცენარეში, მაგრამ განსაკუთრებით ფესვთა სისტემებში და ღეროში (ჰენდრიქსი და სხვ., 1994). სხვა სახეობები, როგორიცაა ხორბალი და ბრინჯი, ნაკლებად არიან მიდრეკილნი ამაღლებული CO-ს ზემოქმედებისკენ2 (წყარო: ბუნება).

ცნობები
- Coviella & Trumble, კონსერვაციის ბიოლოგია (1999); 13(4): 700-12
- ჰენდრიქსი და სხვ., სასოფლო-სამეურნეო ტყის მეტეოროლი (18994); 70(1-4): 153-62
- მენსფილდი და მაჯერნიკი, გარემოს დაბინძურება (1970); 1(2): 149-54

წყარო
- დედამიწა ხელუხლებელი


ეს დამოკიდებულია მცენარის სახეობაზე.

როგორც ახსნილია წყალმცენარეები აყვავდებიან სუფთა CO2-ის პირობებში Ბუნება 227, გვერდები 744-745 (1970 წლის 15 აგვისტო):

ციანიდიუმის კალდარიუმი (იელოუსტოუნის ეროვნულ პარკში ნაპოვნი წყალმცენარეები) სუფთა ნახშირორჟანგში ბევრად უკეთ იზრდება, ვიდრე ჰაერში.

თუმცა, სხვა მცენარეებს შეუძლიათ დაზარალდნენ უჯრედული სითხეების მჟავიანობით მაღალი ნახშირორჟანგის კონცენტრაციით.

CO2-ის ამაღლებული ატმოსფერული ნაწილობრივი წნევა და მცენარეთა ზრდა ეკოლოგია (1979) 44: 68, ნაჩვენები იყო, რომ CO2-ის კონცენტრაციის გაზრდა 640 ppm-მდე მაშინდელი ნორმალური 330 ppm-მდე იწვევდა ზრდას როგორც ბამბისთვის (C3 მცენარე), ასევე სიმინდისთვის (C4 მცენარე), მაგრამ ეს ზრდა გაცილებით დიდი იყო (100). %) ბამბისთვის, ვიდრე სიმინდისთვის (20%).

ზამთრის ხორბლის ზრდისთვის CO2 ატმოსფერული ოპტიმალური კონცენტრაციის მიხედვით (Triticum aestivum) J მცენარეთა ფიზიოლი. 2015 წელი 20 ივლისი; 184:89-97, ფოტოსინთეზი 968 ppm CO2-ზე ოპტიმალურია. 1200 ppm-ზე ფოტოსინთეზი ოპტიმალურზე ნაკლებია, მაგრამ მაინც გაცილებით მაღალია, ვიდრე გარემოს CO2-ის ამჟამინდელი დონეების დაახლოებით 410ppm.


რადგან საცხოვრებლად წყალი გჭირდება, როგორც ჩანს, ატმისფერი ოკეანის ფსკერზე დაგაგდებენ ;)

ორგანიზმები ჩვეულებრივ ადაპტირებენ კონკრეტულ პირობებს. კერძოდ, მცენარეებს სჭირდებათ ჟანგბადი, რათა რეალურად მოიხმარონ გლუკოზა, რომელიც წარმოიქმნება პროცესში, რომლის გვერდითი პროდუქტია ჟანგბადი. შესაძლებელია თუ არა წარმოვიდგინოთ ორგანიზმი, რომელიც ადაპტირებულია ჟანგბადის არქონასთან, საკუთარი ჟანგბადის შენახვით შემდგომში ხელახლა გამოსაყენებლად? ეს ნამდვილად ასეა და შესაძლოა ეს იყო ის, რაც თავდაპირველად მოხდა ჟანგბადისგან თავისუფალ ატმოსფეროში. სინამდვილეში, ჟანგბადით მდიდარ ატმოსფეროში, ეს უნარი სრულიად უსარგებლო იქნება, ისევე, როგორც თქვენ ყველგან უნდა მოიყვანოთ ჰაერით სავსე ზურგჩანთა სასუნთქად. შედეგად, არც ერთი მერი არ აკეთებს ამას; და მის განვითარებას დასჭირდება საუკუნეების ევოლუციური ზეწოლა.


ჩვეულებრივ, ნახშირორჟანგი არის არა შხამიანი. ის თქვენი უჯრედებიდან ვრცელდება სისხლში და იქიდან ფილტვებში, მაგრამ ის ყოველთვის არის მთელ სხეულში.

ნახშირორჟანგი ასრულებს მნიშვნელოვან ფიზიოლოგიურ ფუნქციებს. სისხლში მისი დონის მატებასთან ერთად ის ასტიმულირებს სუნთქვის იმპულსს. თუ სუნთქვის სიხშირე არ არის საკმარისი CO-ს ოპტიმალური დონის შესანარჩუნებლად2რესპირატორული ცენტრი რეაგირებს სუნთქვის სიხშირის გაზრდით. ამის საპირისპიროდ, დაბალი ჟანგბადის დონე არა სუნთქვის სიხშირის ან სიღრმის სტიმულირება.

ნახშირორჟანგი აუცილებელია ჰემოგლობინის ფუნქციონირებისთვის. ნახშირორჟანგი და ჟანგბადი აკავშირებს ჰემოგლობინის მოლეკულის სხვადასხვა ადგილას, მაგრამ CO2-ის შეკავშირება ცვლის ჰემოგლობინის კონფორმაციას. ჰალდანის ეფექტი წარმოიქმნება, როდესაც ნახშირორჟანგის შეერთება ამცირებს ჟანგბადის რაოდენობას, რომელიც შეკრულია აირის ნაწილობრივი წნევისთვის. ბორის ეფექტი ჩნდება ნახშირორჟანგის მომატების დროს2 ნაწილობრივი წნევა ან შემცირებული pH იწვევს ჰემოგლობინის ჟანგბადის გადატვირთვას ქსოვილებში.

მიუხედავად იმისა, რომ ნახშირორჟანგი არის გაზი ფილტვებში, ის სისხლში სხვა ფორმით არსებობს. ფერმენტი კარბოანჰიდრაზა გარდაქმნის ნახშირორჟანგის დაახლოებით 70%-80%-ს ბიკარბონატულ იონებად, HCO.3 - . ნახშირორჟანგის 5%-დან 10%-მდე არის დაშლილი აირი პლაზმაში. კიდევ 5%-დან 10%-მდე უკავშირდება ჰემოგლობინს, როგორც კარბამინო ნაერთებს სისხლის წითელ უჯრედებში. ნახშირორჟანგის ზუსტი რაოდენობა განსხვავდება იმის მიხედვით, არის თუ არა სისხლი არტერიული (ჟანგბადიანი) თუ ვენური (დეოქსიგენირებული).


უახლესი პოსტები

გამოქვეყნებულია 2011 წლის 18 აპრილს villabolo-ს მიერ

არგუმენტი, რომელიც უარყოფს ადამიანის მიერ შექმნილ გლობალურ დათბობას, არის ის, რომ ნახშირორჟანგი, რომელიც გამოიყოფა წიაღისეული საწვავის წვის შედეგად, რეალურად კარგია გარემოსთვის. მათი არგუმენტი ემყარება იმ ლოგიკას, რომ თუ მცენარეებს სჭირდებათ CO2 მათი ზრდისთვის, მაშინ მეტი უნდა იყოს უკეთესი. ჩვენ უნდა ველოდოთ, რომ ჩვენი მოსავალი უფრო უხვი გახდება და ჩვენი ყვავილები გაიზრდება და აყვავდება უფრო ნათელი.

თუმცა, ეს ფილოსოფია "მეტი უკეთესია" არ არის ისე, როგორც რეალურ სამყაროში მუშაობს. არსებობს უფრო ძველი, ბრძნული გამონათქვამი, რომელიც ამბობს: „ძალიან ბევრი კარგი რამ შეიძლება იყოს ცუდი“. მაგალითად, თუ ექიმმა გეტყვით, რომ დალიოთ ერთი აბი გარკვეული მედიკამენტიდან, ოთხის მიღება ნაკლებად სავარაუდოა, რომ გამოჯანმრთელდება ოთხჯერ უფრო სწრაფად ან ოთხჯერ უკეთესად. უფრო სავარაუდოა, რომ დაავადდეთ.

შესაძლებელია ხელი შეუწყოს ზოგიერთი მცენარის ზრდის გაზრდას დამატებითი CO2-ით, კონტროლირებად პირობებში, სათბურის შიგნით. სწორედ ამაზეა დაფუძნებული „სკეპტიკოსები“ თავიანთ პრეტენზიებს. თუმცა, ასეთი განცხადებები გამარტივებულია. ისინი არ ითვალისწინებენ, რომ როგორც კი გაზრდით მცენარეებს საჭირო ერთ ნივთიერებას, თქვენ ავტომატურად გაზრდით მათ მოთხოვნებს სხვა ნივთიერებებზე. ის ასევე არ ითვალისწინებს იმას, რომ უფრო თბილ დედამიწას ექნება უდაბნოების და სხვა არიდული მიწების ზრდა, რაც შეამცირებს კულტურებისთვის ხელმისაწვდომ ფართობს.

მცენარეები მხოლოდ CO2-ზე ვერ იცხოვრებენ. ისინი იღებენ ძირითად ნაწილს უფრო მყარი ნივთიერებებისგან, როგორიცაა წყალი და ორგანული ნივთიერებები. ეს ორგანული ნივთიერება მოდის მცენარეებისა და ცხოველების დაშლისგან ან ადამიანის მიერ შექმნილი სასუქებისგან. ეს მარტივი ამოცანაა წყლისა და სასუქის გაზრდა და მწერებისგან დაცვა დახურულ სათბურში, მაგრამ რა შეიძლება ითქვას ამის გაკეთებაზე ღია ცის ქვეშ, მთელ დედამიწაზე?

რა გავლენას მოახდენს CO2-ის ზრდა სოფლის მეურნეობასა და ზოგადად მცენარეთა ზრდაზე? შემდეგი პუნქტები ცხადყოფს.

1. ყველაზე უარესი პრობლემა არის ის, რომ CO2-ის გაზრდა გაზრდის ტემპერატურას მთელ დედამიწაზე. ეს გაზრდის უდაბნოებსა და სხვა სახის მშრალ მიწებს. სანამ უდაბნოები ზომაში იზრდებიან, სხვა ეკო ზონები, იქნება ეს ტროპიკული, ტყე თუ ბალახოვანი ადგილები, შეეცდებიან მიგრაციას პოლუსებისკენ. თუმცა, ნიადაგის პირობები სულაც არ უწყობს ხელს მათ ზრდას ოპტიმალურ ტემპერატურაზეც კი.

2. CO2 გაძლიერებულ მცენარეებს დასჭირდებათ დამატებითი წყალი, როგორც მათი უფრო დიდი ზრდის შესანარჩუნებლად, ასევე ტენიანობის უფრო დიდი აორთქლების კომპენსაციისთვის, როდესაც სითბო იზრდება. საიდან მოვა? წვიმის წყალი არ არის საკმარისი ამჟამინდელი სოფლის მეურნეობისთვის და წყალშემკრები ფენები, რომლებსაც ისინი ეყრდნობიან, მშრალია მთელ დედამიწაზე (1, 2).

მეორეს მხრივ, როგორც გლობალური დათბობის პროგნოზით, ჩვენ ვღებულობთ ძლიერ შტორმს მთელ მსოფლიოში გაზრდილი წვიმით. ვინმე იფიქრებდა, რომ ეს კარგი უნდა იყოს სოფლის მეურნეობისთვის. სამწუხაროდ, როცა წვიმა ძალიან სწრაფად მოდის, მიწაში ჩაძირვის დრო არ აქვს. ამის ნაცვლად, ის გროვდება ნიადაგის ზემოთ, შემდეგ იტბორება და ზიანს აყენებს ნათესებს. წყალი ასევე ჩაედინება მდინარეებში, შემდეგ მდინარეებში და ბოლოს ოკეანეში ჩადის დიდი რაოდენობით ნიადაგისა და სასუქის გამო.

3. ბუნებისგან განსხვავებით, ჩვენი სოფლის მეურნეობის გზა არ ხდება თვითგანაყოფიერება ყველა მკვდარი მცენარის, ცხოველის და მათი ნარჩენების გადამუშავებით. ამის ნაცვლად, ჩვენ მუდმივად უნდა ვაწარმოოთ ხელოვნური სასუქები ბუნებრივი აირისგან, რომელიც საბოლოოდ ამოიწურება. ასეთი სასუქის საჭიროების გაზრდით თქვენ შეამცირებთ ბუნებრივი აირის მიწოდებას, რაც ქმნის კონკურენციას ჩვენი სახლების გათბობასა და ჩვენი საკვების ზრდას შორის. ეს ორივეს ფასებს გაზრდის.

4. CO2-ის ძალიან მაღალი კონცენტრაცია ზოგიერთ მცენარეში იწვევს ფოტოსინთეზის შემცირებას. ასევე არსებობს მტკიცებულება წარსულიდან, რომ დიდი ზიანი მიაყენა მცენარეთა მრავალფეროვან სახეობას CO2-ის უეცარი ზრდის გამო (იხილეთ ილუსტრაციები ქვემოთ). CO2-ის უფრო მაღალი კონცენტრაცია ასევე ამცირებს ზოგიერთი ძირითადი პროდუქტის კვების ხარისხს, როგორიცაა ხორბალი.

5. როდესაც მცენარეები სარგებლობენ ნახშირორჟანგის გაზრდით, ის მხოლოდ დახურულ ადგილებშია, მწერებისგან მკაცრად იზოლირებული. თუმცა, როდესაც სოიოს მარცვლების ზრდა გააქტიურებულია ღია ცის ქვეშ, ის ქმნის მნიშვნელოვან ცვლილებებს მის ქიმიაში, რაც მას უფრო დაუცველს ხდის მწერების მიმართ, როგორც ქვემოთ მოყვანილი ილუსტრაცია აჩვენებს.

სურათი 1: მკვლევარებმა აღმოაჩინეს, რომ მცენარეთა დაცვა მცირდება ნახშირორჟანგის დონის მატებასთან ერთად. CO2-ის მაღალ დონეზე მოყვანილი სოია იზიდავს უფრო მეტ ზრდასრულ იაპონურ ხოჭოებს, ვიდრე მცენარეები, რომლებიც იზრდება ატმოსფერული ნახშირორჟანგის ამჟამინდელ დონეზე. Science Daily 2008 წლის 25 მარტი.

სურათი 2: 55 მილიონ წელზე მეტი ხნის წინ, დედამიწამ განიცადა ნახშირორჟანგის გლობალური დონის სწრაფი ნახტომი, რამაც გაზარდა ტემპერატურა მთელ პლანეტაზე. ახლა, მკვლევარებმა, რომლებიც იმდროინდელ მცენარეებს სწავლობდნენ, აღმოაჩინეს, რომ ტემპერატურის მატებამ შესაძლოა ხელი შეუწყოს მწერების საკვებს. თანამედროვე ტემპერატურის მატებასთან ერთად, მკვლევარები თვლიან, რომ პლანეტაზე შეიძლება მზარდი ზიანი და ტყის განადგურება მოხდეს. Science Daily 2008 წლის 15 თებერვალი.

სურათი 3: გლობალური დათბობა ამცირებს მცენარის პროდუქტიულობას. ნახშირორჟანგის მატებასთან ერთად იზრდება მცენარეულობა ჩრდილოეთ განედებშიც. თუმცა, ეს არ ანაზღაურებს მცენარეულობის შემცირებას სამხრეთ განედებში. მთელ მსოფლიოში მცენარეულობის საერთო რაოდენობა მცირდება

დასასრულს, უგუნური იქნება ატმოსფეროში CO2-ის დამატება. მოკლევადიან პერსპექტივაში სოფლის მეურნეობაზე რაიმე დადებითი ზემოქმედების არსებობის შემთხვევაში, ისინი გადაიტვირთება კლიმატის ცვლილების უარყოფითი ზემოქმედებით.

ეს უბრალოდ გაზრდის უდაბნოების ზომას და შეამცირებს სახნავი მიწების რაოდენობას. ეს ასევე გაზრდის მოთხოვნებს წყლისა და ნიადაგის ნაყოფიერებაზე, ასევე მწერებისგან მცენარის დაზიანებაზე.

CO2-ის დონის გაზრდა სასარგებლო იქნება მხოლოდ მაღალ კონტროლირებად, დახურულ სივრცეებში, როგორიცაა სათბურები.


შეიძლება თუ არა მცენარეებს CO2-ით მოწამვლა? - ბიოლოგია

ახალი ამბების გამოცემა

კონტაქტი: მარკ შვარცი, ახალი ამბების სერვისი: (650) 723-9296, [email protected]

კლიმატის ცვლილების სიურპრიზი: ნახშირორჟანგის მაღალმა დონემ შეიძლება შეანელოს მცენარის ზრდა, კვლევა ცხადყოფს

მეცნიერთა შორის გაბატონებული შეხედულებაა, რომ გლობალური კლიმატის ცვლილება შეიძლება სასარგებლო აღმოჩნდეს მრავალი ფერმერისთვის და მეტყევეებისთვის - სულ მცირე მოკლევადიან პერიოდში. ლოგიკა მარტივია: მცენარეებს სჭირდებათ ატმოსფერული ნახშირორჟანგი საკვების წარმოებისთვის და ჰაერში მეტი CO2 გამოყოფით, ჩვენი მანქანები და ქარხნები ქმნიან მცენარეთა კვების ახალ წყაროებს, რაც გამოიწვევს ზოგიერთი კულტურების და ხეების ზრდას და ზრდას.

მაგრამ სტენფორდის უნივერსიტეტში ჩატარებული უპრეცედენტო სამწლიანი ექსპერიმენტი აჩენს კითხვებს ამ დიდი ხნის ვარაუდის შესახებ. ჟურნალ Science-ში წერისას მკვლევარებმა დაასკვნეს, რომ ატმოსფერული CO2 ამაღლებული ფაქტობრივად ამცირებს მცენარის ზრდას კლიმატის ცვლილების სხვა სავარაუდო შედეგებთან - კერძოდ, უფრო მაღალ ტემპერატურასთან, ნალექის გაზრდასთან ან ნიადაგში აზოტის დეპოზიტების გაზრდით.

კვლევის შედეგებმა შეიძლება აიძულოს მკვლევარები და პოლიტიკის შემქმნელები, გადახედონ ერთ-ერთ სტანდარტულ არგუმენტს გლობალური დათბობის თავიდან აცილების წინააღმდეგ: რომ ბუნებრივი ეკოსისტემები შეამცირებს წიაღისეული საწვავის ემისიების პრობლემას ატმოსფეროში დიდი რაოდენობით ნახშირბადის მცენარეებსა და ნიადაგში გადატანით.

„ალბათ, ჩვენ არ მივიღებთ იმდენ დახმარებას ნახშირბადის პრობლემასთან დაკავშირებით, რამდენიც გვეგონა, რომ შეგვეძლო და მეტი ყურადღება დაგვჭირდება როგორც მცენარეულობის მართვაზე, ასევე ემისიების შემცირებაზე“, - თქვა ჰაროლდ ა. მუნიმ, პოლ ს. აქილევსის პროფესორმა. გარემოს ბიოლოგია სტენფორდში და 6 დეკემბრის სამეცნიერო კვლევის თანაავტორი.

მან აღნიშნა, რომ სტენფორდის კვლევა არის პირველი ეკოსისტემური მასშტაბის ექსპერიმენტი, რომელიც გამოიყენებს კლიმატის ცვლილების ოთხ ფაქტორს მცენარეთა რამდენიმე თაობაში.

„კომპლექსური ეკოლოგიური სისტემების გასაგებად, ტრადიციული მიდგომა ერთი ფაქტორის იზოლირებისა და ამ პასუხის დათვალიერების, შემდეგ მთლიან სისტემაზე ექსტრაპოლაციის შესახებ, ხშირად არ არის სწორი“, - თქვა მუნიმ. „ეკოსისტემის მასშტაბით ბევრი ურთიერთქმედების ფაქტორი შეიძლება იყოს ჩართული“.

ჯასპერ რიჯის გლობალური ცვლილების პროექტი

მეცნიერებაში გამოქვეყნებული დასკვნები არის Jasper Ridge-ის გლობალური ცვლილების პროექტის პირველი შედეგები - მრავალწლიანი ექსპერიმენტი, რომელიც შექმნილია იმის დემონსტრირებისთვის, თუ როგორ რეაგირებს ტიპიური კალიფორნიის ბალახოვანი ეკოსისტემა მომავალ გლობალურ გარემო ცვლილებებზე.

სტენფორდის 1189 ჰექტარი ჯასპერ რიჯის ბიოლოგიური ნაკრძალის შემოღობილ მონაკვეთში მდებარე ახალი ექსპერიმენტი შექმნილია გარემო პირობების სიმულაციისთვის, რომლებიც კლიმატის ექსპერტების ვარაუდით, შესაძლოა არსებობდეს 100 წლის შემდეგ: ატმოსფერული CO2-ის გაორმაგება და ტემპერატურის მატება 2 გრადუსით ფარენჰეიტიდან 50 გრადუსამდე. ნალექების პროცენტული ზრდა და აზოტის დეპონირების გაზრდა - ძირითადად წიაღისეული საწვავის წვის გვერდითი პროდუქტი.

1997 წელს დაწყებული ჯასპერ რიჯის ექსპერიმენტი ჩაფიქრებული იყო მუნიმ და კრისტოფერ ბ. ფილდმა, პროფესორმა სტენფორდის ბიოლოგიურ მეცნიერებათა დეპარტამენტის თავაზიანობით და კარნეგის ინსტიტუტის გლობალური ეკოლოგიის დეპარტამენტის დირექტორმა, რომელიც ასევე მდებარეობს სტენფორდის კამპუსში.

„კვლევების უმეტესობამ შეისწავლა CO2-ის გავლენა მცენარეებზე ქოთნებში ან ძალიან მარტივ ეკოსისტემებზე და დაასკვნა, რომ მცენარეები მომავალში უფრო სწრაფად გაიზრდებიან“, - თქვა ფილდმა, სამეცნიერო კვლევის თანაავტორმა. „ზუსტად იგივე შედეგი მივიღეთ, როდესაც მარტო CO2-ს გამოვიყენებდით, მაგრამ როდესაც ვითვალისწინებდით რეალისტურ მკურნალობას - დათბობას, აზოტის დეპონირების ცვლილებას, ნალექების ცვლილებას - ზრდა ფაქტობრივად შეფერხდა.

მომავალი კლიმატური პირობების მიბაძვის მიზნით, ფილდმა, მუნიმ და მათმა კოლეგებმა შეადგინეს 36 წრიული მიწის ნაკვეთი, თითოეული დაახლოებით 6 ფუტის დიამეტრით. ოთხი ნაკვეთი პრაქტიკულად ხელუხლებელია, არ იღებს დამატებით წყალს, აზოტს, ნახშირორჟანგს ან სითბოს. დარჩენილი 32 წრედან თითოეული დაყოფილია ოთხ თანაბარ კვადრატად, რომლებიც გამოყოფილია მიწისქვეშა ტიხრებით, რათა თავიდან აიცილონ ფესვები ერთ მონაკვეთში მეზობელ ტრაქტებში. ამ მცირე კვადრატებში მკვლევარები სწავლობენ ამაღლებული და ნორმალური CO2-ის, სითბოს, წყლის და აზოტის 16 შესაძლო კომბინაციას.

კვლევის ყველაზე დიდი სიურპრიზი იყო აღმოჩენა, რომ ამაღლებული ნახშირორჟანგი მცენარის ზრდას მხოლოდ მაშინ ასტიმულირებდა, როცა აზოტი, წყალი და ტემპერატურა ნორმალურ დონეზე იყო შენარჩუნებული.

„ამაღლებული CO2-ით ადრე ერთჯერადი მკურნალობის კვლევებზე დაყრდნობით, ჩვენ თავდაპირველად გამოვთქვით ჰიპოთეზა, რომ ოთხივე მკურნალობის კომბინაციით, პასუხი იქნება დამატებითი ზრდა“, - თქვა W. რებეკა შოუმ, კალიფორნიის ბუნების დაცვის მკვლევარმა და ლიდერმა. მეცნიერების კვლევის ავტორი.

მაგრამ ექსპერიმენტის მესამე წლის შედეგებმა გამოავლინა უფრო რთული სცენარი. მიუხედავად იმისა, რომ მკურნალობა, რომელიც მოიცავდა გაზრდილ ტემპერატურას, აზოტის დეპონირებას ან ნალექს - მარტო ან კომბინაციაში - ხელს უწყობდა მცენარის ზრდას, მომატებული CO2-ის დამატება თანმიმდევრულად ასუსტებდა ამ ზრდას.

„გაზრდილი ტემპერატურის, ნალექების და აზოტის დეპონირების სამი ფაქტორიანმა კომბინაციამ წარმოქმნა ყველაზე დიდი სტიმულაცია [84 პროცენტიანი ზრდა], მაგრამ CO2-ის დამატებამ ეს შეამცირა 40 პროცენტამდე“, - წერენ შოუ და მისი კოლეგები.

მცენარის საშუალო წმინდა ზრდა ყველა სამკურნალო კომბინაციისთვის ამაღლებული CO2-ით იყო დაახლოებით 4,9 ტონა ჰექტარზე -- დაახლოებით 5,5 ტონა ჰექტარზე ყველა სამკურნალო კომბინაციისთვის, რომელშიც CO2 დონე ნორმალურად იყო შენარჩუნებული. თუმცა, როდესაც ნორმალური ტემპერატურის, ტენიანობის და აზოტის დონის მქონე ნაკვეთებს ემატებოდა CO2 გაზის მეტი რაოდენობა, მიწისზედა მცენარის ზრდა თითქმის მესამედით გაიზარდა.

რატომ აქვს ამაღლებული CO2 სხვა ფაქტორებთან ერთად დამთრგუნველი ეფექტი მცენარის ზრდაზე? მკვლევარები არ არიან დარწმუნებულები, მაგრამ ერთი შესაძლებლობა არის ის, რომ ჭარბი ნახშირბადი ნიადაგში საშუალებას აძლევს მიკრობებს გაუსწრონ მცენარეებს ერთი ან მეტი შემზღუდველი საკვები ელემენტისთვის.

„ოთხივე მკურნალობის გამოყენებით, ჩვენ შეიძლება ვანაცვლოთ ეკოსისტემა ისე, რომ სხვა გარემო ფაქტორი გახდეს ზრდისთვის შემზღუდველი“, თქვა ფილდმა. „მაგალითად, წყლის ან აზოტის დამატების შედეგად მცენარის ზრდის გაზრდით, ეკოსისტემა შეიძლება გახდეს უფრო მგრძნობიარე სხვა მინერალური საკვები ნივთიერების შეზღუდვის მიმართ, როგორიცაა ფოსფორი, კალიუმი ან სხვა რამ, რაც ჩვენ არ გავზომეთ.

ახალი ხუთწლიანი ექსპერიმენტი მიმდინარეობს Jasper Ridge-ის ადგილზე, რათა გაანალიზდეს ნიადაგში არსებული პოტენციური შემზღუდველი საკვები ნივთიერებები, მიკრობული და მცენარეთა ურთიერთქმედებები და მცენარეულობის მოლეკულური ბიოლოგია.

ფილდი და მისი კოლეგები ამბობენ, რომ მათი საბოლოო მიზანია გამოიყენონ ჯასპერ რიჯის კვლევის შედეგები იმის პროგნოზირებისთვის, თუ რა მოუვა სხვა ეკოსისტემებს - ალპური ტუნდრიდან დაწყებული ტროპიკული წვიმის ტყეებამდე.

„წარსულში ადამიანები ამტკიცებდნენ, რომ შესაძლოა, ჩვენ ნამდვილად არ გვჭირდება ფიქრი წიაღისეული საწვავის ემისიებზე, რადგან მცენარის გაზრდილი ზრდა ეფექტურად გამოიყვანს CO2-ის მომატებულ კონცენტრაციას ატმოსფეროდან და შეინარჩუნებს მსოფლიოს შესაბამის წონასწორობას“, - დასძინა მან. ”მაგრამ ჩვენი ექსპერიმენტი აჩვენებს, რომ ჩვენ არ შეგვიძლია ვენდოთ ბუნებრივ სამყაროს, უმართავ სამყაროს, რომელიც გადაგვარჩენს ატმოსფერული CO2-ის ჩამონგრევით.”

დაამატა მუნიმ: „ჩვენი კვლევა ცხადყოფს, რომ ჯერ კიდევ ბევრია შესასწავლი იმ ფაქტორების შესახებ, რომლებიც არეგულირებენ გლობალურ კლიმატის ცვლილებას. მაგრამ ჩვენ ასევე ბევრი რამ ვიცით უკვე, საკმარისზე მეტი იმისთვის, რომ მივიღოთ სერიოზული დისკუსია ნამარხი ნამარხების წვის შედეგად CO2 ემისიების შესამცირებლად. საწვავი და ტყეების გაწმენდა“.

მეცნიერების კვლევის სხვა თანაავტორები არიან სტენფორდის ყოფილი დოქტორანტი ერიკა ს. ზავალეტა, ახლა ბუნების დაცვის სამსახურის პოსტდოქტორანტი კალიფორნიის-ბერკლის უნივერსიტეტის ნონა რ. ჩიარიელო, სტენფორდის ჯასპერ რიჯის ბიოლოგიური ნაკრძალის კვლევის კოორდინატორი და ელზა ე. კლელანდი, კურსდამთავრებული. სტუდენტი სტენფორდის ბიოლოგიურ მეცნიერებათა დეპარტამენტში.

კვლევას მხარს უჭერდნენ ეროვნული სამეცნიერო ფონდი, მორგანის საოჯახო ფონდი, დევიდ და ლუცილ პაკარდის ფონდი, ჯასპერ რიჯის ბიოლოგიური ნაკრძალი, ვაშინგტონის კარნეგის ინსტიტუტი, აშშ-ს ენერგეტიკის დეპარტამენტი, აშშ-ს გარემოს დაცვის სააგენტო, შვეიცერის ფონდი და AW Mellon Foundation.

& დააკოპირეთ სტენფორდის უნივერსიტეტი. Ყველა უფლება დაცულია. სტენფორდი, CA 94305. (650) 723-2300. გამოყენების პირობები | საავტორო უფლებების საჩივრები


ნახშირორჟანგით მოწამვლა

ნახშირორჟანგი არის ფიზიოლოგიურად მნიშვნელოვანი აირი, რომელიც წარმოიქმნება სხეულის მიერ უჯრედული მეტაბოლიზმის შედეგად. იგი ფართოდ გამოიყენება კვების მრეწველობაში სასმელების კარბონატში, ხანძარსაწინააღმდეგო საშუალებებში, როგორც „ინერტიული“ აგენტი და ქიმიურ მრეწველობაში. მისი მოქმედების ძირითადი საშუალებაა როგორც ასფიქსიანტი, თუმცა ასევე ახდენს ტოქსიკურ ეფექტს უჯრედულ დონეზე. დაბალ კონცენტრაციებში, აირისებრ ნახშირორჟანგს, როგორც ჩანს, მცირე ტოქსიკოლოგიური ეფექტი აქვს. უფრო მაღალი კონცენტრაციის დროს ეს იწვევს სუნთქვის სიხშირის მატებას, ტაქიკარდიას, გულის არითმიას და ცნობიერების დაქვეითებას. კონცენტრაციამ >10% შეიძლება გამოიწვიოს კრუნჩხვები, კომა და სიკვდილი. მყარი ნახშირორჟანგი შეიძლება გამოიწვიოს დამწვრობა პირდაპირი კონტაქტის შემდეგ. თუ ის სწრაფად თბება, წარმოიქმნება დიდი რაოდენობით ნახშირორჟანგი, რაც შეიძლება საშიში იყოს, განსაკუთრებით შეზღუდულ ადგილებში. ნახშირორჟანგით მოწამვლის მართვა მოითხოვს დაზარალებულის დაუყოვნებლივ მოცილებას ტოქსიკური გარემოდან, ჟანგბადის შეყვანას და შესაბამის დამხმარე დახმარებას. მძიმე შემთხვევებში შეიძლება საჭირო გახდეს დამხმარე ვენტილაცია. მშრალი ყინულის დამწვრობას მკურნალობენ სხვა კრიოგენული დამწვრობის მსგავსად, რაც საჭიროებს ქსოვილის დათბობას და შესაბამის ანალგეზიას. შეხორცება შეიძლება დაგვიანდეს და ქირურგიული ჩარევა შეიძლება საჭირო გახდეს მძიმე შემთხვევებში.


ხშირად დასმული შეკითხვები

CO გვხვდება ორთქლში, რომელიც წარმოიქმნება ნებისმიერ დროს, როდესაც წვავთ საწვავს მანქანებში ან სატვირთო მანქანებში, პატარა ძრავებში, ღუმელებში, ლამპიონებში, გრილებს, ბუხრებში, გაზის ღუმელებში ან ღუმელებში. CO შეიძლება დაგროვდეს შენობაში და მოწამლოს ადამიანები და ცხოველები, რომლებიც მას სუნთქავენ.

რა არის CO მოწამვლის სიმპტომები?

CO მოწამვლის ყველაზე გავრცელებული სიმპტომებია თავის ტკივილი, თავბრუსხვევა, სისუსტე, კუჭის აშლილობა, ღებინება, გულმკერდის ტკივილი და დაბნეულობა. CO-ს სიმპტომებს ხშირად აღწერენ, როგორც &ldquoflu-ს.&rdquo თუ თქვენ სუნთქავთ CO-ს დიდ რაოდენობას, ამან შეიძლება გაგიცრუოთ ან მოგკლათ. ადამიანები, რომლებსაც სძინავთ ან მთვრალნი არიან, შეიძლება მოკვდნენ CO-დან მოწამვლისგან, სანამ სიმპტომები გამოჩნდებიან.

ვის ემუქრება CO მოწამვლის რისკი?

ყველას ემუქრება CO მოწამვლის რისკი. ჩვილები, მოხუცები, გულის ქრონიკული დაავადების, ანემიის ან სუნთქვის პრობლემების მქონე ადამიანები უფრო ხშირად ავადდებიან CO-დან. ყოველწლიურად 400-ზე მეტი ამერიკელი იღუპება უნებლიე CO-დან მოწამვლისგან, რომელიც ხანძარს არ უკავშირდება, 20000-ზე მეტი სტუმრობს სასწრაფო დახმარების განყოფილებას. და 4000-ზე მეტი ჰოსპიტალიზებულია.


საველე კვლევა აჩვენებს, რომ საკვების ხარისხი დაზარალდება ნახშირორჟანგის მატებასთან ერთად

პირველად, საველე ტესტმა აჩვენა, რომ ნახშირორჟანგის მაღალი დონე აფერხებს მცენარეების მიერ ნიტრატების ცილებად ასიმილაციას, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ საკვები კულტურების კვების ხარისხი საფრთხეშია კლიმატის ცვლილების გაძლიერების გამო.

ამ ხორბლის საველე ტესტის კვლევის შედეგები, რომელსაც ხელმძღვანელობს UC Davis-ის მცენარის მეცნიერი, გამოქვეყნდება ონლაინ 6 აპრილს ჟურნალში. ბუნება კლიმატის ცვლილება.

„კვების ხარისხი მცირდება ატმოსფერული ნახშირორჟანგის მზარდი დონის პირობებში, რომელსაც ჩვენ განვიცდით“, - ამბობს წამყვანი ავტორი არნოლდ ბლუმი, მცენარეთა მეცნიერებათა დეპარტამენტის პროფესორი.

„ამ შემცირების რამდენიმე ახსნა წამოაყენეს, მაგრამ ეს არის პირველი კვლევა, რომელიც ამტკიცებს, რომ ნახშირორჟანგი აფერხებს ნიტრატის ცილად გარდაქმნას მინდორში მოყვანილ კულტურაში“, - თქვა მან.

აზოტის ათვისება, ანუ გადამუშავება მნიშვნელოვან როლს ასრულებს მცენარის ზრდასა და პროდუქტიულობაში. სასურსათო კულტურებში ეს განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია, რადგან მცენარეები იყენებენ აზოტს ადამიანის კვებისათვის სასიცოცხლო მნიშვნელობის მქონე ცილების წარმოებისთვის. ხორბალი, კერძოდ, უზრუნველყოფს ადამიანის გლობალურ დიეტაში ყველა ცილის თითქმის მეოთხედს.

ბევრმა წინა ლაბორატორიულმა კვლევამ აჩვენა, რომ ატმოსფერული ნახშირორჟანგის ამაღლებული დონე აფერხებს ნიტრატების ასიმილაციას მარცვლეულისა და პარკოსანი მცენარეების ფოთლებში, თუმცა მინდორში მოყვანილ მცენარეებში ამ კავშირის დადასტურება არ ყოფილა.

ხორბლის მინდვრის შესწავლა

ხორბლის რეაქციაზე ატმოსფერული ნახშირორჟანგის სხვადასხვა დონეებზე დასაკვირვებლად, მკვლევარებმა გამოიკვლიეს ხორბლის ნიმუშები, რომლებიც გაიზარდა 1996 და 1997 წლებში მარიკოპას სასოფლო-სამეურნეო ცენტრში, ფენიქსის მახლობლად, არიზი.

იმ დროს, ნახშირორჟანგით გამდიდრებული ჰაერი გათავისუფლდა მინდვრებში, რის შედეგადაც შეიქმნა ატმოსფერული ნახშირბადის ამაღლებული დონე საცდელ ნაკვეთებზე, ისეთივე, როგორიც ახლა მოსალოდნელია მომდევნო რამდენიმე ათწლეულის განმავლობაში. ხორბლის საკონტროლო ნარგავები ასევე გაიზარდა ნახშირორჟანგის ატმოსფერულ, დაუმუშავებელ დონეზე.

სხვადასხვა ხორბლის სატესტო ნაკვეთებიდან მოკრეფილი ფოთლოვანი მასალა დაუყოვნებლივ მოთავსდა ყინულზე, შემდეგ კი აშრობდა ღუმელში და ინახებოდა ვაკუუმ-დალუქულ კონტეინერებში, რათა დროთა განმავლობაში შემცირებულიყო ცვლილებები სხვადასხვა აზოტის ნაერთებში.

ათწლეულზე მეტი ხნის წინ გადადგმულმა ნაბიჯმა აღმოაჩინა, რომ ბლუმს და ამჟამინდელ კვლევით ჯგუფს შეეძლოთ ჩაეტარებინათ ქიმიური ანალიზები, რომლებიც არ იყო ხელმისაწვდომი ხორბლის ექსპერიმენტული მცენარეების მოსავლის დროს.

ბოლო კვლევაში, მკვლევარებმა დააფიქსირეს, რომ ნიტრატების ასიმილაციის სამი განსხვავებული მაჩვენებელი ადასტურებს, რომ ატმოსფერული ნახშირორჟანგის ამაღლებული დონე აფერხებს ნიტრატების ასიმილაციას ცილაში მინდორში მოყვანილ ხორბალში.

„ეს საველე შედეგები შეესაბამება წინა ლაბორატორიული კვლევების შედეგებს, რომლებმაც აჩვენეს, რომ არსებობს რამდენიმე ფიზიოლოგიური მექანიზმი, რომელიც პასუხისმგებელია ნახშირორჟანგის მიერ ფოთლებში ნიტრატების ასიმილაციის დათრგუნვაზე“, - თქვა ბლუმმა.

მოსალოდნელია ცილის 3 პროცენტიანი შემცირება

ბლუმმა აღნიშნა, რომ სხვა კვლევებმა ასევე აჩვენა, რომ ცილების კონცენტრაცია ხორბლის, ბრინჯის და ქერის მარცვლებში - ისევე როგორც კარტოფილის ტუბერებში - მცირდება საშუალოდ დაახლოებით 8 პროცენტით ატმოსფერული ნახშირორჟანგის მაღალი დონის პირობებში.

”როდესაც ეს კლება გათვალისწინებულია დიეტური ცილის შესაბამის ნაწილზე, რომელსაც ადამიანი იღებს ამ სხვადასხვა კულტურებიდან, ცხადი ხდება, რომ ადამიანის მოხმარებისთვის ხელმისაწვდომი ცილის საერთო რაოდენობა შეიძლება შემცირდეს დაახლოებით 3 პროცენტით, რადგან ატმოსფერული ნახშირორჟანგი მიაღწევს მოსალოდნელ დონეს. მომდევნო რამდენიმე ათწლეულის განმავლობაში“, - თქვა ბლუმმა.

მიუხედავად იმისა, რომ მძიმე აზოტით განაყოფიერება ნაწილობრივ ანაზღაურებს საკვების ხარისხის ამ დაქვეითებას, მას ასევე ექნება უარყოფითი შედეგები, მათ შორის უფრო მაღალი ხარჯები, მეტი ნიტრატის გაჟონვა მიწისქვეშა წყლებში და სათბურის გაზების აზოტის ოქსიდის გაზრდილი ემისიები, თქვა მან.


ფოტორესპირაცია (დიაგრამით) | მცენარეები

სუნთქვას, რომელიც იწყება ქლოროპლასტებში და ხდება მხოლოდ სინათლეში, ეწოდება ფოტორესპირაცია.

ფოტორესპირაცია ან გლიკოლატის გზა:

საინტერესოა ვიცოდეთ, რომ კალვინის ციკლის მქონე მცენარეებში ფერმენტ RuBP კარბოქსილაზას შეუძლია ფოტოსინთეზური რეაქციების უკუქცევის დაწყება. ეს პროცესი ხდება მაშინ, როდესაც არის დაბალი CO2კონცენტრაცია, მაგრამ მაღალი O2, კონცენტრაცია.

შუადღისას, როდესაც ტემპერატურა და CO2 შემცველობა მაღალია, RuBP კარბოქსილაზას აფინურობა იზრდება O-ს მიმართ2 მაგრამ მცირდება CO-სთვის2. ამრიგად, ის გარდაქმნის RuBP-ს 3-ნახშირბადოვან ნაერთად (PGA) და 2-ნახშირბადოვან ნაერთად (ფოსფოგლიკოლატი). ფოსფოგლიკოლატი სწრაფად გარდაიქმნება გლიკოლატად პეროქსიზომებში.

გლიკოლატი შემდგომში გარდაიქმნება გლიცინად, სერინად, CO2 და NH3 ATP ან NADPH წარმოქმნის გარეშე. ამრიგად, წმინდა შედეგია ფოტოსინთეზის დროს სინთეზირებული ორგანული საკვების დაჟანგვა. ამ პროცესს ეწოდება ფოტორესპირაცია ან გლიკოლატის გზა, რადგან ეს ხდება მაღალი სიჩქარით სინათლის თანდასწრებით. როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ფოტოსუნთქვა არის კალვინის ციკლის მქონე მწვანე მცენარეების წმინდა პროდუქტიულობის დაკარგვა.

კალვინის ციკლის მქონე მწვანე მცენარეებია C3 მცენარეები. ფოტო-რესპირატორული დაკარგვის დაძლევა გამოწვევას უქმნის ტროპიკებში მზარდ მცენარეებს. ფოტორესპირაცია ხდება იმის გამო, რომ ფერმენტ Rubisco-ს (რიბულოზა ბისფოსფატ კარბოქსილაზა ოქსიგენაზა) აქტიური ადგილი ერთნაირია როგორც კარბოქსილირებისთვის, ასევე ოქსიგენაციისთვის.

RuBP-ის (რიბულოზა ბიფოსფატი) ოქსიგენაცია O-ს თანდასწრებით2 ეს არის ფოტორესპირაციის პირველი რეაქცია, რომელიც იწვევს ფოსფოგლიკოლატის ერთი მოლეკულის, ორნახშირბადოვანი ნაერთის და PGA-ს ერთი მოლეკულის წარმოქმნას.

სადაც PGA გამოიყენება კალვინის ციკლში და ფოსფოგლიკოლატი დეფოსფორილირდება ქლოროპლასტში გლიკოლატის წარმოქმნით.

ქლოროპლასტისგან გლიკოლატი დიფუზირდება პეროქსიზომამდე, სადაც ის იჟანგება გლიოქსილატში. აქ გლიოქსილატი გამოიყენება ამინომჟავის, გლიცინის შესაქმნელად. ახლა გლიცინი შედის მიტოქონდრიაში, სადაც გლიცინის ორი მოლეკულა (4 ნახშირბადი) წარმოშობს სერინის ერთ მოლეკულას (3 ნახშირბადი) და CO-ს ერთ მოლეკულას.2 (ერთი ნახშირბადი).

ახლა სიმშვიდე შეიწოვება პეროქსისომა და მთელი რიგი რეაქციების შედეგად გარდაიქმნება გლიცერატად.

ეს გლიცერატი ტოვებს პეროქსიზომას და შედის ქლოროპლასტში, სადაც ხდება ფოსფორილირება PGA-ს წარმოქმნით.

ახლა PGA მოლეკულა შედის კალვინის ციკლში ნახშირწყლების შესაქმნელად, მაგრამ ერთი CO2 ფოტორესპირაციის დროს მიტოქონდრიაში გამოთავისუფლებული მოლეკულა ხელახლა უნდა დაფიქსირდეს. ეს ნიშნავს, რომ RuBP-ის ჟანგბადით დაკარგული ნახშირბადის 75 პროცენტი აღდგება, ხოლო 25 პროცენტი იკარგება CO-ს ერთი მოლეკულის გამოთავისუფლებით.2.

ფოტორესპირაცია ასევე ცნობილია როგორც ფოტოსინთეზური ნახშირბადის დაჟანგვის ციკლი.

როგორც უკვე განვიხილეთ წინა პარაგრაფში, ეს პროცესი მოიცავს სამი ორგანელის ურთიერთქმედებას, ე.ი.

მაღალი განათების და შეზღუდული CO-ს პირობებში2 მიწოდება, ფოტოსუნთქვა მნიშვნელოვან როლს ასრულებს მცენარეების ფოტო-ოქსიდაციური დაზიანებისგან დასაცავად. ეს აჩვენებს, რომ თუ საკმარისი CO2 არ არის ხელმისაწვდომი სინათლის ენერგიის გამოსაყენებლად კარბოქსილირებისთვის და ზედმეტი ენერგია აზიანებს მცენარეებს.

თუმცა, ფოტორესპირაცია, როგორც RuBP-ის ჟანგბადი, იყენებს სინათლის ენერგიის ნაწილს და იცავს მცენარეს ფოტო-ოქსიდაციური დაზიანებისგან.

O-ს შედარებითი დონეები2 და CO2 პასუხისმგებელია ფოტოსუნთქვის წარმოქმნის დადგენაზე, როგორც ორივე ეს აირი (O2 და CO2) კონკურენციას უწევს ფერმენტ რუბისკოს იგივე აქტიურ ადგილს.

გაიზარდა O2 დონე ზრდის ფოტოსუნთქვას, ხოლო CO-ს მომატებას2 დონე ამცირებს ფოტოსუნთქვას და ზრდის C3 ფოტოსინთეზი.


ანაერობული სუნთქვა მცენარეებში

ეს არის ენერგიის განთავისუფლების პროცესი ფერმენტულად კონტროლირებადი ორგანული საკვების არასრული დეგრადაციის დროს ჟანგბადის გამოყენების გარეშე.

ამიტომ, საბოლოო პროდუქტები არასოდეს არის სრულიად არაორგანული. ტერმინი ანაერობული სუნთქვა ხშირად გამოიყენება უმაღლეს ორგანიზმებთან დაკავშირებით, სადაც ის გვხვდება ზოგიერთი წყალში შესული მცენარის ფესვებში, ცხოველთა კუნთებში და სუნთქვის დამატებით რეჟიმებში მასიურ ქსოვილებში.

ანაერობული სუნთქვა და შიტიონი არის სუნთქვის ექსკლუზიური რეჟიმი ზოგიერთ პარაზიტულ ჭიებში, ბევრ პროკარიოტში, რამდენიმე უჯრედულ ევკარიოტში და ყალიბში. მიკროორგანიზმებში ტერმინი დუღილი უფრო ხშირად გამოიყენება იქ, სადაც ანაერობული სუნთქვა ცნობილია პროდუქტის სახელის მიხედვით, როგორიცაა ალკოჰოლური დუღილი, რძემჟავა ფერმენტაცია.

ნახშირორჟანგი ზოგ შემთხვევაში ვითარდება. ის იძლევა ქაფიან იერს (L. fermentum - ადუღება) საშუალოზე.

ბუხნერმა (1897) პირველმა აღმოაჩინა, რომ დუღილი შეიძლება მოხდეს ცოცხალი საფუარის უჯრედების გარეშე მათი წნეხის ქვეშ დაფქვით და ექსტრაქტის შერევით შაქრის ხსნართან. ექსტრაქტში არსებულ ფერმენტულ კომპლექსს ეწოდა ზიმაზა.

ამ უკანასკნელის გამო დუღილს ზიმოზსაც უწოდებენ. ჩვეულებრივ, ფერმენტაცია განიმარტება, როგორც ნახშირწყლების და სხვა ორგანული ნაერთების ანაერობული დაშლა ალკოჰოლებად, ორგანულ მჟავებად, გაზებად და ა.შ. მიკროორგანიზმების ან მათი ფერმენტების დახმარებით.

ანაერობული სუნთქვისა და დაშლის ან დუღილის მექანიზმი მსგავსია აერობული სუნთქვის საერთო გზის გლი და შიკოლიზამდე. გლიკოლიზი არღვევს გლუკოზას ფერმენტულად რამდენიმე ეტაპად, რათა წარმოქმნას პირუვატის ორი მოლეკულა, 2 ATP და 2 NADH (+H + ). პირუვატი ანაერობულად იშლება ორგანიზმისა და ქსოვილის ტიპის მიხედვით სხვადასხვა პროდუქტს.

ორი გავრცელებული პროდუქტია ეთილის სპირტი და შიჰოლი და რძემჟავა.

1. ეთილის სპირტის დუღილი (ნახ. 14.9):

საკმაოდ გავრცელებულია სოკოებში (მაგ., რიზოპუსი, საფუარი) და ბაქტერიებში. საფუარს შეუძლია სუნთქვა როგორც აერობული, ასევე ანაერობული გზით.

ანაერობული სუნთქვა ხდება შაქრიან ხსნარში, თუ სოკო არ არის კონტაქტში ატმოსფეროსთან. იწვევს დუღილს. პირუვატ დეკარბოქსილაზასა და TPP-ის (თიამინის პიროფოსფატი) თანდასწრებით პირუვატი იშლება აცეტალდეჰიდის წარმოქმნით. ნახშირორჟანგი გამოიყოფა.

Acetaldehyde is reduced to ethyl alcohol or ethanol by alcohol dehydrogenase. Hydrogen is obtained from NADH produced during oxidation of glyceraldehyde 3-phosphate to 1: 3 diphosphoglycerate in glycolysis.

Ethyl alcohol does not stay inside microorganisms but is excreted. Accumulation of alcohol beyond a certain limit can, however, kill the microorganism (e.g., 13% in yeast). A higher concentration of alcohol in a beverage is achieved through distillation.

2. Lactic Acid Fermentation:

The fermentation occurs in lactic acid bacteria (e.g., Lactobacillus), some fungi and muscles. Lactic acid produced in muscles is sent to liver to regenerate glucose. In lactic acid fermentation pyruvic acid produced in glycolysis is directly reduced by NADH to form lactic acid. No C02 იწარმოება. The enzyme is lactic dehydro­genase which requires FMN (Flavin Mono-nucleotide) and Zn 2+ .

Anaerobic respiration produces very little energy (about 5%) as compared to aerobic respiration.

The reasons are:

(a) There is incomplete breakdown of respiratory substrate,

(b) At least one of the products of anaerobic respiration is organic. It can be further oxidised to release energy,

(c) NADH produced during glycolysis is often used up.

(d) ATP formation does not occur during regeneration of NAD + .

(e) Electron transport chain is absent,

(f) Oxygen is not used for receiving electrons and protons.

Importance of Anaerobic Respiration:

(i) Anaerobic respiration is important during periods of oxygen deficiency,

(ii) Alcoholic fermentation is used in brewing industry for the production of various types of beers, whisky and other wines,

(iii) Carbon dioxide of alcoholic fermentation is used in baking industry for making the bread spongy,

(iv) Vinegar is obtained by the fermentation activity of acetic acid bacteria,

(v) Dairy industry depends upon the action of lactic acid bacteria which convert milk sugar to lactic acid. Lactic acid coagulates the milk protein casein and the droplets of milk fat fuse,

(vi) Production of industrial alcohols and organic acids,

(vii) Tea and tobacco leaves are cured (or removed of their bitterness) and provided with a fine flavour,

(viii) Retting or separation of stem fibres is carried out with the help of bacterial fermentation of softer tissues,

(ix) Ensilage or preserved fodder is prepared by keeping green chopped fodder in silo where bacterial action causes softening and release of preserving acids,

(x) Cleaning of raw hides is a fermentative bacterial activity,

(xi) Decom­position of organic remains is carried out by fermentation. However, the fermenting organ­isms also spoil out food and may cause food poisoning by releasing toxins or ptomaine.


Mark J. Poznansky, author of new book ‘Saved by Science,’ says synthetic biology may be the hope for mankind’s future

The future of mankind is far from secure. I am among many who believe that humanity is in crisis in particular, our personal health, the security of our food supply and the health of our environment all face potentially catastrophic challenges.

Our health faces many unresolved dangers in the areas of cancer, infectious diseases and mental health. Rapid population growth and the many environmental challenges in our agricultural systems raise questions about how we will feed the world in the year 2050. Global warming and climate change are threatening our environments, and pollution is poisoning our land, lakes, rivers and oceans.

While these challenges are monumental and the future may appear bleak, there is hope. Imagine being able to:

  • Identify specific genetic mutations of a whole range of cancers and to develop personalized and specific therapies (i.e., cures), even at the patient’s bedside.
  • Modify the genetic mutation that predisposes people to suffer from schizophrenia, bipolar disease, severe depression or addictive disorders and to offer effective cures.
  • Respond to any viral outbreak (such as Ebola, Zika, AIDS or even a nasty flu) with an effective vaccine produced in only days or even hours.
  • Grow nutritious, inexpensive, high-protein foods in the widest range of possible conditions of temperature, sunlight, water and fertility … or even on Mars.
  • Provide plants with nitrogen from the air instead of having to mine or chemically synthesize expensive nitrogen fertilizers.
  • Reverse global warming by removing carbon from the atmosphere and using it as an energy source or material for advanced manufacturing.
  • Use microbes to clean up lakes and rivers, removing lead, mercury and other toxic materials and returning our waterways to pristine condition.
  • Design specific microbes to clean up toxic-waste dumps, abandoned mines and industrial sites, and even to clean up disastrous oil spills.

A mere six or seven years ago, these imaginings would have been purely the stuff of science fiction. Today, we have realistic expectations that they’ll happen — and that they’ll be brought to market within a decade, maybe even less.

These are the products of what some call the “fourth industrial revolution,” a marriage of computer science and newfound knowledge in biology, particularly genomics. This book is about that revolution, a new field of science called synthetic biology and the hope and promise that it offers for the future of mankind …

As we enter this new era built on our expanded knowledge of biology and technology, the promise of synthetic biology is extraordinary, and it conjures up the words visionaries, hopes და promises. I quote from an obviously enthusiastic Craig Venter, one of the leaders of the Human Genome Project (HGP) and a pioneer of, if not the major leader of, synthetic biology:

“Over the next 20 years, synthetic genomics is going to be the standard of making anything. The chemical industry will depend on it. Hopefully, a large part of the energy industry will depend on it. We really need to find an alternative to taking carbon out of the ground, burning it and putting it into the atmosphere. This is the single biggest contribution I could make.”

So, what exactly is this new science or discipline of synthetic biology? Simply put, synthetic biologists design and engineer new biological entities to solve some of humanity’s most pressing challenges in health, food and the environment.

Synthetic biology is not, of course, a science that stands alone it uses technologies from many different disciplines, including biotechnology, genetic engineering, molecular biology, molecular engineering, systems biology, biophysics, electrical engineering, computer engineering, evolutionary biology and especially microbiology and microbial genomics.

It applies these disciplines to build artificial biological systems, in whole or in part, for research, engineering and virtually all life-science applications — and since we are in the midst of the Anthropocene epoch and its man-made challenges, it seems fitting that the potential solutions to those challenges should also be man-made …

Agriculture and climate change

When we think of environmental damage, we think about cars and factories burning fossil fuels and generating huge amounts of greenhouse gases, leading to global warming. And we think about industries, including mining companies spewing out a range of pollutants that contaminate the air we breathe and the water we drink.

Something that we often don’t think about is just how intensive the energy requirements and environmental impacts are of virtually all aspects of our food production: from growth of plants and animals on the land, all the way to dealing with waste. For example, water is an increasingly rare commodity and agriculture is currently responsible for as much as 70 percent of water usage.

We often think about our cars and our frivolous use of disposable plastics as the major source of greenhouse gases and general pollution and believe that if we could just limit our use of our cars or go electric and recycle everything, life would be good and we would be on our way to saving the planet. არც ისე სწრაფად.

Agriculture is both a source and a sink for CO2, the major culprit in greenhouse gas emissions and global warming.

Loading.

Plants and trees use CO2 from the atmosphere. If it were just that, agriculture would lead to a decrease in atmospheric CO2 and a decrease in greenhouse gases and global warming. Unfortunately, agriculture is also a major producer of CO2, from its use of energy and burning of fossil fuels, to the cutting down of our forests to create more agricultural land, to the need to use chemical fertilizers — all result in an ever-increasing net production of CO2, and at rates at least five times higher than the CO2 produced by our transportation systems …

Solving the carbon conundrum

It is abundantly clear that we have an accumulated carbon problem. Ever since the first industrial revolution, we have been emitting much more carbon dioxide into Earth’s atmosphere than Earth is able to use for photosynthesis and plant growth or to deal with by simple absorption.

The numbers are staggering. Humans have emitted 1.5 trillion tons of carbon dioxide into the atmosphere since the mid-19th century.

That’s three quadrillion or 3,000,000,000,000,000 pounds of carbon dioxide, and about half of that has remained in the atmosphere and is the major contributor to greenhouse gases and global warming. And to add insult to injury, while some of that carbon dioxide is effectively recycled and has been used for plant growth (e.g., photosynthesis), including forests, the appalling rates of deforestation worldwide only causes the carbon dioxide in the atmosphere to increase further.

Atmospheric carbon dioxide and other greenhouse gases also equilibrate with and dissolve in our oceans and lakes, causing acidification, another serious form of pollution that has a devastating impact on aquatic life …

In a very real sense, synthetic biology represents a new “field of dreams” — there seem to be no limits to what we can build. If there is a need, with these technologies, there will be a solution.

The building or engineering of these new biological apps is without limit and, really, without precedent. With access to the genomes of millions of different organisms, from humans to the simplest single-cell microbes, and with the DNA codes and massive amounts of biology information accessible on our computers, we can now build or engineer any biological app that we can imagine.

So it’s the year 2024 or maybe 2027 and here are some of the incredible things that we can do as a result of synthetic biology.

We can be silly and build a carrot with two stalks that tastes like a tomato — no problem.

We can increase the protein content of lettuce and grow it in brackish or salt-contaminated water. What a wonderful idea for poor areas of Asia where people suffer from malnourishment and from frequent coastal flooding of their farmlands.

We can make rice that incorporates vitamin A to combat childhood blindness in developing countries — no, wait, that’s already been done, and I’ve ranted about it earlier.

We can make vaccines very quickly on demand to immediately stamp out newly emerging infectious diseases. Think of it, we would have nipped the COVID-19 pandemic in the bud and avoided that worldwide shut down that occurred. We would have saved hundreds of thousands of lives to say nothing of the economy.

We can correct genetic mutations in the brain cells of patients with schizophrenia … well, we can’t quite do that yet, but the potential is at least clear.

We can make microbes that capture carbon dioxide from the atmosphere and reuse the carbon for a whole variety of products. This has the potential to reduce greenhouse gases and not simply stop global warming but actually reverse it. And we can use microbes to clean up mercury in our rivers and lakes.

The possibilities are without limit. If we know the biology and we have access to the genes, stored in our computers, we can build the solutions using synthetic biology and genomics. This is why I’m so optimistic.

I believe in science and in young people developing solutions to many of our most critical problems related to our health, food supply and environment. And I’m convinced that the science of synthetic biology will be central in providing many of those solutions. So, today, as we enter this new era of synthetic biology, there is much more than just hope — there is promise.


How Do Plants Use Carbon Dioxide?

Plants use carbon dioxide to produce food. Through photosynthesis, they convert carbon dioxide and water into sugar. They derive energy from the sun to transform carbon dioxide into glucose and oxygen.

Carbon dioxide in the air stimulates the growth of almost all plants on Earth. Photosynthesis primarily occurs in the leaves. This process requires sunlight, water and carbon dioxide, which are all acquired by and transported to the leaves. Plants obtain water through their roots, and they get sunlight through chlorophyll, which is a green pigment found in plant cell structures known as chloroplasts. There are several structures within the chloroplast, each with specific functions.

Plants absorb energy from sunlight to produce sugar that is used to energize themselves. They convert solar energy from the sun into chemical energy stored in the form of glucose (i.e. sugar). Along with sunlight and water, carbon dioxide is transformed into food for plants.

Through their leaves, plants acquire carbon dioxide and diffuse it through tiny holes in the underside of their leaves called stomata. The loose-fitting cells of the lower part of the leaves allow carbon dioxide to reach other cells in the leaves.

The role of plants in converting carbon dioxide into oxygen is essential for humans and other living beings that need oxygen. Plants provide food for humans and animals and control the amount of carbon dioxide in the atmosphere.


Უყურე ვიდეოს: ოთახის ყვავილები. მოყვარული მებაღეები სტუმრად შუადღე GDS-ზე (აგვისტო 2022).