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植物已成为不太可能的政治辩论话题。 许多预测 建议燃烧化石燃料和由此产生的气候变化将使未来几十年内为每个人增加足够的食物变得更加困难。 但有些团体反对限制我们的排放量 声称 较高水平的二氧化碳（CO？）将促进植物的光合作用，从而增加粮食产量。

新的研究 在科学出版 建议预测二氧化碳增加的影响？植物生长水平实际上可能比任何人预期的都要复杂。

要了解研究人员的发现，需要一些有关光合作用的背景信息。这是利用光能来驱动二氧化碳转化的过程？转化为糖，为植物生长提供燃料，并最终提供我们赖以生存的食物。不幸的是，光合作用是有缺陷的。

CO 分子？和氧的形状相似，并且收集 CO 的关键机制？ 这种酶的名字很吸引人，称为 RuBisCO，有时 将氧分子误认为是一氧化碳分子？。 这不是问题 当RuBisCO第一次演变。但大约 30 万年前 CO？大气中的浓度降至低于 他们的三分之一。二氧化碳更少？在周围，植物开始错误地尝试更频繁地获取氧分子。如今，这通常会严重消耗工厂的能源和资源。

随着温度越来越高，RuBisCO 变得更容易出错。水也蒸发得更快，迫使植物采取措施避免干燥。不幸的是，阻止水从叶子中流出也会阻止二氧化碳？随着RuBisCO 变得缺乏二氧化碳，它通过使用氧气来浪费越来越多的工厂资源。在 25°C 时，这会消耗工厂产量的四分之一——而且问题变得更加极端 随着气温进一步上升.

然而，一些 植物开发了一种方法来避免这个问题 通过泵送二氧化碳？到 RuBisCO 所在的细胞以增强光合作用。这些被称为 C4 植物，而不是不能做到这一点的普通 C3 植物。 C4 植物的生产力更高，尤其是在炎热干燥的条件下。他们开始统治地球的热带草原 5m到10m年前，可能是因为这个世界和他们的世界变得更加干燥了 用水更有效率.

玉米（玉米）和甘蔗是C4植物，但大多数作物不是，尽管最初由比尔和梅林达盖茨基金会资助的项目一直在寻求提高水稻产量 加入C4机器.

植物生长和作物产量的大多数模型 会受到CO的影响吗？ 燃烧化石燃料所释放的二氧化碳假设常规 C3 工厂可能表现更好。与此同时，C4 植物中的 RubisCO 已经获得了足够的 CO？因此增加对他们的影响应该不大。这得到了以下机构的支持 以前的短期研究.

新的科学论文报道了一个项目的数据，该项目一直在比较C3和C4工厂 。。他们的发现令人惊讶。正如预期的那样，在前十年，C3 草在额外的 CO4 条件下生长？做得更好——但他们的 C3 同类产品却没有。然而，在实验的第二个十年，情况发生了逆转，C4​​ 植物在较高水平的 COXNUMX 下产生较少的生物量？和 CXNUMX 植物产生更多。

看来这个令人困惑的结果可能是因为随着时间的推移， 更少的氮可用 使C3地块中的植物生长受到影响，更多地在C4地块中施肥。 所以这种效应不仅仅是由于植物自身，而是由于它们与土壤及其微生物的化学反应。

这些结果表明 CO 变化的方式？对现有生态系统的影响可能很复杂且难以预测。他们可能会暗示，作为CO？随着大气层的增加，C4热带草原也许可以 吸收更多的碳 比预期的还要多，主要是C3的森林， 可能吸收较少。 但确切的情况可能取决于当地的情况。

对食物的影响

这对食品生产意味着什么可能比乍一看更直接，也更不舒服。 这些结果来自禾草，它们一年生存并继续增长。 但目前的谷物作物是“一年生植物”，在一个季节后死亡，必须重新种植。

因此，他们没有机会建立土壤相互作用，而土壤相互作用似乎促进了实验中 C4 植物的生长。我们不能指望我们的粮食安全问题能够通过因二氧化碳而增加的 C4 作物产量来解决吗？正如他们在实验中所做的那样。同样，C3 地块中生物量的最终下降不应发生在 C3 一年生作物中。

但是，正如我们所知，C3 植物在较高温度下会浪费更多资源，那么二氧化碳上升会增加光合作用吗？水平似乎可能是 至少取消了 由 全球变暖的影响 它会导致。 这并没有考虑降雨模式的变化，例如 更频繁的干旱。看起来好得令人难以置信的解决方案通常都是如此——而且就目前而言，CO？的想法似乎仍然如此。提高农作物产量将养活全世界。

关于作者

Stuart Thompson，植物生物化学高级讲师， 威斯敏斯特大学

这篇文章最初发表于 谈话。 阅读 原创文章.

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