世界各地的天然高二氧化碳泉
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植物能否快进到未来,向我们展示随着大气中二氧化碳的增加会发生什么?

一项新的分析表明,植物对二氧化碳上升的长期、多代反应与单代 FACE 实验中发现的反应相似,对持续的全球绿化和未来更高的光合作用率产生影响。

https://www.botany.one/can-plants-fast-forward-to-the-future-to-show-us-what-will-happen-as-carbon-dioxide-in-the-atmosphere-increases/

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可以在几十年内向前和向后移动的时间旅行植物对于了解这些光合作用生物可能如何响应人为气候变化预测的变化条件非常有价值。

这种气候变化的一个方面是无可辩驳的——自工业革命开始以来大气中二氧化碳的稳步上升。 即使是现在,CO2 是地球数百万年来的最高浓度。 这对地球上的植物生命至关重要,因为光合作用过程使用这种 CO2 并与阳光一起将其转化为单糖和复合碳水化合物。 科学家们一直在研究植物将如何应对未来增加的大气中的二氧化碳2 使用特殊设施,用含有更多二氧化碳的空气喷洒农田——称为 Free Air CO2 富集 (FACE) 实验和许多实验已经完成,以确定植物对这些未来条件的反应。

这种方法的一个问题是,“今天”的植物暴露在这些未来条件下,它们作为在今天条件下产生的种子进行时间旅行,因此它们的反应可能不具有代表性,因为它们没有受到 CO2 条件的影响多代人的未来允许他们通过基因变化适应这些新条件。 许多这些时间旅行的单代实验已经进行,并揭示了一组一致的反应——更多的光合作用、更多的生长、更少的叶氮浓度和更多的糖和淀粉(见下文)。

世界各地的天然高二氧化碳泉
世界各地的天然高二氧化碳泉源,以及这里 2 个泉源地点的 39 个物种受到了研究。
对较高二氧化碳的反应
春季和 FACE 生长的植物对二氧化碳的响应。

在一项新的荟萃分析中, 萨班 et al. 采取了不同的方法并评估了为植物对高二氧化碳的反应而收集的所有数据2 几十年来在自然高 COXNUMX 环境中生长多代的植物的浓度2 弹簧。 这样的泉水遍布世界各地——这里突出显示了 23 个——其中许多泉水一直是植物对二氧化碳上升的生理反应研究的重点2,类似于 FACE 实验中进行的那些。 比较这两种方法,植物受到更高的 CO2 针对有时间适应环境的植物谱系,以前从未做过。

高CO2 springs 拥有大量的植物类型,与 FACE 相比,它提供了对植物的年代际、长期反应的关键洞察力,例如那些可能在未来发生的植物,其中多代确保时间旅行的种子来源不再是一个问题。 值得注意的是,分析表明春季植物的许多反应与 FACE 实验中观察到的反应相似。 这让我们相信植物可能会继续对不断上升的二氧化碳做出积极反应2. 他们不会适应环境,目前全球正在发生的全球绿化增加,其中 80% 归因于不断上升的二氧化碳2 很可能会继续。 如果没有其他气候因素限制,作物产量也可能会受到刺激,但这至少可能会受到世界某些地区降雨量限制的限制。

该研究表明,单代人的反应可能足以预测多代人的反应。 这意味着可以在 FACE 实验中测试植物的新品种,然后才能在更广阔的世界中发挥作用。 同样,对遗传变化和蛋白质生产的研究可以在它们进入野外之前进行。 这意味着我们可以在某种程度上将植物送往未来,并获得它可能长什么样子的暗示。

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作者

Gail Taylor

盖尔·泰勒是植物科学系教授兼系主任,专攻植物、遗传学和环境。泰勒在英国兰卡斯特大学获得博士学位,并曾担任……

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