تأثیر دی‌اکسید کربن بر رشد گیاهان: واقعیت‌هایی فراتر از رشد سریع

تحقیقات جدید نشان می‌دهد که افزایش دی‌اکسید کربن، اگرچه باعث رشد سریع‌تر برخی گیاهان می‌شود، اما به دلیل کاهش جذب نیتروژن و سایر مواد مغذی، می‌تواند برای کشاورزی و سلامت اکوسیستم‌ها مشکلاتی به وجود آورد. در نتیجه، یافتن راه‌های سازگاری با شرایط جدید ضروری است.

🌱 دی‌اکسید کربن و فتوسنتز

با افزایش غلظت گازهای گلخانه‌ای در جو، گیاهان با مقدار زیادی دی‌اکسید کربن مواجه هستند که آن را همراه با آب و نور خورشید برای فتوسنتز (فرآیند تولید غذا توسط گیاهان) استفاده می‌کنند. تحقیقات سال‌ها نشان می‌دهد که این افزایش دی‌اکسید کربن باعث می‌شود برخی گیاهان سریع‌تر و بزرگ‌تر رشد کنند، اما یک بررسی ادبیات منتشرشده امروز (۳ نوامبر) در Trends in Plant Science نشان می‌دهد که واقعیت کمی ناامیدکننده‌تر است.

📉 مشکلات ناشی از دی‌اکسید کربن بالا

این بررسی شواهد فزاینده‌ای را جمع‌آوری کرده که نشان می‌دهد افزایش فتوسنتز ناشی از دی‌اکسید کربن که به اثر کود کربن معروف است، تأثیرات مختلطی بر سلامت گیاهان به همراه دارد. از یک طرف، افزایش فتوسنتز و تولید بیشتر کربوهیدرات‌ها باعث افزایش زیست توده (مجموعه مواد زنده) گیاهان C3 می‌شود، گروهی که شامل اکثر گیاهان روی زمین است. اما تحقیقات متعدد نشان می‌دهد این گیاهان، که شامل محصول‌های کشاورزی مهم نیز هستند، به دلیل دی‌اکسید کربن بیش از حد، نیتروژن کمتری جذب می‌کنند و این امر ارزش غذایی آنها و توانایی اکوسیستم‌ها برای جذب کربن را کاهش می‌دهد.

🔍 فرآیندهای مولکولی و نقش نیتروژن

سامی وینتروپ-لف، بیوژئوشیم‌دان که در این مطالعه کار نکرده اما به سوالات مشابهی در شبکه رصد اکولوژیکی ملی (NEON) می‌پردازد، از نویسندگان بررسی انتقاد می‌کند و در مورد مکانیسم‌های ژنتیکی و مولکولی که ممکن است این تغییرات را در گیاهان زراعی و وحشی ایجاد کند، به بحث می‌پردازد. وی می‌گوید: "باید بفهمیم چه کار کنیم تا نه تنها غذای بیشتری تولید کنیم، بلکه غذایی مغذی‌تر نیز به دست آوریم".

⚗️ فرضیه‌های موجود

این بررسی چهار فرضیه اصلی را برای توضیح اینکه چرا افزایش غلظت دی‌اکسید کربن در محیط منجر به کاهش عناصر مغذی معدنی، به ویژه نیتروژن، می‌شود، بررسی می‌کند. مکانیسم‌های فرضی شامل:

• رقیق‌سازی ساده: افزایش مقدار کلی زیست توده و کربن منجر به کاهش غلظت سایر عناصر می‌شود;
• بسته شدن روزنه‌ها (سوراخ‌های روی برگ گیاهان) برای مدت longer, که بر جذب مواد غذایی اثر منفی می‌گذارد;
• اختلال در مسیر مولکولی که واکنش کاهش نیتروژن را تغذیه می‌کند;
• دیس‌تنظیم سیستم جذب نیترات در ریشه‌ها.

🍃 نتیجه‌گیری

این تحقیق نشان می‌دهد که تغییرات ناشی از افزایش دی‌اکسید کربن می‌تواند مشکلات جدی برای کشاورزی و اکوسیستم‌ها در سراسر دنیا ایجاد کند. ویندروپ-لف می‌گوید: "ما باید در دنیای با غلظت بالای دی‌اکسید کربن که به‌طور مصنوعی ایجاد شده، سریع‌تر سازگار شویم." اینکه چگونه می‌توانیم این مشکل را حل کنیم، به یکی از چالش‌های بزرگ پیش روی ما تبدیل شده است.