Die direkten Effekte des erhöhten Kohlendioxyds (CO₂) auf Betriebswachstum bezieht sich die änderung im Betrieb wachsen mit den Niveaus der Temperatur, des Niederschlags, der Verdampfung und der wachsenden Jahreszeit an ihren anwesenden Werten. Die indirekten Effekte schließen die Resultate aller möglicher änderungen in den anderen Variablen ein, die Betriebswachstum beeinflussen, das resultierend aus dem Effekt des erhöhten CO₂ auf globalem Klima kommen.

Fotosynthese und die BetriebsC3/C4 klassifikation

Das Leben ist nach chemischen Reaktionen niedrig; viele, viele chemische Reaktionen; aber die Ketten der chemischen Reaktionen, die als Fotosynthese bekannt sind, sind die Grundlage auf die eine oder andere Weise alles Lebens. Fotosynthese bezieht den Eingang des Kohlendioxyds und des Wassers in leuchtende Energie und das Vorhandensein eines Katalysators mit ein, der Chlorophyll genannt wird. Die Ausgänge sind Kohlenhydrate und Sauerstoff. Die formale Aussage über den Prozeß ist:

6CO₂ + 6H₂O + ν → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

wo ν Photonen der Strahlung darstellt.

Der Katalysator für die Reaktion, Chlorophyll, ist ein organometallisches zusammengesetztes enthaltenes Magnesium. Er ist eins der drei organometallischen Mittel, die die Grundlage für das Leben sind. Die anderen zwei sind die lebenswichtigen Elemente des Bluts der Säugetiere, hemoglobin und der Krebstiere, hemocyanin. Gerade während Chlorophyll Magnesium enthält, enthält hemoglobin Eisen und hemocyanin enthält Kupfer.

Der Prozeß der Fotosynthese ist sehr Komplex und Chemiker konnten über die Prozesse wenig finden, bis radioaktive Isotope vorhanden wurden. Zuerst wurde das radioaktive Isotop des Sauerstoffes, ^18O, benutzt, um Wasser, H₂O herzustellen. Als Betriebe diesem radioaktiven Wasser ausgesetzt wurden, zeigte die Radioaktivität oben im Sauerstoff ausatmete von den Betrieben. Dieses zeigte, daß der Sauerstoff, der durch Betriebe hergestellt wird, vom Wasser kommt, das er anstatt vom CO₂ benutzt. Der Sauerstoff im CO₂ erhält in den Kohlenhydraten verbunden, die durch die Betriebe hergestellt werden.

Zweitens wurde ein radioaktives Isotop des Carbons, ^14C, benutzt, um Kohlendioxyd zu verursachen. Betriebe wurden diesem radioaktiven CO₂ für einige Sekunden ausgesetzt und dann wurde das Blattmaterial chemisch analysiert. In den meisten Betrieben zeigte der radioaktive Carbon in einer zusammengesetzten benannten phosphoglyceric Säure (PGA). Das Molekül dieses Mittels enthält drei Kohlenstoffatome und ein Atom Phosphor:

  
                           H   H   H
                           |   |   |
                        O- C - C - C - H
                        ||  |   |
                         O  O O-P-O
                            |   |                         
                            H   OH-

Die meisten Betriebe, einschließlich Bäume und blühende Pflanzen, Erzeugnis PGA als der erste Schritt in der Fotosynthese. Einige errichten Sorten, einschließlich tropische Gräser wie Zuckerrohr und Mais (Mais), Apfelsäure des Erzeugnisses oder Asparaginsäure wie der erste Schritt. Die Moleküle dieser Mittel enthalten vier Kohlenstoffatome und ein Stickstoffatom. Das Asparaginsäuremolekül ist:

                              H H
                              | |
                        H-O-O-C-C-O-O-H
                              | |
                              H NH
                                |
                                H

Weil die Ausgangsprodukte der Fotosynthese für Betriebe in dieser Kategorie die Mittel miteinbeziehen, die vier Kohlenstoffatome enthalten, wird diese Kategorie C4 genannt. Die andere Kategorie der Betriebe produziert PGA, das drei Kohlenstoffatome enthält, also wird es C3 genannt. Diese Klassifikation ist wichtig, weil die Antworten der zwei Kategorien der Betriebe zu erhöhtem CO₂ unterschiedlich ist.

Der direkte Effekt einer Zunahme des CO₂

Über den Jahren hat es zahlreiche Laborexperimente gegeben, die feststellen, daß Zunahmeniveaus von CO₂ erhöhtes Betriebswachstum ergeben, egal wie dieses Betriebswachstum quantitativ bestimmt wird. Sylvan Wittwer in der Nahrung, im Klima und im Kohlendioxyd tabelliert die Resultate. Er beobachtet

Die Effekte einer angereicherten CO₂-Atmosphäre auf Getreideproduktivität in großem Umfang so Positiv, Zweifel wie der Nutzen für globale Nahrungsmittelsicherheit wenig lassend…. Jetzt nach mehr als ein Jahrhundert und mit der Bestätigung von Tausenden der wissenschaftlichen Reports, gibt CO₂ die bemerkenswerteste Antwort aller Nährstoffe im Betriebshauptteil, ist normalerweise knapp und begrenzt fast immer für Fotosynthese…, welches das steigende Niveau des atmosphärischen CO₂ eine univesally freie Prämie ist und gewinnt in der Größe mit Zeit, auf der alle wir während der vorhersehbaren Zukunft berechnen können.

Die Quantifikation des erhöhten Wachstums wegen der höheren Niveaus von CO₂ ist durch H. Poorter in einem Artikel in der Journal Vegetation gegeben worden:

Ungefähr 95 Prozent aller Betriebe auf Masse sind von der Art C3. C4 errichtet constitude nur 1 Prozent, aber die Getreide C4 des Zuckerrohrs, des Mais, des Sorghums und der Hirse sind ökonomisch bedeutend. Die anderen 4 Prozent Betriebe sind nicht ökonomisch bedeutend. Sie schließen Wüstenpflanzen wie Kaktus mit ein.

Der Effekt der Temperatur auf Betriebsantwort zu den höheren Niveaus von CO₂

Fotosynthese besteht aus chemischen Reaktionen. Chemische Reaktionen fahren mit einer höheren Rate bei den höheren Temperaturen fort. Die Faustregel ist, daß es eine Verdoppelung der Reaktion Rate für jeden Aufstieg 5.5°C in der Temperatur gibt. Betriebe wachsen schneller bei einer höheren Temperatur, vorausgesetzt sie ausreichende Niveaus von CO₂, von Wasser, von Tageslicht und von Betriebsnährstoffen haben. Die Betriebe C4 haben eine große Ansprechgeschwindigkeit für eine höhere Temperatur, als die Betriebe C3.

Eine höhere Temperatur ohne ausreichendes Niveau der notwendigen Bestandteile für Wachstum konnte keine Antwort oder sogar Beschädigung produzieren. Sylvan Wittwer, oben veranschlagen, gibt an, daß unter den meisten Umständen die Verwendbarkeit von CO₂ der Faktor ist, der Wachstum begrenzt. So mit einem hochgradigem von CO₂ in den Luftbetrieben kann mit einer höheren Temperatur schneller wachsen.

Betriebe sickern Wasserdampf durch, um eine gleichmäßige Temperatur zu halten. Es gibt kleine Bohrungen auf der Unterseite der Betriebsblätter, genannt Somata, die die öffnungen sind, durch die der Betrieb CO₂ aufsaugt. Mit hochgradigem der CO₂-Konzentration in der Luft müssen die Somata nicht als weit geöffnet sein. Die schmalere öffnung bedeutet, daß weniger Wasser durchgesickert wird und folglich weniger Wasser durch die Betriebe angefordert wird. Das heißt, erhöhen höhere Niveaus von CO₂ die Leistungsfähigkeit des Wassergebrauches durch Betriebe. Dieses wurde in den Experimenten bestätigt, die durch K.E. Idso und S.B. Idso berichtet wurden. Sie fanden, daß erhöhtes CO₂ Wachstum durch 31 Prozent in den Betrieben mit ausreichender Feuchtigkeit aber ihm Zunahmewachstum durch 62 Prozent für Betriebe in Feuchtigkeit-betontem Zustand erhöhte. In Wirklichkeit verursachte erhöhtes CO₂, indem es Wasserverlust verringerte, den gleichen Effekt wie, mehr Wasser zur Verfügung stellend. So war der Effekt in Feuchtigkeit-betonten Betrieben die Effekte des erhöhten CO₂ plus den Effekt des erhöhten Wassers.

Der Effekt des erhöhten CO₂, wenn er die Stomata der Betriebe verengt, hat den zusätzlichen Nutzen, den eine wenige Menge Verschmutzungsstoffe in der Luft es durch die schmaleren öffnungen bildet. So erhöhtes CO₂ hat den Effekt des Schützens der Betriebe gegen Beschädigung vor Luftverschmutzungsstoffen wie Ozon oder Schwefeldioxid.

Der Effekt des erhöhten CO₂ ist für die Betriebe sogar grösser, die unter Zuständen des niedrigen Lichtes gewachsen werden. Das erhöhenwachstum ist grösser als 100 Prozent für eine 100-Prozent-Zunahme des CO₂. Dieses vergleicht mit weniger als 50 Prozent für die Betriebe, die in den normalen hellen Bedingungen gewachsen werden.

Der Beweis, der das Argument klammert, ist, daß irgendein Gewächshausinhaber künstlich das CO₂-Niveau erhöhen, um zu verdreifachen, was das Niveau in der Atmosphäre ist.

(Fortgefahren werden.)

Quellen:
 
Sylvan H. Wittwer, "Flower power: rising carbon dioxide is great for plants", Policy Review (Fall 1992), pp. 4-10.
 
H. Poorter, "Interspecific variation in the growth response to an elevated and ambient CO₂ concentration," Vegetation (1993), pp. 77-97.
 
Sylvan H. Wittwer, Food, Climate and Carbon Dioxide, CRC Press, Boca Raton, Fla., 1995.
 
Patrick J. Michaels and Robert C. Balling, Jr., The Satanic Gases: Clearing the Air about Global Warming, Cato Institute, Washington, D.C., 2000.
 
Fred Pearce, "Global green belt," New Scientist, (September 15, 2001), p.15.