Gli effetti diretti di biossido di carbonio aumentato (CO₂) su crescita vegetale si riferisce al cambiamento in pianta si sviluppano con i livelli della temperatura, della precipitazione, dell'evaporazione e del periodo della crescita ai loro valori attuali. Gli effetti indiretti includono i risultati di tutti i cambiamenti nelle altre variabili che interessano la crescita vegetale che viene come conseguenza dell'effetto di CO₂ aumentato sul clima globale.

Fotosintesi e la classificazione di pianta C3/C4

La vita è bassa sulle reazioni chimiche; molti, molte reazioni chimiche; ma le catene delle reazioni chimiche conosciute come la fotosintesi sono la base in un modo o nell'altro di tutta la vita. La fotosintesi coinvolge l'input di biossido di carbonio e di acqua con energia radiante e la presenza di un catalizzatore denominato clorofilla. Le uscite sono carboidrati ed ossigeno. La dichiarazione convenzionale del processo è:

6CO₂ + 6H₂O + ν → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

dove il ν rappresenta i fotoni di radiazione.

Il catalizzatore per la reazione, clorofilla, è un magnesio contenente compound organometallico. È uno dei tre residui organometallici che sono la base per vita. Gli altri due sono gli elementi vitali dell'anima dei mammiferi, emoglobina e dei crostacei, hemocyanin. Appena mentre la clorofilla contiene il magnesio, l'emoglobina contiene il ferro e il hemocyanin contiene il rame.

Il processo della fotosintesi è molto complesso ed i chimici potrebbero trovare poco circa i processi fino a che gli isotopi radioattivi non diventassero disponibili. In primo luogo, l'isotopo radioattivo di ossigeno, ¹⁸O, è stato usato per generare l'acqua, H₂O. Quando le piante sono state esposte a questa acqua radioattiva la radioattività ha rivelato nell'ossigeno ha esalato dalle piante. Ciò ha indicato che l'ossigeno generato dalle piante viene dall'acqua che usa piuttosto che dal CO₂. L'ossigeno nel CO₂ ottiene incorporato nei carboidrati generati dalle piante.

In secondo luogo, un isotopo radioattivo di carbonio, ¹⁴C, è stato usato per generare il biossido di carbonio. Le piante sono state esposte a questo CO₂ radioattivo per alcuni secondi ed allora il materiale del foglio chimicamente è stato analizzato. Nella maggior parte delle piante il carbonio radioattivo ha mostrato in un acido phosphoglyceric denominato compound (PGA). La molecola di questo residuo contiene tre atomi di carbonio ed un atomo di fosforo:

  
                           H   H   H
                           |   |   |
                        O- C - C - C - H
                        ||  |   |
                         O  O O-P-O
                            |   |                         
                            H   L'OH

La maggior parte delle piante, compreso gli alberi e le piante flowering, prodotti PGA come il primo punto nella fotosintesi. Alcuni piantano le specie, compreso le erbe tropicali quali la canna da zucchero e cereale (mais), acido malico dei prodotti o acido aspartico come il primo punto. Le molecole di questi residui contengono quattro atomi di carbonio ed un atomo dell'azoto. La molecola dell'acido aspartico è:

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

Poiché i prodotti iniziali della fotosintesi per le piante in questa categoria coinvolgono i residui che contengono quattro atomi di carbonio questo codice categoria è denominato C4. L'altra categoria di piante produce PGA che contiene tre atomi di carbonio in modo da è denominato C3. Questa classificazione è importante perché le risposte delle due categorie di piante a CO₂ aumentato è differenti.

L'effetto diretto di un aumento in CO₂

Nel corso degli anni ci sono stati esperimenti numerosi del laboratorio che concludono che i livelli di aumenti di CO₂ provocano la crescita vegetale aumentata non importa come quella crescita vegetale è misurata. Sylvan Wittwer in alimento, clima e biossido di carbonio tabula i risultati. Osserva

Gli effetti di un atmosfera arricchito del CO₂ su rendimento del raccolto, in una larga misura, così positive, lasciante poco dubbio quanto i benefici per sicurezza globale dell'alimento…. Ora, dopo più di un secolo e con la conferma delle migliaia dei rapporti scientifici, il CO₂ dà la risposta più notevole di tutte le sostanze nutrienti nella massa della pianta, è solitamente difficile a ottenere e quasi sempre sta limitando per la fotosintesi… che il livello aumentante di CO₂ atmosferico è un premio univesally libero, guadagnando nella grandezza con tempo, su où possiamo tutti stimare per il prossimo futuro.

La quantificazione dello sviluppo aumentato dovuto i livelli elevati di CO₂ è stata data dal H. Poorter in un articolo nella vegetazione del giornale:

Circa 95 per cento di tutte le piante su terra sono di tipo C3. C4 pianta il constitude soltanto 1 per cento ma i raccolti C4 della canna da zucchero, del mais, del sorgo e del miglio sono economicamente significativi. Gli altri 4 per cento delle piante non sono economicamente significativi. Includono le piante di deserto quale il cactus.

L'effetto della temperatura sulla risposta della pianta ai livelli elevati di CO₂

La fotosintesi consiste delle reazioni chimiche. Le reazioni chimiche continuano ad un più alto tasso alle più alte temperature. La regola pratica è che ci è raddoppiarsi del tasso di reazione per ogni aumento 5.5°C nella temperatura. Le piante si sviluppano più velocemente ad un'più alta temperatura purchè abbiano livelli sufficienti di CO₂, di acqua, di luce solare e degli elementi nutritivi. Le piante C4 hanno un tasso di risposta grande per un'più alta temperatura delle piante C3.

Un'più alta temperatura senza livello sufficiente degli ingredienti necessari per sviluppo non ha potuto non produrre risposta o persino danni. Sylvan Wittwer, citato sopra, dichiara quello in la maggior parte delle circostanze che la disponibilità di CO₂ è il fattore che limita lo sviluppo. Così con un di più alto livello di CO₂ nelle piante di aria può svilupparsi più velocemente con un'più alta temperatura.

Le piante traspariscono il vapore acqueo per mantenere una temperatura uniforme. Ci sono fori molto piccoli sul lato dei fogli della pianta, denominato somata, che sono le aperture con cui la pianta assorbe il CO₂. Con di più alto livello di concentrazione nel CO₂ nell'aria i somata non devono essere aperti come largamente. L'apertura più stretta significa che meno acqua è trasparita e meno acqua è richiesta così dalle piante. Cioè i livelli elevati di CO₂ aumentano l'efficienza di uso dell'acqua dalle piante. Ciò è stata confermata negli esperimenti segnalati da K.E. Idso e da S.B. Idso. Hanno trovato che il CO₂ aumentato ha aumentato lo sviluppo di 31 per cento in piante con umidità sufficiente ma esso sviluppo di aumento da 62 per cento per le piante nello stato umidità-sollecitato. In effetti, il CO₂ aumentato riducendo la perdita di acqua ha generato lo stesso effetto del fornendo più acqua. Così l'effetto in piante umidità-sollecitate era gli effetti di CO₂ aumentato più l'effetto di acqua aumentata.

L'effetto di CO₂ aumentato nello stringimento degli stomata delle piante ha il beneficio supplementare che una poca quantità di sostanze inquinanti nell'aria gli renderà con le aperture più strette. Il CO₂ così aumentato ha l'effetto di protezione delle piante contro danni dalle sostanze inquinanti dell'aria quali ozono o l'anidride solforosa.

L'effetto di CO₂ aumentato è ancora più grande per le piante sviluppate negli stati della luce bassa. Lo sviluppo di aumento è più grande di 100 per cento per un aumento di 100 per cento in CO₂. Ciò confronta a meno di 50 per cento per le piante sviluppate nelle circostanze chiare normali.

La prova che cuce la discussione è che un certo proprietario della serra eleva artificialmente il livello del CO₂ per triplicarsi che cosa il livello nell'atmosfera è.

(Essere continuato.)

Fonti:
 
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.