Земята диша все по-трудно. Една графика показва, че съдържанието на въглероден диоксид в атмосферата през 20-и и 21-и век се покачва постоянно. Всяка година има момент, в който CO₂ спада рязко, преди да се издигне до нов връх, който става все по-висок.
Какво обяснява този ежегоден, временен спад на CO₂ – газът, който в огромната си част е отговорен за изменението на климата? Отговорът е фотосинтезата – чудото, чрез което растенията превръщат светлината и CO₂ в храна.
По този начин нашата планета регулира въглеродните емисии в атмосферата от по-дълго, отколкото е съществувал нашият вид. Изкопаемите горива обаче нарушават това равновесие по няколко начина.
В северното полукълбо, където се намира по-голямата част от зелените площи на планетата, настъпва пролетта. Дърветата разгръщат листата си, които поглъщат въглерода от въздуха и го превръщат в нова кора, корени и клони.
В глобален мащаб това е като гигантско вдишване на въглерод. През есента, когато дърветата губят листата си, Земята сякаш отново издиша.
Въздухът, който всички ние дишаме, става все по-замърсен от изкопаемите горива. Това включва и продукти на изкопаемите горива, като пластмасата, която вече е толкова разпространена, че според изследванията простото дишане може да внесе микроскопични фрагменти директно в мозъка ви.
Нещо подобно се случва и при растенията – и това може да има глобални последици.
Растенията губят апетит
„Микропластмасата пречи на фотосинтезата – процесът, при който растенията превръщат енергията от слънцето в плодовете и зеленчуците, които ядем“, казва Денис Мърфи, почетен професор по биотехнологии в Университета на Южен Уелс.
„Това заплашва с огромни загуби в производството на растителни култури и морски дарове през следващите десетилетия, което може да означава недостиг на храна за стотици милиони хора.“
Това са изводите от скорошно проучване, проведено от изследователи от Китай, Германия и САЩ. Мърфи не е участвал в него, но собствените му изследвания на растителни клетки, в които най-малките микропластмаси могат да проникнат и да увредят органите, участващи във фотосинтезата, го карат да се тревожи.
„Предвид потенциалния (макар и спекулативен) риск за световното производство на храни, трябва да се даде по-голям приоритет на строгите научни изследвания на микропластмасите и тяхното въздействие както върху културите, така и върху морските обитатели, които поддържат запасите от риба и морски дарове“, казва той.
Не толкова отдавна хората се чудеха дали навикът ни да използваме изкопаеми горива всъщност не е от полза за фотосинтезата на растенията. В края на краищата растенията се хранят с CO₂. Заливането на атмосферата с все повече от него всяка година може само да повиши апетита им, нали?
„Количеството на CO₂, използвано от фотосинтезата и складирано в растителността и почвите, е нараснало през последните 50 години и сега абсорбира поне една четвърт от човешките емисии за една средна година“, казват еколозите Аманда Кавана (Университет на Есекс) и Кейтлин Мур (Университет на Западна Австралия).
Според двойката по-голямата част от това допълнително поглъщане на въглерод идва от посевите и младите дървета, а по-малката – от зрелите гори, където се съхранява голяма част от световния въглерод. Кавана и Мур казват, че тази въглеродна помпа се забавя, тъй като другите необходими съставки за фотосинтезата – хранителни вещества в почвата и вода – са намалели или са останали същите.
Микропластмасите могат да забавят допълнително скоростта, с която растенията премахват въглерода. Освен това има и последици от изменението на климата, като суша, пожари и наводнения, които ще се засилват, докато продължаваме да изгаряме изкопаеми горива.
След 20-годишно наблюдение на горите и храстите в Австралия Мур и екип от шестима колеги стигат до заключението, че тези екосистеми са изложени на риск да загубят способността си да се възстановяват и да продължават да абсорбират въглерод след последователни климатични бедствия.
Хакване на фотосинтезата
Може да сме направили много, за да намалим глобалната фотосинтеза, но екип от учени от Оксфордския университет и дружеството „Фраунхофер“ в Германия се опитва да промени нещата. Как? Като хакнат растенията, за да им помогнат да извлекат повече от този процес.
Екипът казва, че растенията са склонни да превръщат по-малко от 5% от слънчевата светлина в нова тъкан – често едва 1%. Това се дължи на една грешка, която растенията редовно допускат – ензим, участващ във фотосинтезата, се захваща за кислорода вместо за CO₂.
„Ако успеем да предотвратим тази грешка, растенията ще получат повече енергия за фотосинтеза“, казват те.
Цианобактериите са най-древните фотосинтезатори на Земята. Менари, Фулър и Шилбърг твърдят, че тези микроскопични организми биха могли да притежават полезни гени за по-добро управление на слънчевата светлина, което може да бъде от полза за култури като ориза и картофите. Друга техника е свързана с подпомагане на растенията да се възстановяват по-бързо след излагане на висока светлина.
Екипът подчертава, че по-ефективната фотосинтеза с помощта на редактиране на гени и други инструменти не е „сребърен куршум“. Със сигурност не и докато изкопаемите горива продължават да изпълват зелената ни планета с въглерод, който тя не може да метаболизира.
Въпреки това тази работа вероятно ще се окаже полезна, тъй като фермерите се стремят да отглеждат повече в една все по-нестабилна среда, като същевременно запазват достатъчно земя за природата.
„Целта на това изследване е да се уверим, че можем да отглеждаме достатъчно храна, за да се изхранваме“, казват от екипа.
Източник: The Conversation
