Co对植物光合作用和水分平衡的两个直接影响

二氧化碳可以通过改变气候来影响植物，但它还可以通过对植物生理的直接影响，产生另一种更微妙、更独立的raybet雷竞技最新影响。因为CO:是光合作用的基础，所以增加CO的量是有道理的;在大气中会使植物进行更快的光合作用。这是二氧化碳对植物直接影响的一半。但二氧化碳对植物水分平衡还有另一种不那么直接的直接影响。为什么会这样?

自从植物第一次走出海洋，在陆地上生活以来，它们就面临着一个困境。它们必须防止自己在干燥的空气中失去太多水分。但它们也需要吸收二氧化碳来进行光合作用。植物可以通过给自己涂上某种厚厚的蜡层来很容易地消除水分的流失

水不能通过。但是，与此同时，这将几乎完全阻止二氧化碳进入它的叶子，它将无法生长。因此，植物必须在收集足够的二氧化碳以进行光合作用和避免因干燥而死亡之间进行“权衡”。维管植物(有根、茎和叶的植物)利用它们叶子上的微小气孔(气孔)解决了这个问题，气孔可以打开和关闭。当植物有充足的水分时，气孔会让二氧化碳进入湿润的叶片内部，植物就能忍受水的蒸发通过气孔进行光合作用的好处。当植物有足够的碳时，或者当它开始缺水时，它会部分或完全关闭这些孔隙，以防止进一步的水分流失。

很多时候，植物的气孔只打开一部分，或者完全关闭，这就限制了它们所能吸收的二氧化碳量和生长的量。如果你在植物的根部周围添加更多的水，它们的气孔会更充分地打开，并保持更长时间，吸收更多的C03，生长得更多。相反，如果你向植物周围的空气中添加更多的二氧化碳，它们通常会做相反的事情，只保持气孔部分打开，或在短时间内关闭气孔。这是因为当二氧化碳浓度足够高时，即使通过部分关闭的气孔，二氧化碳也会真正地流入叶片。因此，没有长时间保持气孔完全打开，植物很快就得到了它所需的所有CO，并合成了它暂时可以使用的所有糖。有了足够的碳02，叶子就会关闭气孔以防止更多的碳02水分流失．进化选择了这种保守的路径，一旦它们有足够的糖来维持它们的生命，就会避免在根部周围“消耗”它们可能在另一天需要的水。因此，含有更多二氧化碳的植物实际上可能不会进行更多的光合作用，而是可以避免死亡干旱因为根部周围的水能持续更长的时间。

总而言之，二氧化碳和水是可互换的;它们是植物交换的一部分。更多的二氧化碳意味着植物有更多的水分。给植物更多的水意味着它可以打开气孔，吸收更多的二氧化碳，从而进行更多的光合作用。因此，更多的二氧化碳对植物有两个好处:这意味着它们可以进行更多的光合作用，从而获得更多的生长，也意味着它们不那么容易受到干旱的影响。二氧化碳浓度增加到下个世纪将达到的水平，将影响世界各地的植物，改变它们的生长速度和水平衡。唯一的问题是这些影响会有多大，以及它们会对生态系统和社区产生什么样的长期后果。

如果大气中二氧化碳的含量增加，一般来说，我们可以预期它会有利于陆地上的植物活动。植物可以进行更多的光合作用，也可以减少因脱水而死亡的风险。在接下来的几个世纪里，这种“直接的二氧化碳效应”在生态上可能会比二氧化碳和其他温室气体的温室效应更重要。然而，与二氧化碳的直接影响有关的不确定性和神秘性仍然很多。有一些很好的理由认为它在改变植被方面可能非常重要，但令人沮丧的是，缺乏证据来证明这种怀疑是对是错。在我们拥有的少量证据中，有相当多的矛盾和悖论。

8.2在叶片尺度上增加二氧化碳效应

一些关于二氧化碳增加对植物影响的初步线索来自于对暴露在人为高浓度二氧化碳中的单个叶子的短期观察。通过测量用放射性14c标记的CO-的吸收，可以估计最后一片叶子是如何进行光合作用的。在毫米实验结束时，叶子的放射性越强，它通过光合作用固定的碳就越多。这种小规模的提高二氧化碳浓度的实验往往涉及到将二氧化碳浓度从350ppm(过去几十年二氧化碳浓度的大致“背景”水平)增加一倍至700ppm(本世纪末之前二氧化碳浓度很可能达到的水平)。短期暴露在高二氧化碳环境中，往往会导致固定糖的数量大幅增加——观察到的典型变化是在二氧化碳增加的情况下增加一倍或进行实验，然后采用二氧化碳施肥因子来增加生长速度，称为“贝塔”。

这些模型预测了未来几十年和几百年的情况?从本质上讲，如果世界上其他一切都保持不变，而二氧化碳却在增加，那么所有模型都会在两件事上达成一致。首先，随着用于光合作用的碳供应的增加，全球净初级生产力(植物的生长速度)将会增加。第二，植物将使用水的供应更有效地在根部周围生长，因为它们不需要打开叶子上的气孔。就植物而言，这将相当像降雨的增加。

不同的模型对任何给定的二氧化碳的增加做出不同程度的预测，这取决于它们所基于的假设中的微妙细节。对过去10年左右模型的回顾显示，与350ppm的基线相比，全球二氧化碳浓度平均为580ppm(考虑到目前二氧化碳的增长速度，这可能会发生在2050年左右)，模型预测全球植物生产力将增加22%。然而，他们之间的估计范围从10%扩展到33%。当然，考虑到它们只是模型，如果它们忽略或误判了一些重要因素，它们可能都是错的。

如果植物提高产量，并更好地利用可利用的水分，我们可以预期，世界各地的植被结构将会发生一些变化。的分布生物群落是通常是由水的可用性决定的，而二氧化碳的增加可以让植物更有效地利用水，应该会让潮湿气候的生物群落扩散。raybet雷竞技最新模型结合了生物群落植被该方案(本书第二章)使用二氧化碳施肥模型预测，例如，热带雨林将会增加，使其扩散到更容易生长的地区更少的降雨而目前有干燥的森林或草原植被．在干旱地区，由于二氧化碳含量较高，植物能够靠较少的水分生存，它们将能够扩张——沙漠将变得更绿。据预测，世界各地将普遍转向C3植物(见专栏8.1)，远离C4植物，因为C4植物不会从增加的二氧化碳中获益太多。这些植被变化的速度取决于许多不同的因素。尽管热带雨林可能会蔓延到稀树草原地区，但森林树木可能需要数百年甚至数千年才能分散开来并生长茂密的森林在这些新领域。与此同时，植被的结构和组成也可能发生更微妙的变化，因为一些已经存在的植物长得更大，遮蔽了周围的其他物种。

继续阅读:盒子81 Q C3和CAM植物

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