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大气浓度升高与植物的生理反应(上)
1、光合作用与物质生产
一切生命活动所需的能量几乎来源于太阳能,绿色植物通过叶绿体完成这一能量转换。所以绿色植物的光合作用是地球上有机体生存、繁殖和发展的根本源泉。
大气浓度的上升对生态系统最直接、也是最重要的影响是其所引起的光合作用变化。反过来,光合作用的变化又会对大气浓度产生反馈作用。因此,植物的光合作用就成为研究大气浓度变化和植物生理生态反应之间相互关系的重点。
2、CO2光合驯化作用:
植物生长在高浓度环境下,经过一定时间后光合速率可能恢复到以前环境下的水平。
人们认为,长期生活在高浓度下,作物在生化、生理或形态上发生变化,这些变化可能抵消了最初对光合速率的促进作用。
在生理生态学上,把因长期生长在高浓度下而导致作物光合能力下降的现象称为对的光合驯化(photosynthetic acclimation)。直观的方法是,在同样的低浓度下测定光合速率,如果高浓度下生长的植物反而比低浓度下生长的要低,那么前者可能对环境产生了驯化。
3、源—库关系:
一些研究表明,生长在高浓度环境下植物的源-库关系会发生变化。
★当光合能力超过库对光合产物的利用能力时,碳水化合物会积累在叶片(源)中
★不同植物或同种植物在不同的发育阶段和不同环境条件下对浓度升高的反应不同,可能与库强有关
★在高浓度下某些形态上的变化也可能与同化物增多而形成新的碳库有关
几乎所有的实验都发现高浓度环境下生长的植物有更多的碳水化合物积累在叶片中,这种现象也被称作光合产物的反馈抑制。
4、物质生产:
一般来说,物质生产随浓度升高而增加。但是,不同植物,尤其是其他环境因子如光、温、水、养分、盐分、大气污染等不同时,高浓度环境对物质生产的影响也大不相同(图)。
因此,其它环境因子的协同作用也很重要。
浓度升高可能会使小麦、水稻、棉花等许多C3作物产量有不同程度的提高。有研究指出,全球粮食产量将随升高增加10-50%左右。
然而,要充分利用高浓度,就必须投入足够的肥力来满足作物对其他矿物质的需求。因此,对农作物产量随升高而变化的估计,不能简单定论。