CO2 und Pflanzen

CO 2 und Pflanzen

Evgeny Lysenko,
Cand. biol. Wissenschaften, Kunst. wissenschaftlich sotr. Institut für Pflanzenphysiologie. K. A. Timirjasewa RAS
"Trinity Option" Nr. 14 (233), 18. Juli 2017

Evgeny Lysenko

Ich interessiere mich für die Meinungen von Fachleuten, einschließlich Klimatologen. Ich habe es genossen, den Artikel von Irina Delusina zu lesen. Als Forscher arbeite ich mit Pflanzen, studiere die Arbeit von Genen, die in Chloroplasten sind. In jenen, die Photosynthese betreiben, "präzipitierte CO2"In Bezug auf planetare Wissenschaftler. Ich schaue unweigerlich in die assoziierten Felder der Pflanzenwissenschaften, lese, was und wie die Proteine, die diese Gene kodieren. Deshalb war ich überrascht von der Aussage, dass "Übermäßiger CO-Gehalt2 … bringt das System aus dem Gleichgewicht … Letztendlich führt dies zum Aussterben … Das Verschwinden von Pflanzen- und Tierarten … Gründe sind die barbarische Behandlung der Natur und, unter anderem, die Luftverschmutzung mit Kohlendioxid. " die Irina Delusinas Text sagt nicht direkt, dass ein Anstieg der CO-Konzentration2 giftig für Pflanzen. Wenn der Leser jedoch den universitären Kurs in Pflanzenphysiologie lange vergessen hat (oder nicht gehört hat), dann kann nach dem Lesen dieses Textes dieser Eindruck gemacht werden.Erinnern wir uns, wie Pflanzen, Photosynthese und CO miteinander verwandt sind2.

In der Schule lernen wir, dass Pflanzen die Energie von Sonnenlicht nutzen, um aus CO zu kommen2 und Wasser, um Glucose zu synthetisieren. Die Universität fügt hinzu, dass das Sonnenlicht eine Phase (das sogenannte Licht) und die Glukosesynthese aus CO auslöst2 und Wasser kommt in einer anderen Phase vor (die sogenannte dunkle). Und dies sind wirklich verschiedene Phasen: Ein Prozess findet in den Membranen statt und der andere in der Zellmatrix, in der wässrigen Phase. Chloroplastengene kodieren hauptsächlich Proteine ​​der leichten Phase der Photosynthese, die direkt mit Reaktionen mit CO in Zusammenhang stehen2 haben sie nicht, also werden wir nicht weiter darüber reden. In Blütenpflanzen-Chloroplasten kodiert nur ein Gen (rbcL) für ein Enzym, das an der Dunkelphase bei der Fixierung von CO teilnimmt.2im Zyklus von Calvin. Aber das ist das wichtigste Enzym – das organische Molekül (Ribulose-1,5-Bisphosphat) und beginnt den ganzen Zyklus von Calvin. Dieses Enzym (Rubisco, RuBisCO) arbeitet extrem langsam, es begrenzt die Arbeit des gesamten CO-Fixierungssystems.2Pflanzen sind gezwungen, es in großen Mengen zu produzieren. Warum?

der Linke Weg – von den Blättern der Gerste, Pflanzen mit der üblichen Art der Photosynthese (C3). An richtig Weg – aus den Blättern von Mais, Pflanzen mit einem speziellen Mechanismus für die Konzentration von CO2 (Von4). Der Pfeil zeigt auf die große Rubisco-Untereinheit. Es ist deutlich zu sehen, wie die Menge an Rubiky bei Verwendung der CO-Konzentration drastisch abnimmt2 ("TrV" Nr. 14 (233), 18.07.2017) "border = 0> Elektrophorese aller Proteine ​​im Blattder Linke Weg – von den Blättern der Gerste, Pflanzen mit der üblichen Art der Photosynthese (C3). Anrichtig Weg – aus den Blättern von Mais, Pflanzen mit einem speziellen Mechanismus für die Konzentration von CO2 (Von4). Der Pfeil zeigt auf die große Rubisco-Untereinheit. Es ist deutlich zu sehen, wie die Menge an Rubiky bei Verwendung der CO-Konzentration drastisch abnimmt2

Die Photosynthese entstand vor über einer Milliarde Jahren, als die Konzentration von CO2 Die Luft war viel größer als jetzt. Kohlendioxid ist leichter in die Zellen einzudringen, darin gelöst und teilweise zu NSO zu werden3. Es gab viel mehr CO in den Zellen.2 und NSO3. Aber dann pumpten die photosynthetischen Organismen buchstäblich CO aus2 von der Atmosphäre belagert es, wie die Planetologen sagen. Zur gleichen Zeit erstellt von CO2 einige Inseln. Aber es gab ein Problem: Rubisko funktioniert gut mit viel höherem CO-Gehalt2was es jetzt mit seinem passiven Eintritt in die Zelle ausmacht. Im Laufe der Evolution haben photosynthetische Organismen gelernt, die Konzentration von CO zu erhöhen2 an der Stelle, wo Rubisko "arbeitet" – im Zytosol von Cyanobakterien oder im Stroma von Chloroplasten in Algen und Pflanzen. Verschiedene Mechanismen waren beteiligt: ​​Carboanhydrase-Enzyme beschleunigen die Umwandlung von CO2 + N2Über ↔ Mehrwertsteuer3 + N+; in Pflanzen gibt es mehrere Sorten von C4-Zyklus, in dem der NSO3 (in einer niedrigeren Konzentration in der Zelle) ist an einem anderen organischen Molekül (Phosphoenolpyruvat) befestigt, wird es an den Arbeitsplatz Rubisko geschickt und es ist zu CO zerlegt2. Sondertyp – CO2 Konzentrationsmechanismus, CCM – entstanden in Cyanobakterien. Ohne zu versuchen, diese Mechanismen zu verstehen, denken Sie daran: mit einem Abfall des CO-Gehaltes2 In der Luft mussten Pflanzen, Algen, Cyanobakterien komplexe, energieverbrauchende Mechanismen entwickeln und anwenden, um sich an die neue Realität anzupassen. Und auch um Rubisko in großen Mengen zu synthetisieren – in den Blättern von Pflanzen ist es das massenhafteste Protein.

In den Zitaten aus dem Text des Autors Yulia Latynina ist der erste "Je mehr CO2 wird in der Luft sein, grüner und reicher wird unser Planet sein " – bringt wirklich ein Lächeln. Photosynthese ist ein sehr effizienter Prozess und die Mechanismen der intrazellulären Konzentration von CO2 arbeiten zuverlässig.Das Pflanzenwachstum – damit der Planet grüner wird – ist nicht durch Photosynthese begrenzt, sondern durch sehr unterschiedliche Faktoren, einschließlich der wirtschaftlichen Aktivität der Menschheit. Aber der Ausdruck "Nichts von ihm, CO2, Schaden okromya Vorteile " sieht sehr glaubwürdig aus. In jedem Fall, wenn wir uns auf die Wirkung dieses Gases auf eine (beliebige) Pflanzenart beschränken. Als verstärkte CO-Absorption2 beeinflusst den Wettbewerb zwischen verschiedenen Pflanzenarten, ob es zur Verdrängung einiger Arten durch andere führen kann, zum Rückgang der Artenvielfalt – das verstehe ich nicht. Und mit Interesse werde ich Beispiele kennenlernen, wenn sie mich zeigen. Ich habe von solchen Beispielen auf dem Gebiet der Mineral (Stickstoff) Ernährung gehört, aber in Bezug auf CO2 Es erscheint mir immer noch erstaunlich.

Stellen Sie deshalb eine Frage. Irina Delusinas Artikel enthält einen deutlichen Hinweis auf einen Anstieg des CO-Gehalts2 in der Luft wird schädlich (giftig?) für Pflanzen sein. Bitte erläutern Sie, wie und in was es ausgedrückt wird. Natürlich, als Folge eines Anstiegs in CO2 In der Luft kann es zu Temperaturerhöhungen kommen, das Klima kann sich ändern, und dies kann bereits die Pflanzen schädigen. Als Forscher untersuche ich den Effekt der Temperaturerhöhung auf Chloroplasten.Aber das sind andere Fragen, und wir mischen sie nicht miteinander.

P. S. Ich bin kein Experte auf dem dunklen Stadium der Photosynthese (der Calvin-Zyklus und andere Prozesse, die mit der Fixierung von CO verbunden sind2). In der russischen "Pflanzen" -Wissenschaft gibt es jedoch nur wenige gute Forscher der leichten Phase der Photosynthese, und es gibt praktisch keine solchen für die dunkle Phase. Nicht modisch. Daher habe ich mir erlaubt, mein Verständnis dieser Situation zu erklären und eine Frage zu stellen.


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