Повышение содержания СО2 в атмосфере: вред или польза?

В 2023 году РБК сообщило, что концентрация в атмосфере России парниковых газов в последние годы стала расти значительно быстрее, превышая средние мировые данные по росту этого показателя. Учёные продолжают спорить о причинах этого явления, одни исследователи винят в этом деятельность человека, другие говорят о естественном росте, так как до 98% всех выбросов происходит естественным природным образом. Мы в этом материале не будем касаться причин роста СО2 в атмосфере, а порассуждаем, как это повлияет на российских аграриев.

• Во благо растениям?

По данным некоторых учёных, текущая концентрация CO2 в атмосфере России уже достигла 430 мкмоль моль (ррм), что является самым высоким уровнем за последние 23 млн. лет и тенденция уверенного роста всё еще сохраняется. Исследователи утверждают, что концентрация CO2 в атмосфере через 60-70 лет достигнет показателя 800 мкмоль моль. В этой связи реакция растений на повышенную концентрацию CO2 в атмосфере  привлекает все больше внимания.

Эффект от повышения концентрации CO2 в воздухе в первую очередь проявляется в стимулировании развития корневой системы, увеличении площади листьев, изменении морфологии листьев, усилении скорости фотосинтеза, уменьшении потерь воды, уменьшении концентрации азота и регулировании состава микробного сообщества. Казалось бы, очевидна польза от большей концентрации CO2, особенно, касаемо показателя уменьшения потерь влаги. Лабораторные исследования показали, что растения  при двух-трёх кратном увеличении концентрации CO2 в воздухе от обычных показателей на 50-55% эффективнее использовали воду. Но, как говорится, не всё так однозначно.

• Изменения климата

Первая негативная причина связана с опосредствованными факторами — изменением климатических условий. Если вопрос потепления/похолодания пока остаётся дискуссионным, то факт увеличения числа экстремальных погодных явлений на территории России уже невозможно отрицать. Климатологи утверждают, что участившиеся засухи, обильные осадки и ураганы связаны в первую очередь с ростом концентрации парниковых газов в атмосфере.

Одной из «первых жертв» изменений климата на юге России стала кукуруза, которая во второй половине вегетации стала попадать в экстремальные высокие температуры воздуха при полном отсутствии осадков. Из-за низкой урожайности кукурузы в этих условиях уже большое число аграриев степных зон существенно сократило посевные площади под некогда «королевой полей». Агрономы стали опасаться, что их поля при таких тенденциях могут через несколько десятилетий просто превратиться в пустыню...

• Эффект может оказаться нестабильным

Вторая причина связана с тем, что до сих пор нет глубокого понимания влияния CO2 на сельскохозяйственные культуры в течение нескольких поколений растений, несмотря на обширные исследования, направленные на его влияние в пределах одного вегетационного периода. Исследования, проведенные в Китае (Шусинь Ли и др.) показали, что CO2 играет жизненно важную роль в эволюционных изменениях. 20-летний полевой эксперимент, связанный с изучением биомассы растений C-4 и C-3 типов фотосинтеза в ответ на увеличение концентрации CO2 в воздухе, продемонстрировал, что реакции растений на долговременное воздействие углекислого газа являются сложными.

Таким образом, требуется выяснение механизма реакции растений на длительное воздействие CO2 на протяжении нескольких десятилетий. Можно ожидать, что, например, после всплеска эффективности усвоения влаги у растений в первые годы, в дальнейшем последует откат в обратную сторону.

• Эффект «разбавления углеводов»

Пшеница — одна из важнейших основных культур, которая широко выращивается и потребляется во всем мире. Исследования показывают, что влияние CO2 на урожайность и качество зерна не всегда синхронизировано, а лежащие в его основе механизмы остаются неясными. Учёные обнаружили, что большая концентрация C CO2 увеличивает урожайность зерна, но снижает содержание белка и свободных аминокислот в пшенице. Уровни питательных веществ (N, P, K, S, Fe, Mg и Zn) почти во всех видах C-3 растений, включая пшеницу, снизились под воздействием CO2.

Снижение концентрации питательных веществ объясняется эффектом «разбавления углеводов», а именно увеличением выработки углеводов, вызванным CO2 в тканях растений, разбавляются и другие компоненты. Помимо эффектов одного поколения, имеется ограниченная информация о влиянии нескольких поколений на качество зерна. Среди них более актуальными являются изменения детального профиля аминокислот, поскольку предыдущее исследования показывают, что общая концентрация аминокислот снижается в пшенице после четырех поколений, выращиваемых при последовательном увеличением CO2 в воздухе. Кроме того, нужно учитывать, что аминокислоты участвуют в различных путях метаболизма, таких как цикл трикарбоновых кислот и синтез белка, обеспечивая энергию и сырье для прорастания семян, влияя на жизнеспособность потомства.

Итак, если верить научным исследованиям, нельзя дать однозначную оценку влияния увеличения концентрации CO2 в атмосфере на отрасль сельского хозяйства. Есть свои плюсы и минусы.

А как думаете Вы? И стоит ли данному вопросу уделять особое внимание?

* Автор публикации агроном Direct.Farm Роман Литвиненко

✅Участвуйте в обсуждении, ставьте лайки, подписывайтесь на аккаунт Агроном | Direct.Farm, чтобы не пропустить интересные публикации.