CO2 수정 효과

CO2 fertilization effect

CO2 수정 효과나 탄소 수정 효과는 식물에서 잎의 증발을 제한하는 동시에 광합성 속도를 증가시킨다. 두 공정 모두 대기 중 이산화탄소(CO2)의 증가에서 기인한다.[1][2] 지구 시스템 모델(ESM), 지상 시스템 모델(LSM), 동적 지구 식물 모델(DGVM)을 사용하여 대기 중 CO의2 증가 수준과 관련된 식물 추세를 조사하고 해석한다.[3][4] 그러나 CO2 수정 효과와 관련된 생태계 프로세스는 불확실하기 때문에 모델링하기가 어렵다.[5]

탄소 수정 효과는 식물 종, 공기와 토양 온도, 물과 영양소의 이용가능성에 따라 달라진다.[3][6] 순 1차 생산성(NPP)은 탄소 수정 효과에 긍정적으로 반응할 수 있다.[7] 그러나 CO2 수정으로 식물에서 광합성률이 향상되었다고 해서 모든 식물 성장, 즉 탄소 저장이 직접적으로 강화되는 것은 아니라는 증거가 있다.[3]

지상 생태계는 대기 중 이산화탄소2 농도를 낮추고 기후변화 영향을 부분적으로 완화했다.[8] 탄소 수정 효과에 대한 식물의 반응은 대기 CO에2 대한 인공적인 영향이 증가하기 때문에 다음 세기에 걸쳐 대기 CO2 농도를 크게 감소시킬 것 같지 않다.[2][3][9][10] 지구의 식물성 땅은 1980년대[11] 초반부터 대기 중2 이산화탄소 수치의 상승으로 인해 상당한 녹조를 보여 왔다.[12][13][14][15] 그러나 식생 증대의 직접적인 원인은 여전히 널리 논의되고 있으며, 이는 탄소 수정 효과에 대한 반응에 대한 지속적인 장기 데이터 수집 및 분석이 필요하다는 것을 보여준다.[16]

에너지부의 로렌스 버클리 국립 연구소(Berkeley Labor)의 Trevor Kinan이 주도한 연구에 따르면, 2002년부터 2014년까지 식물들이 과부하로 들어가 이전보다 더 많은 CO를2 대기에서 끌어내기 시작한 것으로 나타났다. 그2 결과, 이산화탄소가 대기 중에 축적되는 비율이 이 기간 동안 증가하지는 않았지만, 온실 가스 배출 증가와 함께 상당히 성장한 것으로 나타났다. 키넌은 "불행히도, 이 증가가 기후변화를 막을 수 있을 만큼 충분하지 않다"고 결론지었다.[17]

이론은 열대지방이 탄소 수정 효과로 인해 가장 많이 흡수될 것이라고 예측하지만, 이것은 관찰되지 않았다. CO2 수정으로 인한 CO2 흡수량은 또한 숲이 기후 변화에 어떻게 반응하는지, 그리고 삼림 벌채로부터 보호되는지 여부에 따라 달라진다.[18]

식물이 이산화탄소를 저장하는 방법

식물은 광합성을 통해 대기 중의 CO2, 지상의 물, 태양으로부터의 에너지를 이용하여 성장과 연료에 사용되는 당분을 만들어 낸다.[19] 이러한 당분을 연료로 사용하여 탄소를 대기 중으로 방출하는 동안(광학), 성장은 탄소를 식물의 물리적 구조(즉, 잎, 나무 또는 나무가 아닌 줄기)에 저장한다.[20] 지구 탄소의 약 19%가 식물에 저장되면서,[21] 식물 성장은 대기보다는 지상에 탄소를 저장하는 데 중요한 역할을 한다. 탄소 저장의 맥락에서 식물의 성장을 흔히 바이오매스 생산성이라고 부른다.[20][22][23] 이 용어는 연구자들이 서로 다른 식물 집단의 성장을 생물총량, 그들이 함유하고 있는 탄소의 양으로 비교하기 때문에 사용된다.

바이오매스 생산성이 증가하면 식물에 저장되는 탄소의 양이 직접 증가한다.[20] 그리고 연구자들은 탄소 저장에 관심이 있기 때문에, 생물총량의 대부분이 개별 식물이나 생태계에서 발견되는 곳에 관심이 있다. 식물들은 우선 그들의 가용 자원을 생존을 위해 사용할 것이고, 수명이 짧은 잎과 미세한 뿌리 같은 가장 중요한 조직의 성장과 유지를 지원할 것이다.[24] 더 많은 자원을 이용할 수 있게 되면 식물은 더 영구적으로 자랄 수 있지만 나무와 같은 필요한 조직들은 덜 자랄 수 있다.[24]

만약 식물 주위의 공기가 더 높은 이산화탄소를 가지고 있다면, 그들은 더 잘 자랄 수 있고 더 많은 탄소를[25] 저장할 수 있을 것이고 또한 나무와 같은 더 영구적인 구조물에 탄소를 저장할 수도 있을 것이다.[20] 증거는 몇 가지 다른 이유 때문에 이런 일이 일어나는 것을 보여주었다. 첫째, 탄소나 광의 가용성에 의해 달리 제한되었던 식물은 더 높은 탄소 농도의 혜택을 받는다.[26] 또 다른 이유는 식물이 기공 전도성이 떨어지기 때문에 물을 더 효율적으로 사용할 수 있기 때문이다.[27] 높은2 CO 농도를 경험하는 식물은 영양제 당류 거래에서 근막 곰팡이로부터 영양분을 얻는 더 큰 능력으로부터 이익을 얻을 수 있다.[28] 같은 상호작용은 또한 균류 균에 의해 토양에 저장되는 탄소의 양을 증가시킬 수 있다.[29]

FACE(Free-Air CO2 농축) 실험

주요 기사: 자유공기농축농도

ORLL은 CO 수준이2 숲 스탠드의 주변 수준 이상으로 증가된 FACE 실험을 실시했다.[30] 이러한 실험은 다음과 같은 것을 보여주었다.[31]

  • CO2 증가로 인한 뿌리 생산량 증가, 토양탄소 증가.
  • 초기 순 1차 생산성의 증가, 지속되지 않았다.
  • CO2 포레스트 플롯 증가에서 질소 가용성의 빠른 감소.
  • 미생물 공동체 구조의 변화를 최소화하면서 식물 공동체 구조의 변화.[32]
  • 강화된2 CO는 면적의 잎 운반 용량이나 잎 면적 지수를 크게 증가시킬 수 없다.[32]

FACE 실험은 전 세계를 대표하지 못한다는 비판을 받아왔다. 이 실험들은 전세계적으로 추론할 의도가 아니었다. 브라질 아마존 열대우림 등 다른 지역에서도 비슷한 실험이 이뤄지고 있다.[33]

미네랄 감소 및 인간 영양에 미치는 영향

경험적 증거는 CO의2 수준이 증가하면 식물 조직에서 많은 미네랄의 농도가 낮아진다는 것을 보여준다. 이산화탄소2 농도가 두 배로 높아지면 광물 농도가 평균 8% 감소한다.[34] 작물의 마그네슘, 칼슘, 칼륨, 철, 아연 및 기타 미네랄의 감소는 인간의 영양의 질을 악화시킬 수 있다. 연구자들은 21세기 후반에 예상되는 CO2 수치가 밀, 쌀, 완두콩, 콩의 아연, 철분, 단백질의 수치를 감소시킬 가능성이 높다고 보고한다. 약 20억 명의 사람들이 시민들이 이러한 종류의 농작물로부터 아연이나 철의 60% 이상을 받는 나라에 살고 있다. 이러한 영양소의 결핍은 이미 연간 6천3백만 년의 추정상실을 초래한다.[35][36]

참조

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외부 링크