Μέσω χρόνιας έρευνας οι επιστήμονες έχουν διαπιστώσει πως η αφθονία του CO2 δίνει την δυνατότητα σε κάποια φυτά να αναπτύσσονται και να αυξάνονται με ταχύτερους ρυθμούς, όμως σύμφωνα με πιο πρόσφατες έρευνες η πραγματικότητα δεν είναι τόσο απλή.
Η αύξηση της συγκέντρωσης του CO2 της ατμόσφαιρας έχει σημαντική επίδραση στην φυσιολογία των φυτών C3, και όχι μόνο στην φωτοσύνθεση και τον μεταβολισμό του άνθρακα, αλλά και κατά τις διαδικασίες της θρέψης, φέροντας θετικές και αρνητικές επιδράσεις.
Ως αναφορά τις θετικές επιδράσεις, όπως αναφέρθηκε και προηγουμένως η αύξηση του CO2 οδηγεί τα φυτά στην αυξημένη πρόσληψή του, που έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση της βιομάζας τους, χάρη σε ένα φαινόμενο που έχει ονομαστεί ‘CO2 fertilization’. Το φαινόμενο αυτό προφανώς ευνοεί την ανάπτυξη των φυτών καθώς ενισχύει την φωτοσύνθεση, αυξάνοντας την παραγωγή τους και με αυτόν τον τρόπο εκπληρώνονται οι ανάγκες για αυξημένη ζήτηση σε τρόφιμα ενώ παράλληλα βοηθά στον περιορισμό του CO2 της ατμόσφαιρας. Η χρήση του CO2 ως λίπανση χρησιμοποιείται ευρέως σε κλειστά συστήματα καλλιέργειας όπως είναι τα θερμοκήπια, έχει χρησιμοποιηθεί όμως και σε περιπτώσεις εμπλουτισμού του εξωτερικού αέρα με τα συστήματα FACE.
Αντιθέτως με τα παραπάνω, τα καλλιεργούμενα φυτά C3 υπό συνθήκες αυξημένης συγκέντρωσης eCO2 προβλέπονται επιζήμιες επιπτώσεις ως προς την θρεπτική τους κατάσταση. Πιο συγκεκριμένα, το eCO2, μειώνει την συγκέντρωση των περισσοτέρων θρεπτικών στοιχείων στους ιστούς των φυτών, θέτοντας σε κίνδυνο την ποιότητα των καλλιεργούμενων φυτών, τη λειτουργία της θρέψης και τις δεξαμενές άνθρακα των χερσαίων αγροσυστημάτων. Μάλιστα, έρευνες υποδηλώνουν πως η πλειοψηφία των καλλιεργούμενων φυτών, προσλαμβάνουν λιγότερο άζωτο ως αποτέλεσμα της περίσσειας του άνθρακα.
Η θεωρία αυτή, η οποία στηρίζεται σε έρευνα του 2022, συμπεριλαμβάνει σχεδόν όλα τα είδη των φυτών C3 καθώς και των απαραίτητων θρεπτικών τους (N, P, K, S, Fe, Mg, Zn), με μειώσεις αυτών στους ιστούς των φυτών να κυμαίνονται από 5-25% αναλόγως βέβαια το συγκεκριμένο θρεπτικό, τα επίπεδα CO2 και τις πειραματικές εγκαταστάσεις που χρησιμοποιήθηκαν για τον σκοπό του πειράματος. Επιπλέον, ως συνέπειες αυτού του φαινομένου, αναμένεται να μειωθεί η ποιότητα των περισσότερων βασικών καλλιεργειών και να τροποποιηθεί ο λόγος C/N και C/P, γεγονός που θα επηρεάσει την σταθερότητα της οργανικής ουσίας του εδάφους.
Σύμφωνα λοιπόν με την παραπάνω έρευνα, αξιολογήθηκαν μερικές υποθέσεις ως προς την αιτία που η αυξημένη έκθεση CO2 οδηγεί σε μειωμένες συγκεντρώσεις ανόργανων θρεπτικών και ειδικότερα του αζώτου, το οποίο αποτελεί απαραίτητο δομικό στοιχείο των πρωτεϊνών που συνθέτουν τα φυτά, αλλά και των ζώων που τρέφονται με αυτά. Οι λόγοι οι οποίοι οδηγούν στις υποθέσεις αυτές συμπεριλαμβάνουν την αραίωση, κατά την οποία η συνολικά αυξημένη βιομάζα και η αύξηση του άνθρακα έχουν ως αποτέλεσμα την μείωση των συγκεντρώσεων όλων των υπολοίπων στοιχείων, το κλείσιμο των στομάτων, για μεγαλύτερα διαστήματα κατά την διάρκεια της ημέρας καθώς και την συρρίκνωση των στομάτων, που και οι δύο περιπτώσεις οδηγούν σε μείωση της πρόσληψης των θρεπτικών στοιχείων από τις ρίζες των φυτών και στην μειωμένη μεταφορά των θρεπτικών στους βλαστούς. Επιπλέον, διαταράσσεται η διαδικασία αναγωγής του αζώτου η οποία μετατρέπει το εδαφικό άζωτο σε πρωτεΐνες τις οποίες μπορούν να αξιοποιήσουν τα φυτά.
Οι υποθέσεις αυτές σύμφωνα με τους ερευνητές μπορεί να συμβάλλουν εξίσου σε αυτό το φαινόμενο καθώς ακόμα δεν είναι ξεκάθαρη η αιτία, ενώ ως μέρος των πειραμάτων χρησιμοποιήθηκαν τα φυτά της σόγιας, το ρύζι και η Arabidopsis thaliana, όπου υποβλήθηκαν σε διαφορετικές συγκεντρώσεις CO2. Στις παραπάνω υποθέσεις ενδείκνυνται πως η αύξηση του CO2 στην ατμόσφαιρα καθώς και στο έδαφος επηρεάζεται η έκφραση γονιδίων κατά τις μοριακές διεργασίες οι οποίες δίνουν την δυνατότητα στα φυτά να προσλαμβάνουν και να συνθέτουν νιτρικά.
Αυτή η γενετική παραλλακτικότητα που δημιουργείται λόγω της επίδρασης του eCO2 των θρεπτικών στοιχείων των φυτών, θα μπορούσε ενδεχομένως να χρησιμοποιηθεί για την δημιουργία νέων καλλιεργειών οι οποίες θα είναι καλύτερα προσαρμοσμένες σε ένα κόσμο με αυξημένα επίπεδα CO2.
Βιβλιογραφία
Gojon, A., Cassan, O., Bach, L., Lejay, L., & Martin, A. (2022). The decline of plant mineral nutrition under rising CO2: physiological and molecular aspects of a bad deal. Trends in Plant Science.
