CO2 वाढल्याने झाडांना फायदा होतो का?

विवेक सैनी द्वारे

दावा: शेतकरी CO2 ग्रीनहाऊसमध्ये पंप करतात कारण वनस्पतींना ते खूप आवडते. उच्च वातावरणातील CO2 पातळीमुळे वनस्पतींची वाढ वाढवून आणि अधिक लवचिक सूक्ष्म हवामान तयार करून पुनर्वनीकरणाचा फायदा होईल.

तथ्य: अर्धसत्य. अप्रबंधित जंगले, शेतात आणि इतर परिसंस्थेमध्ये, वनस्पतींच्या वाढीवर इतर विविध घटकांचा प्रभाव पडतो, शास्त्रज्ञांनी प्रयोगशाळेत मिळवलेल्या परिणामांच्या विरूद्ध, जे सामान्यत: अत्यंत क्लिष्ट वास्तविक जगात काय घडते याचे प्रतिनिधीत्व करत नाहीत.

दावा करणारी पोस्ट:

पोस्ट काय म्हणते

डॉ. सायमन गोडेक यांनी 17 जुलै ’23 रोजीच्या त्यांच्या व्हायरल ट्विटमध्ये म्हटले आहे की उच्च वातावरणातील CO2 पातळीमुळे वनस्पतींची वाढ वाढवून आणि अधिक लवचिक सूक्ष्म हवामान तयार करून पुनर्वनीकरणाचा फायदा होईल. CO2 आपल्या ग्रहाला हानी पोहोचवते या कथेवर तो प्रश्न करतो कारण वनस्पतींना CO2 इतके आवडते की शेतकरी ते ग्रीनहाऊसमध्ये पंप करतात.

आम्हाला काय सापडले

डॉ गोडेक या विज्ञान पत्रकाराने केलेला दावा म्हणजे CO2 फर्टिलायझेशन नावाच्या प्रक्रियेची केवळ चेरी पिकिंग आहे. जरी वनस्पतींना भरभराट होण्यासाठी कार्बन डाय ऑक्साईडची आवश्यकता असते, परंतु कार्बनची उच्च पातळी असलेल्या परिस्थितीत ते वाढू शकत नाहीत. वेगवेगळ्या वनस्पती वाढलेल्या कार्बनवर वेगवेगळ्या प्रकारे प्रतिक्रिया देतात. याव्यतिरिक्त, कार्बन उत्साही असूनही, CO2 हा एकमेव घटक नाही जो वनस्पती प्रजातीच्या वाढीवर परिणाम करतो. बागकामात स्वारस्य असलेल्या कोणालाही माहित आहे की, वनस्पतींना अतिरिक्त कार्बन डाय ऑक्साईड वाढीसाठी रूपांतरित करण्यासाठी पाणी आणि मातीतील पोषक तत्वांचे योग्य गुणोत्तर आवश्यक असते.

आपले हवामान ज्या प्रकारे बदलत आहे ते पाहता ही समस्या आहे. वातावरणात खूप जास्त CO2 आणल्यामुळे हवामान बदलामुळे पश्चिम अमेरिका सारख्या भागात दुष्काळ अधिक तीव्र होतो. यामुळे तेथील वनस्पतींसाठी पाणीपुरवठा कमी होतो आणि विनाशकारी वणव्याचा धोकाही वाढतो. इतर ठिकाणी कीटकांमध्ये जे उबदार हिवाळा पसंत करतात, तसेच पूर आणि उष्णतेचा ताण, वाढत्या समुद्रातून खारट पाण्याचा संपर्क आणि वनस्पतींसाठी इतर पर्यावरणीय आव्हाने यासारख्या वारंवार आपत्ती यामध्ये वाढ दिसून येईल. आणि जरी वातावरणातून काही CO2 काढून टाकण्यासाठी लाखो अधिक झाडे लावण्याची संकल्पना वारंवार मांडली गेली असली तरी, अशा वाढीस समर्थन देण्यासाठी या ग्रहाला मातीमध्ये पुरेसे पोषक तत्व असतील की नाही हे स्पष्ट नाही.

CO2 फर्टिलायझेशनचा प्रभाव काय आहे?

प्रकाशसंश्लेषण ही जीवशास्त्रातील एक मूलभूत संकल्पना आहे: वनस्पती सूर्यप्रकाशाचा वापर पाणी आणि CO2 चे रासायनिक बंधनकारक ऊर्जा आणि ऑक्सिजनमध्ये रूपांतर करण्यासाठी करतात.ही प्रक्रिया वनस्पतींना वाढीसाठी आवश्यक असलेल्या रासायनिक बिल्डिंग ब्लॉक्सचे संश्लेषण करण्यास अनुमती देते आणि प्राणी आणि मानवांना ऑक्सिजन आणि अन्न प्रदान करते. सूर्यप्रकाश मुबलक असताना, पाणी, वातावरणातील CO2, आणि इतर आवश्यक इनपुट घटक मर्यादित आहेत, ज्यामुळे प्रकाशसंश्लेषण होण्याच्या प्रमाणात मर्यादा येतात.

आधी सांगितल्याप्रमाणे, प्रकाशसंश्लेषण प्रक्रियेत CO2 हा मर्यादित घटक असू शकतो.अशा प्रकारे, जर अधिक CO2 उपलब्ध झाले – आणि इतर इनपुट घटक मुबलक असतील – तर प्रकाशसंश्लेषण प्रक्रिया वाढविली जाईल, ज्यामुळे वनस्पतींद्वारे अबंलेल्या वातावरणातील CO2 चे प्रमाण वाढेल. केवळ जागतिक CO2 उत्सर्जनाच्या आधारावर अपेक्षेपेक्षा वातावरणातील CO2 सांद्रता कमी होण्याचा परिणाम होईल.शिवाय, वातावरणातील उच्च CO2 पातळी पाण्याच्या वापराची कार्यक्षमता वाढवते, ज्यामुळे झाडे कोरड्या स्थितीत जगू शकतात.या दोन प्रक्रियांचा परिणाम म्हणून, जैवमंडल अधिक CO2 शोषून घेते आणि त्यामुळे जमिनीतील कार्बन साठा वाढतो. या घटनेला CO2 फर्टिलायझेशन इफेक्ट म्हणून ओळखले जाते.

CO2 वनस्पती उत्पादकता वाढवते, परंतु इतर घटक देखील मोजले जातात

जेव्हा झाडे सूर्यप्रकाश, वातावरणातील कार्बन डायऑक्सईड आणि पाणी एकत्र करून वाढीसाठी आणि उर्जेसाठी ऑक्सिजन आणि कर्बोदके तयार करतात तेव्हा प्रकाशसंश्लेषण होते.कार्बन फर्टिलायझेशनचा परिणाम वातावरणातील CO2 च्या वाढत्या पातळीमुळे वाढलेल्या प्रकाशसंश्लेषणामुळे होतो. अलीकडील अभ्यासानुसार, 1982 ते 2020 दरम्यान जागतिक वनस्पती प्रकाशसंश्लेषणामध्ये 12 टक्क्यांनी वाढ झाली, ज्यामुळे वातावरणातील CO2 पातळीत 17 टक्के वाढ झाली. प्रकाशसंश्लेषणातील ही वाढ प्रामुख्याने कार्बन डाय ऑक्साईडसोबत फर्टिलाईज होण्यामुळे होते.

जेव्हा हवेत CO2 जास्त असते तेव्हा वनस्पती प्रकाशसंश्लेषणासाठी कमी पाणी वापरतात. स्टोमाटा, जे वनस्पतींमध्ये छिद्रे असतात, ते CO2 चे शोषण करण्यास आणि वातावरणात आर्द्रता सोडण्यास परवानगी देतात.झाडे प्रकाशसंश्लेषणाचा उच्च दर टिकवून ठेवू शकतात आणि CO2 चे स्तर वाढल्यावर त्यांचे स्टोमाटाअंशतः झाकून ठेवू शकतात, ज्यामुळे झाडाची पाण्याची हानी 5 ते 20% कमी होते. शास्त्रज्ञांनी असे गृहीत धरले आहे की यामुळे वनस्पती वातावरणात कमी पाणी सोडून जमीन, माती आणि स्ट्रीम्समध्ये जास्त पाणी टिकवून ठेवतील.

अभ्यासात असे आढळून आले की नायट्रोजन-फिक्सेशन तापमान प्रतिसाद प्रकाशसंश्लेषण तापमान प्रतिसादापेक्षा वेगळा आहे, ज्यामध्ये नायट्रोजन-युक्त एंझाइम वापरतात. हे एन्झाइम्स जास्त तापमानात कमी प्रभावीपणे कार्य करू शकतात.  रुबिस्को हे प्राथमिक एंजाइम आहे जे प्रकाशसंश्लेषणादरम्यान वातावरणातील कार्बन डायऑक्साइडचे कर्बोदकांमधे रूपांतर करते. तरीही, जेव्हा तापमान वाढते, तेव्हा ते “आराम” करते आणि राखून ठेवलेल्या CO2 पॉकेटच्या स्वरूपात अचूकता गमावते. परिणामी, एंझाइम चुकून कार्बन डायऑक्साइडऐवजी ऑक्सिजनचे 1/5 वेळा निराकरण करते, प्रकाशसंश्लेषण कार्यक्षमता कमी करते आणि वनस्पतीची संसाधने वाया घालवते. रुबिस्को उच्च तापमानात पूर्णपणे निष्क्रिय होऊ शकते.

CO2 फर्टिलायझेशन प्रभावावरील सध्याचे ट्रेंड्स आणि अंदाज

वातावरणातील CO2 पातळी वाढल्यामुळे प्रकाशसंश्लेषण वाढले आहे किंवा उच्च तापमानामुळे कमकुवत झाले आहे का – आणि त्या बाबतीत, जमिनीच्या कार्बन सिंकचा सामान्य विकास – हा एक प्रश्न आहे जो परस्परक्रियेच्या भरपूर प्रमाणात अवलंबून आहे ज्याचे उत्तर विज्ञान निरीक्षणे, फील्ड प्रयोग आणि संगणक मॉडेल वापरून उत्तर देण्याचा प्रयत्न करत आहे.फर्टिलाईजेशनचा प्रभाव अजूनही कार्यरत असल्याचे दिसून येते (2000 आणि 2009 दरम्यान, पूर्व-औद्योगिक क्षेत्राच्या (1750) तुलनेत दरवर्षी सुमारे 14 गिगाटन CO2 समतुल्य अतिरिक्तपणे शोषले गेले होते, जरी कमी दराने: ज्या दराने प्रकाशसंश्लेषण वाढले आहे ते वातावरणात CO2 सोडण्याच्या दराच्या तुलनेत कमी होत आहे.भविष्यात प्रकाशसंश्लेषण प्रक्रिया मंद होईल, अंदाजानुसार, जसे आपण फर्टाईलपासून तापमानवाढीच्या वर्चस्वाच्या काळात जातो.या परिस्थितीत, झाडे CO2 साठी सिंक म्हणून काम करणे बंद करतात, ज्यामुळे ग्लोबल वार्मिंग कमी होते आणि त्याऐवजी ते CO2 चे स्त्रोत बनतात ज्यामुळे तापमान अधिक वेगाने वाढते.

काही कृषी उत्पन्नात सुधारणा होऊ शकते, परंतु वाढत्या CO2 पातळीमुळे पिकांमधील महत्त्वपूर्ण पोषक घटकांचे प्रमाण प्रभावित होते. एका अभ्यासानुसार, बटाट्याचे कंद, गहू, तांदूळ आणि बार्ली या धान्यांमधील प्रथिनांचे प्रमाण CO2 वाढल्याने 10 ते 15 टक्क्यांनी कमी झाले. कॅल्शियम, मॅग्नेशियम, फॉस्फरस, लोह आणि जस्त यासह आवश्यक खनिजे देखील पिकांमुळे नष्ट होतात. 2018 मध्ये तांदळाच्या विविध जातींवर केलेल्या अभ्यासानुसार, CO2 च्या वाढीव पातळीमुळे व्हिटॅमिन ई ची वाढ होते तर जीवनसत्त्वे B1, B2, B5 आणि B9 कमी होते.

सतत होणारा दुष्काळ आणि उष्णतेच्या लाटांसोबतच, हवामानातील बदलामुळे कार्बन फलित होण्याच्या परिणामाला हानी पोहोचेल असा अंदाज आहे. उष्ण वाढीच्या हंगामात कृषी उत्पन्नामध्ये सामान्यत: घट होत असताना, उष्णता आणि कोरडेपणा यांच्या परस्परक्रियांमुळे काही यूएस प्रदेशांमध्ये मक्याच्या उत्पादनात 20% आणि पूर्व युरोप आणि आग्नेय आफ्रिकेत 40% ने घट होऊ शकते. उत्तर अमेरिका, कॅनडा आणि युक्रेन यांसारख्या उबदार तापमानामुळे पीक उत्पादनात वाढ होण्याची अपेक्षा असलेल्या भागात, उष्णता आणि पाण्याची कमतरता यांचे संयोजन देखील पीक उत्पादन कमी करू शकते.

संदर्भ:

1. https://climate.mit.edu/explainers/freshwater-and-climate-change
2. https://climate.mit.edu/explainers/wildfires
3. https://climate.mit.edu/explainers/extreme-heat
4. https://climate.mit.edu/explainers/sea-level-rise
5. https://climate.mit.edu/ask-mit/why-dont-we-just-plant-lot-trees
6. https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.16866
7. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2019.04.003
8. https://www.researchgate.net/publication/224942969_Trends_in_the_sources_and_sinks_of_carbon_dioxide
9. https://www.ipcc.ch/report/sixth-assessment-report-working-group-i/
10. https://scitechdaily.com/new-research-shows-plants-are-photosynthesizing-more-in-response-to-more-co2-in-the-atmosphere
11. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1365-2486.2006.01240.x
12. https://www.nature.com/articles/s41477-021-01090-x
13. https://doi.org/10.1038/s41559-017-0274-8
14. https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/WG1AR5_Chapter06_FINAL.pdf
15. http://hdl.handle.net/10871/124090
16. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/j.1365-2486.2007.01511.x
17. https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aaq1012
18. https://news.climate.columbia.edu/2021/09/20/increased-heat-drought-combinations-could-damage-crops-globally-says-study/