دانلود مقاله نقش دی اکسید کربن در فتوسنتز گیاهان خشکی و آبزی

فتوسنتز یکی از اختلافات عمده بین گیاهان و حیوانات در کره زمین، توانایی گیاهان برای ساخت داخلی غذای خودشان می باشد.

یک گیاه برای تولید غذای مورد نیاز خود به انرژی حاصل از تابش آفتاب، دی اکسید کربن موجود در هوا و آب موجود در خاک نیازمند است.

اگر هر یک از این اجزاء دچار کمبود شود، فتوسنتز یا همان تولید غذا متوقف خواهد شد.

در واقع اگر هر یک از این عوامل برای مدت زیادی قطع شود، گیاه از بین خواهد رفت.

هر گونه بافت گیاه سبز، توانایی انجام فرآیند فتوسنتز را داراست.

کلروپلاست ه در سلولهای گیاه سبز، حاوی رنگدانه های سبزی هستند که کلروفیل نامیده می شوند و انرژی نور را به تله می اندازند.

با این وجود برگها (با توجه به ساختار بخصوصشان) عمده ترین قسمت برای تولید غذا می باشند.

بافتهای داخلی حاوی سلولهایی با مقادیر فراوان کلروپلاست می باشند؛ که در یک نظم و ترتیب خاص، به راحتی به آب و هوا اجازه جابجایی می دهند.

لایه های اپیدرمی محافظ بالایی و پایینی برگها، حاوی تعداد زیادی دهانه می باشند که؛ از دو سلول نگهبان بخصوص در هر سمت تشکیل شده اند.

سلولهای نگهبان، جابجایی (ورود دی اکسیدکربن و خروج اکسیژن و بخار آب از برگها) گازهای درگیر در فتوسنتز را کنترل می کنند.

اپیدرمی های پایینی برگها به طور طبیعی، حاوی بیشترین تعداد دهانه می باشند.

: تنفس کربوهیدرات های ساخته شده در طول فرآیند فتوسنتز، تنها وقتی برای گیاه با ارزش هستند؛ که به انرژی تبدیل شده باشند.

این انرژی در فرآیند ساخت بافتهای جدید مورد استفاده قرار می گیرد.

فرآیند شیمیایی که طی آن قند و نشاسته تولید شده در فرآیند فتوسنتز، به انرژی تبدیل می شود؛ تنفس نامیده می شود.

این فرآیند مشابه سوزاندن چوب یا زغال سنگ برای تولید حرارت یا انرژی می باشد.

اگر اکسیژن محدود شود یا در دسترس گیاه قرار نگیرد، تنفس یا متابولیسم ناهوازی رخ خواهد داد.

تولیدات حاصل از این واکنش، اتیل الکل یا اسید لاتیک و دی اکسید کربن می باشد.

این فرآیند به عنوان فرآیند تخمیر یا اثر پاستور شناخته می شود*.

این فرآیند در صنایع لبنیات کاربرد فراوان دارد.

هم اکنون باید واضح باشد که تنفس عکس فرآیند فتوسنتز می باشد.

بر خلاف فتوسنتز، فرآیند تنفس در طول شب نیز به خوبی روز صورت می گیرد.

تنفس در کلیه اشکال زندگی و در همه سلولها صورت می گیرد.

آزاد شدن دی اکسید کربن اندوخته شده و گرفتن اکسیژن همواره در سطح سلول اتفاق می افتد.

در ادامه مقایسه ای بین فتوسنتز و تنفس آمده است.

:فتوسنتز تولید غذا می نماید انرژی را ذخیره می کند در سلول هایی که حاوی کلروپلاست هستند رخ می دهد اکسیژن آزاد می کند آب مصرف می نماید دی اکسید کربن مصرف می نماید در روشنایی صورت می پذیرد تنفس : غذا رابرای تولید انرژی گیاه به مصرف می رساند انرژی آزاد می کند در همه سلولها صورت می گیرد اکسیژن را مورد استفاده قرا تعرق: تعرق فرآیندی است که در طی آن گیاه آب از دست می دهد.

عمدتاً این کار از طریق دهانه برگها صورت می گیرد.

تعرق فرآیندی ضروری است که حدود 90% از آب وارد شده به گیاه از طریق ریشه ها را مورد استفاده قرار می دهد.10% باقیمانده آب در واکنشهای شیمیایی و در بافتهای مختلف گیاه به مصرف می رسد.

فرآیند تعرق برای حمل مواد معدنی ازخاک به گیاه، خنک نمودن گیاه در فرآیند تبخیر و نیز برای جابجایی قند و مواد شیمیایی گیاه کاملاً ضروری است.

مقدار آب ازدست رفته گیاه به چندین فاکتور محیطی از جمله دما، رطوبت، وزش باد یا جابجایی هوا وابسته است.

با افزایش دما و یا جابجایی هوا، رطوبت نسبی کاهش یافته و این باعث می شود که سلولهای نگهبان در برگها، دریچه های استومتا را باز کنند؛ به این ترتیب نرخ تعرق افزایش می یابد.

دی اکسید کربن در گلخانه سالهای زیادی است که به منافع غنی سازی دی اکسید کربن در گلخانه ها، برای افزایش رشد و تولید گیاهان پی برده شده است.

دی اکسید کربن یکی از ضروری ترین اجزاء فتوسنتز می باشد.

همانطور که در بخش قبل اشاره شد، فتوسنتز یک فرآیند شیمیایی است که انرژی نور خورشید را برای تبدیل دی اکسید کربن و آب به مواد قندی در گیاهان سبز مورد استفاده قرار می دهد؛ سپس این مواد قندی در خلال تنفس گیاه برای رشد آن مورد استفاده قرار می گیرند.

اختلاف بین نرخ فتوسنتز و تنفس، مبنایی برای میزان انباشتگی ماده خشک در گیاهان می باشد.

در تولید گلخانه ای، هدف همه پرورش دهندگان، افزایش ماده خشک و بهینه سازی اقتصادی محصولات می باشد.

دی اکسید کربن با توجه به بهبود رشد گیاهان، باروری محصولات راافزایش می دهد.

بعضی از مواردی که باروری محصولات به وسیله غنی سازی دی اکسید کربن افزایش داده می شود عبارتند از : گلدهی قبل از موعد بازده میوه دهی بالاتر کاهش جوانه های ناقص در گلها بهبود استحکام ساقه گیاه و اندازه گل بنابراین پرورش دهندگان گل و گیاه باید دی اکسید کربن را به عنوان یک ماده مغذی در نظر بگیرند.

برای اکثر محصولات گلخانه ای، میزان خالص فتوسنتز به واسطه بالا بردن میزان دی اکسید کربن از ppm 340 تا ppm1000 افزایش می یابد.

آزمایش های صورت گرفته بر روی بیشتر گیاهان نشان داده است که با افزایش میزان دی اکسید کربن تا ppm1000 فتوسنتز به اندازه 50% افزایش خواهد یافت.

البته برای بعضی از گیاهان اضافه کردن دی اکسید کربن تا ppm 1000 در نورکم، از لحاظ اقتصادی، توصیه نمی شود.

برای بعضی دیگر از گیاهان مانند گل لاله ، هیچ پاسخی نسبت به اضافه کردن دی اکسید کربن مشاهده نشده است.

دی اکسیدکربن در خلال باز شدن دهانه ای، توسط فرآیند پخش به گیاه وارد می شود.

استومتاها سلولهای اختصاصی هستند که به طور عمده در قسمت زیرین برگها و در لایه بیرونی قرار گرفته اند.

باز و بسته شدن این سلولها اجازه می دهد که معاوضه گازها صورت گیرد.

تغلیظ 2CO دراطراف برگها، بالا گیری دی اکسید کربن در گیاهان را قویاً تحت تأثیر قرار می دهد.

تغلیظ بیشتر 2CO، منجر به بالا گیری بیشتر 2CO در گیاهان می شود.

سطح نور، دمای برگها و دمای هوای محیط، رطوبت نسبی، تنش آبی، غنی سازی دی اکسید کربن و میزان اکسیژن موجود در هوا و برگها از جمله فاکتورهای محیطی هستند که باز و بسته شدن استومتا را کنترل می نمایند.

غلظت دی اکسید کربن موجود در هوای محیط چیزی در حدود ppm340 (از لحاظ حجمی) می باشد.

همه گیاهان در این شرایط به خوبی رشد می نمایند؛ اما بواسطه بالا رفتن غلظت 2CO تا1000 ppm، نرخ فتوسنتز نیز افزایش خواهد یافت؛ که در نهایت منجر به افزایش مواد قندی و کربو هیدراتهای قابل دسترس برای رشد گیاهان می شود.

هر گونه گیاه سبز در حال رشد در یک گلخانه کاملاً بسته (که اصلاً تهویه نمی شود و یا اینکه تهویه کمی دارد) غلظت دی اکسید کربن را در طول روز به کمتر از ppm200 کاهش می دهد.

کاهش در نرخ فتوسنتز، هنگامی که غلظت 2CO از ppm 340 به ppm 200 می رسد، برابر است با افزایش آن هنگامی که غلظت 2CO از ppm 340 به ppm 1300 می رسد.

با یک حساب سرانگشتی در می یابیم که افت سطح دی اکسید کربن به پایینتر از سطح محیط تأثیرات بسیار بیشتری نسبت به افزایش آن به بالاتر از سطح محیط خواهد داشت.

در گلخانه های جدید و به بخصوص در سازه های دو جداره که نفوذ هوای بیرون کاهش یافته است؛ غلظت دی اکسید کربن در زمانهای بخصوصی از سال به راحتی می تواند به پایینتر از ppm 340 افت نماید.

این موضوع تأثیرات منفی قابل توجهی برروی رشد گیاهان خواهد داشت.

تهویه مناسب در طول روز می تواند میزان دی اکسید کربن را تا نزدیکی سطح محیطی آن بالا ببرد؛ اما میزان آن هرگز به سطح محیطی ppm340 باز نخواهد گشت.

تأمین دی اکسید کربن تنها روش غلبه بر این اختلاف سطح و افزایش غلظت 2CO به بالاتر از ppm 340 است؛ که برای اکثر محصولات گلخانه ای پر منفعت می باشد.

میزان غنی سازی دی اکسید کربن به نوع محصول، شدت نور، دما، تهویه، مرحله رشد گیاه و ملاحظات اقتصادی بستگی دارد.

نقطه اشباع دی اکسید کربن در غلظتی حدود 1000 تا ppm 1300 حاصل می شود.

غلظت کمتری (800 تا ppm1000) برای محصولاتی مانند گوجه فرنگی، خیار، فلفل و کاهو توصیه می شود.

افزایش غلظت دی اکسید کربن دوره رشد گیاه را کوتاه می نماید (5 تا10 درصد)، کیفیت و بازده محصول را بهبود می بخشد و همچنین اندازه و ضخامت برگها را افزایش می دهد.

منابع دی اکسید کربن: دی اکسید کربن را می توان از سوزاندن سوختهای پایه کربن مانند گاز طبیعی، پروپان، نفت سفید و یا اینکه مستقیماً از تانکهای مخصوص نگهداری دی اکسید کربن خالص تهیه نمود.

البته هر یک از منابع فوق الذکر دارای مزایا و معایب بالقوه ای می باشند.

وقتی که گاز طبیعی، پروپان یا نفت سفید سوزانده می شود، تنها دی اکسید کربن تولید نمی شود؛ بلکه همراه با آن حرارت نیز تولید می شود، که به طور طبیعی موجب گرم شدن سیستم می شود.

باید توجه داشت که احتراق ناقص یا سرایت مواد سوختی به داخل گلخانه، می تواند منجر به از بین رفتن گیاهان شود.

اکثر منابع گاز طبیعی و پروپان دارای مقدار کمی (به اندازه کافی پایین) آلودگی می باشند.

باید توجه داشت، در سوختی که برای تأمین دی اکسید کربن مورد استفاده قرار می گیرد، مقدار سولفور بیشتر از 0.02% (از لحاظ وزنی) نباشد.

احتراق سوختها همچنین منجر به تولید رطوبت می شود.

برای گاز طبیعی به ازای هر متر مکعب گاز سوخته شده، kg 1.4 بخار آّب تولید می شود.

در مورد پروپان، مقدار رطوبت تولید شده به ازاء هر کیلوگرم دی اکسید کربن، کمی پایین تر از گاز طبیعی است.

گاز طبیعی، پروپان و سوختهای مایع در ژنراتورهای مخصوص دی اکسیدکربن سوزانده می شوند.

اندازه دستگاهها (Btu تولید شده) و اندازه جریان هوای افقی در گلخانه، تعداد و موقعیت این دستگاهها را تعیین می نماید.

مهمترین مشخصه این مشعلها این است که؛ سوخت باید به طور کامل سوزانده شود.

بعضی از کارخانجات مشعلهایی ساخته اند که می تواند هم گازطبیعی و هم پروپان را مورد استفاده قرار دهد.

به علاوه این واحدهای تولید 2CO دارای خروجی قابل تنظیم هستند.

اشکال بالقوه این سیستم این است که حرارت و بخار آب تولید شده ممکن است موجب تأثیر موضعی بر دما و شیوع بیماریها در گلخانه شود.

به عنوان یک پیشنهاد، می توان قسمتی از گاز دودکش بویلر گاز طبیعی، مربوط به سیستم حرارتی آب داغ، را به عنوان وسیله ای جهت تأمین دی اکسید کربن به داخل گلخانه هدایت نمود.

البته این سیستم باید به چگالنده گاز دودکش، که برای تأمین تعرق: تعرق فرآیندی است که در طی آن گیاه آب از دست می دهد.

البته این سیستم باید به چگالنده گاز دودکش، که برای تأمین فتوسنتز دید کلی زندگی در روی کره زمین به انرژی حاصل از خورشید وابسته است.

فتوسنتز تنها فرایند مهم بیولوژیکی است که می‌تواند از این انرژی استفاده کند.

علاوه بر این بخش عمده‌ای از منابع انرژی در این سیاره ناشی از فعالیتهای فتوسنتزی انجام شده در این زمان یا در زمانهای گذشته می‌باشد.

فعال‌ترین بافت فتوسنتزی گیاهان عالی مزوفیل برگ است.

سلولهای مزوفیل دارای تعداد زیادی کلروپلاست هستند که حاوی رنگدانه‌های سبز ویژه‌ای به نام کلروفیل برای جذب نور می‌باشند.

در فتوسنتز انرژی خورشیدی برای اکسیداسیون آب ، آزاد کردن اکسیژن و نیز احیا کردن دی‌اکسید کربن به ترکیبات آلی و در نهایت قند بکار می‌رود.

این مجموعه از کارها را واکنشهای نوری فتوسنتز می‌نامند.

محصولات نهایی واکنشهای نوری برای ساخت مواد قندی مورد استفاده قرار می‌گیرد که به مرحله ساخت قندها واکنشهای تاریکی فتوسنتز گفته می‌شود.

محل انجام واکنشهای نوری و تاریکی در داخل کلروپلاست متفاوت است.

رنگدانه‌های فتوسنتزی انرژی نور خورشید ابتدا بوسیله رنگدانه‌های نوری گیاهان جذب می‌شود.

همه رنگدانه‌هایی که در فتوسنتز فعالیت دارند در کلروپلاست یافت می‌شوند.

کلروفیلها و باکترو کلروفیلها که در بعضی از باکتریها یافت می‌شوند رنگدانه‌های رایج موجودات فتوسنتز کننده هستند.

البته همه موجودات فتوسنتز کننده دارای مخلوطی از بیش از یک رنگدانه هستند که هر کدام عمل خاصی را انجام می‌دهند.

از دیگر رنگدانه‌ها می‌توان به کاروتنوئیدها و گرانتوفیل اشاره کرد.

کلروپلاست محلی است که در آن فتوسنتز صورت می‌گیرد برجسته‌ترین خصوصیت ساختمانی کلروپلاست ، سیستم فشرده غشاهای درونی است که به تیلاکوئید معروف است.

کل کلروفیل در این سیستم غشایی که محل واکنش نوری فتوسنتز است قرار گرفته است.

واکنشهای احیای کربن یا واکنشهای تاریکی در استروما (ناحیه‌ای از کلروپلاست که بیرون تیلاکوئید قرار گرفته است) صورت می‌گیرند.

تیلاکوئیدها خیلی نزدیک به یکدیگر قرار دارند که به تیغه‌های گرانا موسومند.

مکانیزم جذب نور در گیرنده‌های نوری موجودات فتوسنتز کننده دارای دو مرکز نوری متفاوت هستند که پشت سر هم آرایش یافته‌اند و سیستمهای نوری 1 و 2 نامیده می‌شوند.

سیستمهای گیرنده در رده‌های مختلف موجودات فتوسنتز کننده تفاوت قابل ملاحظه‌ای دارند.

در صورتی که مراکز واکنش حتی در موجوداتی که نسبتا اختلاف دارند یکسان است.

مکانیزمی که از آن طریق انرژی تحریک کننده از کلروفیل به مرکز واکنش می‌رسد، اخیرا به صورت انتقال رزونانس از آن یاد شده است.

در این فرایند فوتونها به سادگی از یک مولکول کلروفیل دفع و توسط مولکول دیگر جذب نمی‌شوند.

بیشتر انرژی تحریک کننده از طریق فرایند غیر تشعشعی از یک مولکول به مولکول دیگر منتقل می‌شود.

یک مثال مناسب برای درک فرایند انتقال رزونانس ، انتقال انرژی بین دو رشته سیم تنظیم شده (کوک) است.

اگر یکی از رشته‌ها ضربه بخورد و درست نزدیک دیگری قرار گیرد رشته تنظیم شده دیگر مقداری انرژی از اولی دریافت نموده و شروع به ارتعاش می‌کند.

کار آیی انتقال انرژی بین دو رشته تنظیم شده به فاصله آنها از یکدیگر ، جهت‌گیری نسبی آنها و نیز تواترهای ارتعاشی بستگی دارد که مشابه انتقال انرژی در ترکیبات گیرنده است.

واکنشهای نوری فتوسنتز موجودات فتوسنتز کننده از طریق اکسید کردن آب به مولکول اکسیژن و احیای نیکوتین آمید آدنین دی نوکلئوتید فسفات ،‌ الکترون را به صورت غیر چرخه‌ای منتقل می‌کنند.

بخشی از انرژی فوتون از طریق اختلاف PH و اختلاف پتانسیل الکتریکی در دو طرف غشای فتوسنتزی به صورت انرژی پتانسیل شیمیایی (آدنوزین تری فسفات) ذخیره می‌شود.

این ترکیبات پر انرژی انرژی لازم برای احیای کربن در واکنشهای تاریکی فتوسنتز را تامین می‌کنند.

واکنشهای تاریکی فتوسنتز واکنشهایی که باعث احیای دی‌اکسید کربن به کربوهیدرات می‌شوند موجب مصرف نیکوتین آمید آدنین دی نوکلئوتید فسفات و آدنوزین تری فسفات می‌گردند.

این واکنشها به واکنشهای تاریکی فتوسنتز معروف هستند زیرا مستقیما به نور نیاز ندارند.

مکانیزم انجام این واکنشها در گروههای مختلف گیاهی متفاوت است و میزان بازده حاصل هم متفاوت خواهد بود.

چشم انداز اخیرا در مجامع بین‌المللی بحثهایی راجع به اعتبار پیشگوییهای مربوط به اثر جنگ هسته‌ای بر بیوسفر به میان آمده است.

برخی مطالعات پیشگویی می‌کنند که جنگهای هسته‌ای ابرهای عظیمی از گردو غبار را بوجود می‌آورند که قادرند ماهها جلوی تابش خورشید را بگیرند که به این پدیده زمستان هسته‌ای گفته می‌شود.

آنچه مسلم است در غیاب خورشید پوششهای طبیعی و گیاهان زراعی از بین خواهند رفت و از هم پاشیدگی زنجیره غذایی نتایج مصیبت باری را به دنبال خواهد داشت.

این موارد بر این واقعیت تاکید دارند که فتوسنتز بدون وجود نور ممکن نیست و فرایند فتوسنتز رمز وجود حیات بر روی کره زمین است.

شناخت محیط رشد:فتوسنتز در فرآیند فتوسنتز اندامک(Organell) کلروپلاست که کلروفیل است، انرژی نورانی را گرفته و با کمک آن، ملکول آب را می شکند و تولید انرژی شیمیایی می کند، همین کار انرژی است که در تثبیت گاز انیدرید کربنیک و ساخته شدن قندهای ساده به کار می رود.

چنانچه از تعریف پیدا است نور در این عمل، نقش اصلی را به عهده دارد، ولی قسمت اعظم نوری که به گیاه می تابد در عمل فتوسنتز به کار گرفته نمی شود و تنها حدود یک درصد آن صرف این کار می گردد و بقیه مقداری بازتاب و مقداری هم صرف گرم نمودن برگ می شود که به فرآیند فتوسنتز سرعت می بخشد.

عمل فتوسنتز تا حدود 1200 فوت کندل رابطه مستقیمی با شدت نور دارد ولی از آنجا که بویژه در گیاهانی که شاخساره متراکم دارند تنها معدودی از برگ ها در معرض تابش مستقیم آفتاب هستند و بقیه برگها در سایه سایر برگها واقع می شوند، بنابراین نور باید با شدتی بسیار بیش از مقدار لازم به برگها بتابد تا تمام برگها بتوانند از مقدار لازم نور برخوردار شوند.

گیاهان مختلف برای عمل فتوسنتز به شدت نورهای گوناگونی نیاز دارند و بر طبق این نیاز گیاهان را می توان به چهار دسته زیر تقسیم کرد : 1- گیاهان سایه دوست(Shade plants) (مثل سرخس و فیکوس).

2- گیاهان آفتاب دوست (plants Sun)(مثل داودی و گل سرخ).

3- گیاهان سایه – آفتاب دوست (Partial shade plants)(مثل بگونیا، سیکلامن، حسن یوسف).

4- گیاهان غیر حساس (Light intensity intensitive)(مثل ماگنولیا).

خواص بیولوژیکی از سوختن چربی‌‌ها و قند در حضور اکسیژن طی فرایند تنفس سلولی در بدن جانداران تولید می‌شود.

در جانوران بزرگ از تمام بافت‌ها بوسیله خون جمع شده و وارد شش‌ها شده و از آنجا با عمل بازدم بیرون داده می‌شود.

مقدار در هوای دم یک درصد و در هوای بازدم 4.5 درصد می‌باشد، تنفس مقدار زیادی از آن باعث مسمومیت در انسان و سایر جانداران می‌شود.

هموگلوبین خون می‌تواند با اکسیژن و پیوند ایجاد کند، اگر غلظت بالا باشد، هموگلوبین‌ها با اشباع می‌شوند و توانایی حمل اکسیژن را ندارند.

به همین علت است که در مکان‌های با تهویه ناکافی ، فرد دچار مشکلات تنفسی بدلیل انباشته شدن می‌شود.

اثرات توام ( ترکیبی) تغییر در دی اکسید کربن – دما-اشعه ماورای بنفش و اوزون بر روی رشد : شناخت ما و روابط میان رشد محصول و محیط جوی در سالهای گذشته پیشرفت قابل توجهی کرده است.

پیشرفت در فناوری ما را توانا می سازد که در مورد فتوسنتز و بررسی فرایند هایی از قبیل تعرق و تبادل دی اکسید کربن در مزرعه بر روی محصول بپردازیم.

شناخت مکانیزم های عوامل کنترل کننده فتوسنتز و تنفس به میزان فراوانی توسعه یافت .اما ما هنوز نداریم شناخت مکانیزمی مشخصی در مورد راه های عمل تنش های غیر زنده در این فرایند ها .

شناخت راجع به عواملی که کنترل کننده نمو محصول و تقسیم موا د فتو سنتزی میان اندام ها است هنوز به عنوان مرحله توصیفی است و ایجاد یک محدودیت عمده (مهم) بر روی توانایی ما و توسعه مکانیزمی کامل مدل های ریاضی و رشد محصول راموجب میشود .

با این حال علوم(شناخت) محصول رسیده است به یک مرحله ای که اطمینان نیمه تجربی مدل های برخی از محصولات جهان ایجاد و با به کار بردن بررسی پتانسیل برای رشد محصول و عمل کرد در محیط های گوناگون .

برای دلایل بحث های بالا این مدل ها هستند مخصوص درکاربرد آنها به موقعیت هایی که که روابط تجربی در آنها هستند به خوبی تعریف شده است اما آنها اغلب هستند سودمند در طراحی آزمایشات مخصوص به بررسی محیط های جدید برای نمونه : به کار بردن آنها برای توضیح اقلیمی .آن باید باشد تاکید شده که اگر چه که ما داریم یک شناخت و توسعه فراوان رشد وپتانسیل عملکرد محصولات عمده محصولات کشاورزی این دانش نیاز دارد که باشد توسعه داده شده نسبت به سایر محصولات به خصوص آنهایی که مهم برای کشورها هستند .

به هر حال هدف ما بی وقفه توسعه شناخت و چگونگی عملکرد محصول است .

تاثیرات به وسیله محیط جوی تغییر میکند و همیشه به شکل یک دلیل برای فعالیت های انسانی وچالش های امروز است و به پیش بینی چگونگی محصولات و به تغییر انداختن محیط های فردا پاسخ خواهد داد .

دانشمندان محصولاتی را به کار می برند که در مورد کنترل کردن محیط ها وتسهیل اصولی مزرعه به بررسی پاسخ های محصول به عواملی از قبیل : اشعه (رادیواکتیو) – دما- رطوبت- وآب قابل دسترس بپردازد و در مورد ارزیابی کیفیت هوا به بررسی پاسخ های محصول و ناخالصی های هوا از قبیل :2SO-NOxو اوزون و کاربرد موفقیت آمیز در مورد بررسی پاسخ به افزایش دی اکسید کربن می پردازد .

اگر جه این پیشنهاد جز منفردی است ولی یک راه موثر فراتر از کشف کردن اینکه چگونه یک عامل جوی بر محصول اثر می گذارد است .

در تغییر جو در آینده خواهیم داشت تغییر در راههای متعدد به صورت همزمان را.

برخی از تغییرات نسبت به دیگرتغییرات احتمال وقوعشان بیشتر است .

بدون تردید تمرکز دی اکسید کربن در سطح زمین رو به افزایش است در سطح زمین در حدود 8/1 مول/ مول در هر سال با افزایش روبه رو خواهد بود واین افزایش باعث بالا رفتن اثر گلخانه ای می شود و دانشمندان عقیده دارند که این اثر باعث گرم شدن جهان وتغییرات اجزا آب و هوایی مثل : پراکنش بارندگی تغییرات اقلیمی میگردد.

به هر حال برای یکنواختی نمی توانیم مدل های مصنوعی کامپیوتری را استوار بدانیم زیرا در آینده عواملی از قبیل : ارتباط جوی اقیانوس ها و پس خورهای مشترک با تغییرات در فضای اتمسفرو یا مقدار ابر و پراکنش در جهان به وقوع خواهند پیوست.در حال حاضر عقیده دانشمندان این است که زمانی که مقدار دی اکسید کربن در جهان 2 برابر شود مقدار دمای هوا در حدود 350 مول/ مول از دمای جهانی میشود و در حدود 2.5 برابر درجه حرارت بالا رفته و هوا گرم میشود اما در این ارتباط نمودارهای جهانی با در نظر گرفتن مقدار بارندگی و پراکنش غیر استوار خواهند بود.

درمقایسه با نمودارهای کامپیوتری – نشانه های واضحی که از طریق ماهواره ها و از سطح نمایش گرها از اوزون ولایه استراتوسفرگرفته شده است وجود خالی شدن احتمالی اوزون و احتمالا به دلیل پخش کلرین وبرومینی که از مواد به داخل جو اتمسفر دنیا وارد میشود و اوزون مانند پوششی در سطح اتمسفر دنیا است و این لایه در هر دهه در حدود سه درصد در حال نازک شدن است واین روند افزایشی نیز است .

شیمیدانها بر این عقیده دارند که تا زمانی که مرحله تولید این مواد شیمیایی ادامه دارد به طور یکنواخت لایه استراتوسفرنازک خواهد شد.

نتیجه این نازک شدن استراتوسفر این است که مقداراشعه ماورای بنفشی که به سمت زمین می آید زیاد خواهد شد .

تصاویری که به وسیله یک نمایشگر گرفته شده است نشان از افزایش ابر و غبار وخاک و...

درسطح زمین می دهد که نشان دهنده افزایش معنی دار اشعه ماورای بنفش می دهد.

نمایشگرها نمایانگر این موضوعند که در طول سال اشعه ماورای بنفش حالتش تغییر چندانی نداشته است و در قطب جنوب نازک شدن لایه اوزون مشابه اما کمتر به شدت مشاهده شده است که می تواند رخ دهد چند بخشی ودر عرضهاو حرارت های مختلف.

کیفیت هوا در تروپوسفرنیز همچنین متغیر است به خصوص در نواحی که دارای جمعیت بالایی است .

پخش گازها ی خارج شده وهیدروکربن هایی که از موتور وسایل نقلیه خارج می شود باعث فراهم شدن مقدمات برای تولیدات فتوشیمیای تروپوسفریک اوزون می گردد .

وجود نشانه هایی که از نمایشگرها گرفته شده است نمایانگر افزایش در حدود 10 درصد در هر دهه در اروپا می باشدکه فراتر از 20سال گذشته بوده است که در دوره های زمانی در اروپا حدود 2برابر افزایش داشته است اگر چه وجود دارد یک نا برابری رکوردها در دوره های طولانی وآن اوزون تروپوسفری مجتمع در ایالت متحده و جنوب آسیا است و همچنین افزایش – شاید بیشتر دارای اهمیتی نسبت به 0.1 از حالت دورنمایی تمرکز اوزون است رخ دهد به صورت منظم بر روی یک درجه از یک ناحیه و تجمع بالای اوزون تروپوسفری (نمونه – مخصوص-5 به 10 زمانهای دور نما ) همکاری با سیستم راکد ( غیر متحرک و هوا در تابستان –این تمرکزات ثابت میباشد) به کاهش رشد و عملکرد محصولات زیاد کشاورزی بینجامد .

دی اکسید کربن : بررسی های گوناگون اخیر نگاهی به پاسخ محصولات به دی اکسید کربن دارد و در اینجا مزیتهایی در مورد تکرار جزعیات وجود دارد .

در مورد سطح برگ – دوعامل شناخته شده درمورد افزایش دی اکسید کربن وجود دارد که : افزایش در مقدار خالص فتوسنتزی –pn- و کاهش در هدایت روزنه ای .

افزایش در مقدار دی اکسید کربن بیشتر در گونه های 3 کربنه ( 50% به 100% وقتی تجمع دی اکسید کربن 2 برابر میشود ) نسبت به گونه های 4 کربنی (10%).

اما یک کاهش حقیقی در هدایت ( 30% به 40% ) در هر دو گونه دیده شده هست .

برخی غذا سازی های فتوسنتزی نشانه ای بر افزایش دی اکسید کربن است .

این افزایش به اندازه فتوسنتز خالص نیست .

بررسی ایستادگی در مورد صورت سطح برگ در مورد برخی گونه ها در دوره های طولانی و علامتی در غذا سازی نبود و واضح اینکه افزایش دی اکسید کربن به طور غیر مستقیم بر رشد گیاه موثر است بوسیله تغییر در مقادیر اولیه برگ – توسعه یا عمر طولانی واثر بزرگ بر روی تولید محصول از قبیل اثرات توانا در اینجا است .

بیشتر شناخت ما بدست آمده از اثرات دی اکسید کربن بر روی برگ های مجزای گیاهان مورد بررسی .

بررسی های ایجاد شده دارای تغییرات زیادی با افزایش میزان دی اکسید کربن بر روی فتوسنتز دارد تعریق : اکثر گزارشات دراتاق های در بسته یا باز انجام شده – اگر چه یک گزارش اندک نیزدرمورد مزرعه اکنون فراهم شده است .

خلاصه ای ازفراهم آوری اطلاعات مطابق با زمان و نتیجه : 1: فتوسنتز کانوپی افزایش یافت درافزایش دی اکسید کربن زمانی که یک سینک مبدا فراهم برای کربن وجود داشت .

2: اثر نسبی دی اکسید کربن بزرگتر به صورت حرارت بالاتر مشاهده میشود .

3: بالا رفتن دی اکسید کربن باعث تغییرات زیادی در فاکتورها از قبیل : پوشش گیاهی و...

می شود .

مواد فتوسنتزی متوسط که مورد تبادل گاز قرار گرفته بودند بوسیله کانوپی واکوسیستم ها تقسیم شدند .

به عنوان یک نتیجه : افزایش فتوسنتز خالص باعث تولید ماده خشک و عملکرد مناسب می گردد .

افزایش حقیقی به وسیله بالا رفتن دی اکسید کربن انجام می گیرد .

بررسی مقالات ونتیجه گیری که صورت گرفت نشان می دهد که آب کافی – مواد غذایی و کنترل آفات عملکرد رشد محصولات 3 کربنه و 4 کربنه در رشد آنها در حدود 700 مول/ مول دی اکسید کربن باید باشد .

اگر بررسی خود را در محدوده 30 % به 40 % و 9% به ترتیب بزرگ به کوچک ( 350 مول / مول دی اکسید کربن ) در عملکرد سایر فاکتور های اقلیمی در نظر بگیریم غیر متغییر خواهد بود .

بررسی ها و عملکرد هایی که در مورد مقاومت بادام زمینی ( 3 کربنه ) و سورگوم ( 4 کربنه ) در سیستم گلخانه ای وکنترل کامپیوتری طراحی شده انجام شد.

کنترل حرارت- رطوبت و رطوبت خاک در محیط مصنوعی وشرایط رشد حارهای مورد بررسی قرار گرفت .

اگر چه شاخص برداشت ( بذر یا عملکرد غلاف در هر گیاه ) در سایر گزارشات برای محصولات 3 کربنه و 4 کربنه که تحت استرس نبودند تغییر نیافته بود به وسیله دی اکسید کربن افزایش عملکرد در محصول دیده شد .

دی اکسید کربن و حرارت : بحث آغازین در مورد همبستکی با افزایش غلظت دی اکسید کربن جوی و حرارت در محیط جوی آینده است .

لانگ بررسی کرد مکانیسم هایی را – مانند: گرما و دی اکسید کربن که موثراند بر فتوسنتز در گونه های 3 کربنه ومدل هایی را که در مورد تبادل کربن بر پوشش گیاهی برگ که در محیط با تغییرات متنوع توسعه یافته بودند .

او نشان داد ( نمودار 1-8) اثر متقابل غلظت دی اکسید کربن وگرما وعواملی که در حد مطلوب گرما و نور بوسیله دی اکسید کربن جذب شده و افزایش آن به سمت افزایش دی اکسید کربن است .

بدون این اثر متقابل افزایش در حرارت جهانی تا 2.5 درجه افزایش خواهد یافت .

در نتیجه حرارت درنواحی گرمسیری بیشتر مطلوب است برای اشباع نور فتوسنتز .

به هرحال اگر افزایش حرارت در این مقیاس انجام گرفت .

افزایش غلظت دی اکسید کربن به بالای 500 مول / مول با یک گرمای مطلوب افزایش می یابد و ممانعت اتفاق نخواهد افتاد .

لانگ ادامه داد به بررسی ساده یک پوشش گیاهی جزب دی اکسید کربن AC در پاسخ به گرما انجام محاسبه حقیقی سطح برگ کانوپی که سایه اندازی می تواند باشد و به صورت عدم فتوسنتز و به مقدار اشباع دیده می شود .

نمودار 802 حساسیت روزانه جذب کربن کانوپی بوسیله گرما را نشان می دهد .

کاربرد یک مدل ساده روزمره تفاوت اشعه ( رادیواکتیو ) و دامنه های مختلف گرما .

لانگ مشاهده کرد هدف نمودار 2-8 است که که کربن خالص روزانه فتوسنتز افزایش یافته – تعداد زیادی واکنش بیشتر به افزایش دی اکسید کربن به مقدار دامنه پایین نسبت به دامنه بالا .

این محاسبات هستند در سازگاری کامل با گزارشات حاصل از بررسی های طولانی به وسیله اوچل و استراین و دراک و لیدلی وکیمبال .

جدول 1-8 : شاخص های برداشت ( بذر یا عملکرد غلاف در هر گیاه / مجموع مواد خشک در هر گیاه ) و بذر ویاعملکرد های غلاف برای ایستادن بادام زمینی و سورگوم ورشد در محیط کنترل شده – گل خانه ای به مقدار350مول / مول یا 700مول / مول ( از کلیفورد و ازمعلی- کام ایدسو رشد داد محصولات را در اتاق های مزرعه ای در فونیکس – آریزونا – به مقدار 300 و 600 مول / مول دی اکسید کربن .

نمودار 3-8 نشان می دهد نسبت فتوسنتز خالص به صورت دی اکسید کربن و غلظت های تعیین شده در برابر حرارت برگ که شامل مقدار محاسبه شده ازروابط تئوریکی لانگ بود که نشان داد سازگاری خوب را در سطوح برگ .

برای رشد محصولات در یک شماره دراتاقک های باز فونیکس – آریزونا نمودار 4-8 ( از کیمبال ) .

بیان خلاصه افزایش روابط در رشد ( تولید هفتگی ماده خشک در مقایسه 650 مول / مول دی اکسید کربن با 350 مول / مول ) که با حالت حرارت هوا به صورت گرمای کم بیان می شود- بالا رفتن دی اکسید کربن واقعا کاهش می دهد رشد را .

( یک پدیده پیش بینی شده توسط مدل لانگ ) .

اثرات متقابل بین حرارت و دی اکسید کربن برای اثر گرما بر روی نمو گیاه به محاسبه احتیاج دارد .

اسکویر و آنسورث ( خلاصه درگودریان و آنسورث 1990 ) بیان کردند که تعیین محصولات با عناصر مجزا در دماهای بالا با نمو سریع رو به رو است وهمچنین مرحله پرشدن بذر کوتاه است .

محدودیت سودمندی های بالا رفتن دی اکسید کربن در یک مدل گندم پاییزه که بود متعادل برای عکس العمل به دی اکسید کربن در نمودار 5-8 بیان شد .

( اگر چه در یک روش با آگاهی کم از لانگ – 1991 ) زمانی که دی اکسید کربن 2 برابر می شود .

اطلاعات آب و هوایی از یک سال مخصوص ( نمونه ) بود .

پتانسیل عملکرد بود 27%بزرگتر در کنترل بارندگی به مقدار 340 مول / مول دی اکسید کربن (5/11 و 0/9 تن در هکتار – به ترتیب ) اطلاعات وبررسی کاملا ثابت بود .

زمانی که گرمای روزانه به مقدار 3 درجه و میزان دی اکسید کربن به مقدار 2 برابرافزایش یافت .