Сколько углекислого газа поглощает растение
Добавил пользователь Владимир З. Обновлено: 19.09.2024
Почитал я тут очередной пост про разоблачение деревьев. Всё как всегда - некоторые люди до сих пор не понимают, что леса вовсе не являются легкими планеты. А в комментариях вылез такой бред, что стало ясно: взрослые люди в России, в стране, которая гордится своими вузами, ничего не знают о растениях. Как так, объясните мне? Откуда столько ереси в головах у людей? Как можно отучится в школе, сдать экзамены, получить высшее образование, и не знать элементарных вещей про растения?! Придется мне всё разъяснить про то, чем дышат деревья. Для начала разберемся: деревья - это растения! Если вы не знали, что и трава, и деревья - это растения, то сначала прочтите обсуждение в Большом Вопросе. А здесь мы разберемся, чем и когда растения дышат.
Оказывается, взрослые люди считают, что дерево может жить и без фотосинтеза, и без дыхания. Мол, в городе никакого фотосинтеза не происходит, потому что там пыльно. Подобные заблуждения показывают, как сильно люди недопонимают биологию. А ведь всё это рассказывается в школе, и ребенок уже к пятому классу должен про дыхание и фотосинтез! Особенно смешно, когда народ начинает спорить про космические технологии и зеленую энергетику, и при этом не может ответить на элементарные вопросы о том, чем дышат растения.
Вот вам ликбез по растениям, запомните это раз и навсегда, распечатайте, повесьте на холодильник, и больше никогда даже не заикайтесь про то, что в городе деревья не фотосинтезируют, и что кислород они поглощают только ночью.
Растения - это такие зеленые объекты живой природы, у них есть корни, листья, стебли, цветы, и т.д. И да, деревья - это растения!
У всех растений параллельно происходят два процесса газообмена:
1. Дыхание. Да, все растения дышат! Вообще все! И даже зимой! Дыхание - это неотъемлемый процесс живых существ, можно даже сказать, что именно дыхание отличает живое от неживого.
2. Фотосинтез. Это процесс создания глюкозы из углекислого газа. Проще говоря, фотосинтез - это питание.
Подробнее: что такое дыхание. Коротко: дыхание - это процесс усвоения кислорода. Растения делают это через листья, а мы - через легкие. Но суть одна и та же: мы захватываем из воздуха молекулы кислорода, чтобы с их помощью получать из глюкозы энергию. Под воздействием кислорода вещество распадается, при этом выделяется огромное количество энергии, и как побочный продукт - углекислый газ, который мы выдыхаем. Вот почему мы дышим чаще при физических нагрузках: нам надо больше энергии, больше окисления глюкозы, больше кислорода.
Все живые организмы, в том числе деревья, дышат. И микробы тоже, да. Деревья, как и человек, дышат кислородом. Это значит, что деревья, трава, фикус в вашей комнате - все они поглощают кислород и выдыхают углекислый газ. Постоянно, и днем, и ночью, и зиммой, и летом. Точно так же, как и вы. Все деревья на планете Земля дышат кислородом, как и человек, и точно так же выдыхают углекислый газ, как и человек.
Растения, как и человек, дышат постоянно и непрерывно. Даже у семян есть дыхание, хотя и минимальное. Даже зимой, укрывшись снегом, вредная ёлка продолжает поглощать кислород и выпускать углекислый газ, хоть и в мизерных количествах. Потому что дыахние растениям необходимо так же, как и человеку.
На заметку: нельзя держать крупные растения в спальне. Если вентиляция в комнате плохая, то растение устроит вам дефицит кислорода.
Фотосинтез - это процесс, который происходит отдельно от дыхания, не имеет к нему отношения, и нужен для питания растения. Дерево получает энергию из глюкозы. Но где эту глюкозу взять? Человек берет глюкозу из еды. А растения глюкозу производят. Фотосинтез - это процесс создания глюкозы из углекислого газа, под воздействием солнечного света.
Растение забирает из воздуха углекислый газ, и под действием солнечной энергии "забирает" из СО2 углерод. Из углерода растение делает глюкозу, а кислород "выбрасывает" в воздух, - это своего рода отходы фотосинтеза. Без фотосинтеза растение жить не может, точно так же, как человек не может жить без еды. Без света фотосинтез не происходит, то есть ночью растение не производит кислород.
Еще раз: фотосинтез - это процесс питания растения. Без фотосинтеза растение жить не может, так же как и человек не может жить без еды. Но мы же не едим постоянно. Так и растение: фотосинтез идет периодами. Ночью, без света, фотосинтеза нет. Зимой конечно тоже нет. Домашние растения, даже если остаются зимой зелеными, всё равно почти прекращают фотосинтезировать и практически спят. Дышат, но не едят, как медведи в берлоге. Это значит, что зимой растение поглощает кислород,но не производит его.
Есть понятие кислородный баланс растения - это соотношение поглощения и производства кислорода. Проще говоря, разница между тем, как активно растение дышит и фотосинтезирует. Кислородный баланс зависит от вида, возраста растений, периода жизни.
Уровень фотосинтеза зависит от возраста растения, освещенности, питания и загрязненности. Молодое растение, в период активного роста, создает очень много глюкозы, а значит - поглощает много углекислого газа, и создает много кислорода. Кислородный баланс у молодых растений положительный, то есть юное дерево за год производит больше кислорода, чем потребляет. Взрослые деревья и комнатные растения имеют примерно нулевой кислородный баланс, то есть фотосинтез у них происходит плохо, и они производят кислорода примерно столько же, сколько и поглощают. В зимний период фотосинтез и вовсе прекращается полностью или почти полностью, и растение не производит кислород, зато дышит, то есть только забирает кислород из воздуха.
Российская тайга имеет примерно нулевой годовой кислородный баланс. Много взрослых деревьев, долгий зимний период, много хвойных растений, - всё это приводит к тому, что северные российские леса производят очень мало кислорода, зато постоянно дышат. Тропические леса в этом плане интереснее: они очеь зеленые, активно растут, и производят гораздо больше кислорода. Их кислородный баланс положительный, но тоже не очень высокий. На самом деле водоросли проихводят больше кислорода, чем леса.
У растений происходят два параллельных процесса: дыхание и фотосинтез. Эти процессы не связаны между собой, они происходят при разных условиях и с разными целями. Дыхание - это поглощение кислорода и выделение углекислого газа, постоянно и непрерывно. Фотосинтез - это поглощение углекислого газа и создание кислорода, происходит только при солнечном свете, и только в зеленых листьях.
Если вы считаете, что дерево днем поглощает СО2, а ночью его производит - вы идиот. Дерево и ночью, и днем поглощает кислород и производит углекислый газ. И зимой, и летом, и при свете, и в темноте: дерево дышит постоянно и непрерывно, только с разной интенсивностью.
Фотосинтез - источник энергии для растения, способ питания. Если не происходит процесс фотосинтеза, растение просто умирает. Поэтому только неучи считают, что в городе деревья не фотосинтезируют. Если бы в городе деревья не занимались фотосинтезом, они бы просто погибли от голода. Растение может пережить какой-то период без фотосинтеза, за счет своих запасов. Точно так же, как человек может немного поголодать. Но жить без фотосинтеза вообще растение неспособно.
Конечно, пыль на листьях значительно уменьшает газообмен, пыльные растения хуже дышат и хуже фотосинтезируют. Но упс: именно для этого растения в городе и нужны, для сбора пыли. Дожди смывают пыль с листьев на землю. Кстати, в жаркую погоду некоторые деревья в городе чахнут именно потому, что пяль на листьях копится, и растение не может нормально дышать, буквально задыхается.
Интересный факт:
есть растение, которые не умеет в фотосинтез. Это кактусы без хлорофилла. Их вывели искусственно, ради развлечения. Эти кактусы называются гимнокалициум, и они могут жить, только паразитируя на других. На картинке ниже такая химера: желтая "верхушка" - это гимнокалициум, который приживили на ствол другого кактуса. То есть нижний кактус - это донор, он зеленый, в нем происходит фотосинтез, за счет которого и питается верхушка-паразит. В природе такое растение жить не может.
Но если деревья не являются источниками кислорода, почему в лесу легче дышится? Во-первых, в лесу есть трава и кусты, которые фотосинтезируют больше, чем дышат. Во-вторых, растения задерживает на себе пыль и другие загрязнения воздуха, то есть в лесу воздух чище. В-третьих, растения увлажняют воздух и насыщают его разными полезными веществами. Например, если гулять по болоту во время цветения багульника, можно вылечиться от насморка. Проверено на себе.
Дальше. В последние годы очень популярен миф, что-де когда дерево умирает, оно весь углекислый газ выпускает обратно в атмосферу. Это отчасти верно, но из-за того, что мало кто понимает, как это происходит, появляется всякий дикий бред про "надо завернуть мертвое дерево в пленку". Что происходит на самом деле? Сама древесина и состоит из углерода, который растение взяло из углекислого газа. Вы химию в шкоел учили? Органика - это соединения углерода! С2Н5ОН - неужели не знаете? Так вот, древесина - это органика. Дерево "сделано" из того, что раньше было углекислым газом. А значит, пока древесина целая, - то и углерод находится в этой древесине. Доски, стулья, деревянные стены, - это всё "сделано" из углерода, и этот углерод никуда не девается из древесины.
Но при разложении мертвая древесина в лесу становится пищей для всяких микроорганизмов и насекомых. И вы не поверите, но все эти микроорганизмы тоже дышат! То есть происходит так: древесина становится пищей для бактерий. Бактерии активно размножаются благодаря этой пище, и много дышат, то есть поглощают много кислорода. Конечно, выделяя при этом углекислый газ. То есть не само по себе мертвое дерево начинает как-то выпускать углекислый газ! Оно просто становится органикой, пищей для других организмов, которые дышат. Но если дерево не гниет в земле, а например пошло на производство мебели - оно не становится пищей для бактерий, никто не дышит, древесина не разлагается, углерод не высвобождается. Вывод: деревянная мебель полезна для экологии!
Ну и вроде последнее: откуда тогда у нас кислород, если деревья дышат столько же, сколько фотосинтезируют?! Тут вам сейчас начнут со всех сторона задвигать умные речи. Мол, на самом деле кислород производят не леса, а водоросли, и вообще на самом деле весь кислород образовался еще на заре времен, при формировании планеты, а сейчас он только "круговоротится". Не верьте никому. Точных знаний про источники кислорода нет. Да, водоросли производят больше кислорода, чем деревья. Но водоросли тоже дышат! А еще считается, что кислород постоянно "стравливается" из атмосферы в космос. И никто не знает толком, откуда у нас берется столько кислорода, чтобы всем хватало. Население планеты растет, потребление кислорода растет, а меньше его не становится! И если честно, никто из ученых не знает, как наша планета на протяжении разных эпох умудряется сохранять баланс кислорода и углекислого газа. Но доподлинно известно: если кислорода в атмосфере будет больше, чем сейчас, то возрастет опасность пожаров.
Зачем тогда нужны деревья? Они нужны не для кислорода, а для создания "скелета" природы. Своими корнями дерево закрепляет почву, не дает ей размываться. Деревья могут укреплять даже склоны гор! Корни помогают воздухообмену и становятся домом для множества почвенных организмов. Кроме того, они делают почву проницаемой и впитывают воду, то есть регулируют водообмен. Нет деревьев - привет чередованиям засух и наводнений. Лесные массивы охлаждают воздух и успокаивают ветра. Во многих городах России ураганные ветра начались именно после вырубки лесов вокруг этих городов.
Само дерево - это и дом, и еда для разных живых существ, от насекомых до мелких животных. Лесные массивы создают условия для жизни множества растений, на всех ярусов - от травы до растений, которые паразитируют на деревьях. То есть дерево - это своего рода основа живой природы. Это костяк, за который цепляется другая жизнь. Ну а в городе, повторюсь, деревья очищают воздух, поглощая вредные вещества и задерживая на своих листьях пыль.
Растения не могут обходиться без углекислого газа точно так же, как и человек без кислорода. Без СО2 невозможен рост и развитие садовых культур.
Растения не могут обходиться без углекислого газа точно так же, как и человек без кислорода. Без СО2 невозможен рост и развитие садовых культур. Если кислород уходит в атмосферу, то углекислый газ именно к растениям, которые нуждаются в нем. В данной статье пойдет речь о том, какую роль играет углекислый газ в жизни растений , почему так важен для них СО2.
Растения поглощают из воздуха и почвы углекислый газ
Самая важная часть питания растений — углекислый газ, они воспроизводят органику из СО2 и воды, а человек окисляет ее обратно до СО2 и воды. Так происходи обмен: человек дает растениям углекислый газ, а они человеку – органику и кислород. Кислород, как и водород, растения получают в основном из воды. Миллионы лет на планете поддерживается разумный баланс упомянутых газов.
Но если растения дышат углекислым газом, а его катастрофически не хватает, как объяснить тогда буйное процветание растительного царства. Разве могли растения миллионы лет так рисковать своим выживанием? Например, высоко в горах, на Крайнем Севере? Не поспешил ли Климент Аркадьевич (Тимирязев.), приписав поглощение СО2 только листьям? Если не листьями – как добывают растения столько углерода? У Кузнецова нашелся логичный ответ и на эти вопросы.
Очевидно: вернуть углекислый газ для растений может только постоянный распад, окисление дерна или подстилки. Итак, источник СО2 – почва. Главный резервуар, хранитель СО2 – почвенная мульча.
Как растения дышат углекислым газом в почве
Азот – химический сосед, почти родич углерода. В воздухе его – не доли процента, а целых ¾. Но поглощается он только в виде растворов – аммония, нитратов и простой азотистой органики. Можно предположить: углерод также усваивается в виде растворов. И действительно, почва просто пропитана его растворами. Это сам растворенный углекислый газ, которым питаются растения, угольная кислота, карбонаты, простые сахара и всевозможные кислоты. И корни, поглощают СО и угольную кислоту – этот факт отражен еще в энциклопедии 60-х. Основной ли это способ добычи углерода?
По Тимирязеву, огромная площадь листьев нужна только и именно для поглощения углекислого газа из воздуха. Но ведь листовое испарение выкачивает почвенный раствор, добывая, таким образом, минералы. Значит, площадь листьев добывает из почвы и углекислые растворы. Чем больше он испарил и прокачал, тем большим будет поглощение углекислого газа этими растениями. Охлаждение листьев, добыча минералов, воды и углерода одновременно, сразу, одним усилием, с минимальными затратами – вот рациональность, свойственная природе. Именно так растения и должны жить.
Но сколько в почвенной воде СО2? Хватит ли его для фотосинтеза? А гидропоника – откуда там углекислый газ в растворе? Там же нет органики. А ведь растения растут.
Растут, и будут расти, потому что не существует прохладной воды, не насыщенной газами. Дождевые капли, еще не долетев до земли, превращаются в слабые растворы. Выпаренная дистиллированная вода (дистиллированная вода – химически чистая вода. Получается в дистилляторах путем простой конденсации пара на холодную поверхность.), оставленная открыто, уже через пару часов – раствор. А растворимость СО2 в 70 раз больше азотной, и в 150 – кислородной.
Поглощение углекислого газа растениями в почве
Известно, что добавка углекислого газа в воздух теплиц помогает в развитии растений, а значит, увеличивает урожаи. Об этом защищена масса диссертаций. И вот что они сообщают. Рост содержания СО2 вчетверо, до 0,12 %, усиливает фотосинтез вдвое и прибавляет четверть урожая. Подъем до 0,3 % – в десять раз – позволяет собрать полтора урожая. Дальнейшее насыщение воздуха СО до 1 % урожай не увеличивает. А выше 1,5–2 % урожай начинает резко падать: фотосинтез прекращается. Потому что после критического уровня (1,5 %) доля СО2 в воздухе уже такова, что вообще не дает ему выходить из цитоплазмы клеток. Корни качают углекислоту, а излишки девать некуда. Идет угроза отравления. И растение блокирует всасывание и прокачку растворов – замирает, пережидая стресс.
Как растения питаются углекислым газом в почве
Доказано, что диффузия, то есть взаимопроникновение у газов в 10 000 раз быстрее, чем у жидкостей. Так что устьица это очень эффективные отверстия.
Классик физиологии растений А. Л. Курсанов с помощью меченых атомов доказал: поглощенный корнями углерод очень скоро оказывается в сахарах листьев. Но его количество – в среднем 5 % от всего поглощенного.
Корни совсем не просто передают углерод листьям. Прямо в корнях идет синтез сахаров и аминокислот. Корни – самодостаточный синтезирующий орган. В питательном растворе они прекрасно могут расти и множиться сами, вообще без вершков.
Корни сами выделяют огромное количество и сахаров, и СО2. Сахарами они кормят своих ризосферных бактерий. А углекислого газа выдыхают до 40 % от всего почвенного.
Наконец, при содержании СО2 в почве более 1,5 % корни начинают задыхаться. Как оказалось, им намного важнее избыток кислорода. И это – своя тема, выросшая в целое направление: аэропонику.
Как бы там ни было, но принцип распада органической мульчи под растениями – верен, и именно его показывает нам природа.
Таким образом, влияние углекислого газа на развитие и продуктивность растений полностью подтверждено и доказано научно.
Что это такое CO2?
Оптимальный уровень концентрации СО2 для различных культур
Растения были на земле задолго до того, как появилась обезьяна, которая взяла в руки палку и эволюционировала в homo sapiens. Концентрация CO2, в лихие годы гигантских папоротников, составляла примерно 1500 ppm (parts per million – частей на миллион), что в наше время недостижимо в естественных условиях.
Применение СО2 при выращивании в теплице
Эксперименты с растениями в тепличных условиях показали, что при повышении уровня углекислого газа, урожайность некоторых культур увеличивается до 50%. Для большинства растений точка насыщения CO2 достигается при уровне 1000-1300 ррm. Уровень в 800-1000 ppm рекомендуется для культурных растений, таких как: огурцы, перец, салат латук. Также при этом уровне концентрации стабилизируется фотосинтез. (исследование: Idso, C. D., Idso, K. E. Forecasting world food supplies: the impact of rising atmospheric CO2 concentration //Technology 7 (suppl). 2000. — Pp. 33—56.)
Обычно, в тепличных хозяйствах, CO2 получают путем сжигания пропана. Это помогает решить две задачи сразу: обогрев и получение CO2. Однако использовать такой способ при обычном выращивании в квартире с парочкой гроубоксов – это затратно и не всегда безопасно.
Применение СО2 при выращивании в зарытом грунте
Данное устройство оснащено датчиком уровня и клапаном подачи углекислого газа. Принцип его работы достаточно прост - это поддержание заданного уровня CO2. Если уровень концентрации падает, автоматически отрывается клапан для подачи углекислого газа. Цикл подачи будет повторяться пока уровень CO2 не достигнет заданного значения.
В сравнении с другими методами, использование устройств автоматизации – это современный подход к использованию углекислого газа, который поможет:
1 - уменьшить расход CO2;
2 - знать точную концентрацию CO2 в гроубоксе в реальном времени;
3 - получать звуковые/ визуальные сигналы, если уровень углекислого газа превышен;
4 - экспериментировать с уровнем концентрации CO2 и выбирать показатели, при которых вы получаете наибольший урожай.
Пример использования CO2 при выращивании томатов:
Важный плюс в копилку SensiRoom CO2 от E-mode — это возможность технического обслуживания в России. Чтобы не случилось с устройством: заводской брак или обстоятельства, связанные с не очень прямыми руками, можно связаться напрямую с производителем и решить все вопросы, не прибегая к англоязычным выражениям и китайским иероглифам.
Да, вложение средств в оборудование – это затратно. Но, в перспективе, вы получаете возможность контроля и оптимального расходования CO2. Что, в итоге, позволит вам сэкономить и получить качественный, а главное, большой урожай.
Что это такое CO2?
Оптимальный уровень концентрации СО2 для различных культур
Растения были на земле задолго до того, как появилась обезьяна, которая взяла в руки палку и эволюционировала в homo sapiens. Концентрация CO2, в лихие годы гигантских папоротников, составляла примерно 1500 ppm (parts per million – частей на миллион), что в наше время недостижимо в естественных условиях.
Применение СО2 при выращивании в теплице
Эксперименты с растениями в тепличных условиях показали, что при повышении уровня углекислого газа, урожайность некоторых культур увеличивается до 50%. Для большинства растений точка насыщения CO2 достигается при уровне 1000-1300 ррm. Уровень в 800-1000 ppm рекомендуется для культурных растений, таких как: огурцы, перец, салат латук. Также при этом уровне концентрации стабилизируется фотосинтез. (исследование: Idso, C. D., Idso, K. E. Forecasting world food supplies: the impact of rising atmospheric CO2 concentration //Technology 7 (suppl). 2000. — Pp. 33—56.)
Обычно, в тепличных хозяйствах, CO2 получают путем сжигания пропана. Это помогает решить две задачи сразу: обогрев и получение CO2. Однако использовать такой способ при обычном выращивании в квартире с парочкой гроубоксов – это затратно и не всегда безопасно.
Применение СО2 при выращивании в зарытом грунте
Данное устройство оснащено датчиком уровня и клапаном подачи углекислого газа. Принцип его работы достаточно прост - это поддержание заданного уровня CO2. Если уровень концентрации падает, автоматически отрывается клапан для подачи углекислого газа. Цикл подачи будет повторяться пока уровень CO2 не достигнет заданного значения.
В сравнении с другими методами, использование устройств автоматизации – это современный подход к использованию углекислого газа, который поможет:
1 - уменьшить расход CO2;
2 - знать точную концентрацию CO2 в гроубоксе в реальном времени;
3 - получать звуковые/ визуальные сигналы, если уровень углекислого газа превышен;
4 - экспериментировать с уровнем концентрации CO2 и выбирать показатели, при которых вы получаете наибольший урожай.
Пример использования CO2 при выращивании томатов:
Важный плюс в копилку SensiRoom CO2 от E-mode — это возможность технического обслуживания в России. Чтобы не случилось с устройством: заводской брак или обстоятельства, связанные с не очень прямыми руками, можно связаться напрямую с производителем и решить все вопросы, не прибегая к англоязычным выражениям и китайским иероглифам.
Да, вложение средств в оборудование – это затратно. Но, в перспективе, вы получаете возможность контроля и оптимального расходования CO2. Что, в итоге, позволит вам сэкономить и получить качественный, а главное, большой урожай.
Новое исследование биологов Университета Западной Вирджинии показывает, что деревья во всем мире потребляют больше углекислого газа, чем считалось ранее. Это открытие делает леса еще более важным звеном в регулировании атмосферы Земли.
В исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences, профессор Ричард Томас и его выпускник Джастин Матиас объединили данные наблюдений за кольцами деревьев.
Таким образом, говорят исследователи, уничтожение деревьев приведет к росту содержания углекислого газа в воздухе в геометрической прогрессии.
Ранее ученые предполагали, что в последнее столетие деревья при дефиците воды стремились использовать ее более эффективно за счет снижения устьичной проводимости — то есть, сохраняли больше влаги, когда поры на их листьях прикрывались при повышении уровня углекислого газа.
Однако анализ с использованием изотопов углерода и кислорода в кольцах деревьев показал, что в 83% случаев для повышения эффективности использования воды деревья ускоряли процесс фотосинтеза. Наблюдения велись с 1901 по 2015 год, изучались 36 видов деревьев на 84 участках по всему миру.
С 1901 года эффективность использования воды деревьями во всем мире выросла примерно на 40% в сочетании с увеличением примерно на 34% содержания двуокиси углерода в атмосфере. Обе эти характеристики с 1960-х годов увеличивались примерно в четыре раза быстрее, чем в предыдущие годы.
В глобальном масштабе это будет иметь серьезные последствия для углеродного цикла, если больше углерода будет переноситься из атмосферы в деревья, отмечают исследователи.
Читайте также: