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에 의해 크레이그 D. 이소 — 2022년 5월 20일

“감사하게도 자연은 공기의 CO2 농도가 2배가 될 때까지 100년 정도 더 기다려야 물 사용 효율성이 향상됩니다. 산업혁명 이후 발생한 대기 중 CO2가 약 50% 증가한 점에서 이미 이익을 보기 시작했다”고 말했다.

마지막 기사 나는 대기 CO2 농축의 주요 생태학적 이점으로서 증가된 식물 생산성에 대해 썼습니다. 이 기사는 지구의 이산화탄소 농도 증가로 인한 잘 알려져 있고 거의 보편적인 영향인 식물의 물 사용 효율성 향상을 강조합니다.

기본적으로 식물의 물 사용 효율은 증산을 통해 손실된 단위 물당 식물이 생산하는 바이오매스의 양입니다. 더 높은 CO2 수준에서 식물은 일반적으로 더 낮은 CO2 농도에서 하는 것만큼 넓게 수증기를 방출하는 잎 기공을 열지 않습니다.

구멍이 작으면 잎의 기공 아래 구멍에 있는 물이 공기 중으로 빠져나가기가 더 어려워집니다. 결과적으로 상승된 CO2는 식물의 광합성과 성장을 향상시킬 뿐만 아니라 증산에 의한 식물의 수분 손실을 감소시키며, 이러한 요인의 조합은 식물의 물 사용 효율성을 향상시킵니다.

이 놀라운 이점의 크기는 식물과 성장 조건에 따라 다릅니다. 그럼에도 불구하고, 대부분의 공장은 대기 CO2의 2배에 대해 70~100% 또는 그 이상 정도의 물 사용 효율성 향상을 경험합니다(Water Use Efficiency의 소제목에서 여러 동료 검토 연구의 리뷰를 참조하고 읽으십시오. 여기 내 CO2 Science 웹사이트에서).

이러한 현상의 예로, 그림 1 대두의 물 사용 효율에 대한 상승된 CO2 및 식물 용수 공급의 영향을 보여줍니다. 식물은 주변 또는 주변 CO2 농도의 2배 및 3가지 수처리 중 하나에서 40일 동안 통제된 환경 온실에서 재배되었습니다.

관수 처리에 관계없이 이 연구를 수행한 과학자들은 CO2를 두 배로 늘리면 이 식물의 물 사용 효율성이 217~247%나 크게 증가한다는 사실을 발견했습니다!

그림 1. 다양한 물 공급 처리(WW = 관수, MD = 중간 가뭄, SD = 심한 가뭄) 및 대기 CO2(주변 및 상승, 상승 = 주변 2배) 하에 40일 동안 재배된 대두 식물의 물 사용 효율(WUE). 빨간색 텍스트의 숫자는 주어진 물 공급 처리에 대해 상승된 CO2 하에서 식물 WUE의 향상 백분율을 나타냅니다. 출처: Wang et al. (2017).

고맙게도 자연은 공기의 CO2 농도가 두 배로 증가하기까지 한 세기 정도 더 기다려야 물 사용 효율성이 향상됩니다. 이와 관련하여 산업혁명 이후 발생한 대기 중 CO2의 약 50% 증가로부터 이미 이익을 보기 시작했습니다.

이 사실에 대한 증거는 전 세계에서 장수한 나무 종에 대한 연성연대학적 방법과 안정 동위원소 분석을 사용하는 과학적 연구에서 자주 언급됩니다. 그림 2예를 들어, 는 중국의 상록 침엽수 종의 대기 CO2 및 물 사용 효율의 변화를 나타냅니다. 1880년 이래로 대기 중 CO2의 증가는 이 나무의 물 사용 효율성을 60%까지 높이는 데 도움이 되었습니다.

그림 2. P. orientalis에 대한 1880년과 2014년 사이의 나이테 평균 고유 물 사용 효율(iWUE) 및 대기 CO2 농도(Ca)의 연간 변동. 출처: Weiwei et al. (2018).

미국의 더글러스 전나무와 폰데로사 소나무, 이탈리아와 독일의 노르웨이 가문비나무, 칠레 남부의 사이프러스 나무, 아프리카 북부의 주니퍼, 아카시아, 알레포 소나무에서도 물 사용 효율이 비슷한 수준으로 증가했습니다. 수많은 다른 위치에서 온 다른 나무의 호스트(많은 예 참조 여기). 그러나 아마도 상승하는 대기 CO2 수준으로 인한 물 사용 효율성의 현대적 증가에 대한 가장 좋은 증거는 Cheng et al.에 의해 발표된 주요 연구에서 나옵니다. (2017) 과학 저널 Nature Communications에서.

지상 기반 및 원격 감지 토지 및 대기 관측의 조합을 사용하여 이 중요한 작업의 저자는 1982년에서 2011년 사이에 전 세계 물 사용 효율성의 변화를 추정하기 위해 일련의 계산을 수행했습니다.

에 표시된 대로 작업 결과 그림 3전 세계 물 사용 효율성이 연간 물 1mm당 탄소 13.7mg의 평균 속도로 증가했으며 이 30년 동안 경이적인 21.6% 향상을 경험했으며 거의 ​​모든 것이 대기 CO2 상승에 기인한 것으로 나타났습니다.

게다가 저자들은 이러한 증가가 ~ 아니다 전 세계적으로 육지의 물 사용이 증가하는 대가를 치르게 됩니다. 대신, 대기 중 CO2의 증가는 사용된 물의 단위당 전 세계 탄소 흡수를 향상시켰습니다. 즉, 오늘날 식물은 더 이상 물을 필요로 하지 않고 30년 전보다 훨씬 더 크고 훨씬 많은 바이오매스를 생산합니다. 이 발견은 미래 성장에 매우 중요한 영향을 미칩니다. 그리고 식물과 동물 종의 생존.

그림 3. 1982-2011년에 걸쳐 전 세계 물 사용 효율성(WUE)의 예상 추세. 연간 평균 이상(선형 추세선 포함)은 글로벌 WUE의 관련 표준 편차와 함께 표시됩니다. 출처: Cheng et al. (2017).

드디어, 그림 4 Nature Communications 연구에서 보고된 전 세계 물 사용 효율성 추세에 대한 공간적 관점을 제시합니다. 녹색 음영의 다양한 정도에서 분명히 알 수 있듯이 전 세계 식생 면적의 전체 90%가 긍정적이고 물 사용 효율성의 증가 추세를 나타냅니다. 이는 열파 및 많은 지역에서 물 사용 효율성에 부정적인 영향을 미쳤어야 하는 연구 기간 동안의 가뭄. 그래서 그들은 왜하지 않았습니까?

그림 4. 1982-2011년 동안 연간 물 사용 효율성의 추정된 공간 경향. 출처: Cheng et al. (2017).

그 이유는 이미 짐작하셨겠지만 CO2 때문입니다. 이 주요 대기 미량 가스의 수준이 높아짐에 따라 전 세계의 식생은 앞의 지도에 표시된 것보다 더 많은 위치에서 식물의 물 사용 효율성을 감소시켜야 하는 여러 가지 쇠약하게 하는 영향을 만났고 대부분 극복했습니다.

그리고 화석 연료 사용으로 인한 CO2 배출량이 앞으로 몇 년과 수십 년 동안 계속 증가함에 따라, 이 Nature Communications 연구의 저자가 대기 CO2가 유도하는 10% 증가를 추가로 보고함에 따라 식물 물 사용 효율성에 대한 관찰된 긍정적인 향상은 훨씬 더 증가할 것입니다. 전 세계 물 사용 효율성이 14% 증가합니다.

따라서 자연은 대기 중 이산화탄소 수준의 상승으로부터 진정으로 이익을 얻습니다. 대기 중 CO2는 오염 물질이 아니라 생명을 연장하는 데 필요합니다.

참고문헌

Cheng, L., Zhang, L., Wang, Y.-P., Canadell, JG, Chiew, FHS, Beringer, J., Li, L., Miralles, DG, Piao, S. 및 Zhang, Y. 2017 물 순환에 적은 비용으로 육지 탄소 흡수의 최근 증가. 네이처 커뮤니케이션즈 8: 110, DOI:10.1038/s41467-017-00114-5.

Wang, Y., Yan, D., Wang, J., Sing, Y. 및 Song, X. 2017. 식물 생리학, 토양 탄소 및 토양 효소 활동에 대한 상승된 CO2 및 가뭄의 영향. 페도스피어 27: 846-855.

Weiwei, LU, Xinxiao, YU, Guodong, JIA, Hanzhi, LI 및 Ziqiang, LIU 2018. 중국 북부 반건조 지역의 기후 변화에 대한 본질적인 물 사용 효율성과 나무 성장의 대응. 과학 보고서 8: 308, 도이: 10.1038/s41598-017-18694-z.

[note from Charles]

이해합니다 Craig Idso의 팁 항아리 약간의 사랑을 사용할 수 있습니다.

http://co2science.org/

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