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主题:【原创】(零)经济物理学原理 -- 唵啊吽

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家园 现在地球大气中CO2浓度是388ppm

如果假定IPCC模型正确,按照升温限制2度的话,CO2浓度将是600ppm,这相当于将地球上地质历史中所有积累的化石燃料全部燃烧完毕才能达到的一个水平。

所有绿色植物都具有一种最基本的光合碳代谢方式,即著名的卡

尔文循环(因其发现者M.calvin 而得名)或光合碳还原循环,亦称C3途径或C3方式。该途径的生化过程十分复杂,在此不予赘述。由于有的植物同时具有多种光合方式,通常称只利用这一方式的植物为C3植物。这类植物主要分布在温带地区,其同化CO2的最适日温是15-25℃。

光合作用的另两种变异途径是C4途径和景天科酸代谢(CAM)途径。具有C4途径的植物通常生长在热带地区,其同化CO2的最适温度是25-35℃,光合效率显著提高,称为C4植物;具有CAM途径的植物通常生长在干燥的沙漠地区,且白天进行光反应,晚上固定CO2合成有机酸,使有机酸含量表现明显的日变化,称为CAM植物。这两类植物与C3植物在叶片解剖结构及某些生理特性方面均有显著差异。

C4植物光合作用产生的中间产物在维管束鞘细胞内脱羧后,产生的CO2最终还是通过C3途径被还原,C4途径实际上只起“CO2 泵”的作用,以增加反应位置CO2的浓度,从而显著提高光合效率。

叶片的解剖学特征通常可用来区分C3,C4和CAM植物,但由于光合作用主要是生化反应过程,因此时有例外发生。鉴于此,目前已发明了数种用以区分植物不同光合类型的其他方法,如δ13C(13C/12C 同位素比),光呼吸,光照后CO2的猝发以及相对光合效率等,其中以δ13C的测定最为可靠。

δ13C 是近来发展起来的一种新的检测技术,主要依据是C3途径中的RuBP羧化酶比C4途径中的PEP羧化酶对13CO2具有更大的排斥性,即C4植物比C3植物更易消耗13CO2,因此,C4植物有机质中的13C/12C要比C3植物有机质中的13C/12C更大。 13CO2和12CO2含量的测定是以国际标样(即普通石灰岩CaCO3)为对照,通过焚烧干燥的植物材料测定的。

从上新世到二叠纪的代表性化石植物材料中得到的δ13C(‰),都在现代典型的C3植物范围内,并且目前古老植物中也很少发现有CAM 植物存在,这表明植物自来到陆上以来,C3途径就作为一个固定空气中CO2的主要方式进行着。而C4途径和CAM途径似乎比C3途径进化较晚,是C3途径对环境变化(CO2浓度在下降?)的一种适应性反应。

由于化石燃料燃烧后放出的二氧化碳中C13/C12的比例低(因为成矿的动植物是以C3途径合成碳氢化合物),那么今天地球大气中CO2的C13/C12比例会降低(即稀释作用)。而最近英国科学家的文章发现自1840年以来,这个稀释的趋势没有被观察到,换句话说,就是化石燃料燃烧后形成的二氧化碳被地球自然碳循环给清除或稀释掉了。

由于地球大气中CO2浓度继续上升,那么显然这个上升的贡献者不是人类燃烧化石燃料的结果。

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