Действительно ли деревья получают большую часть своей массы от углерода в воздухе?

Я помню, как слышал, что деревья и другие растения на самом деле получают большую часть своей массы от углерода, плавающего в воздухе, а не от земли под ними. Действительно ли состав воздуха содержит достаточно углерода, чтобы поддержать эту теорию, и достаточно ли велика площадь поверхности дерева, чтобы получать необходимое количество углерода непосредственно из воздуха?

Конечно! Деревья получают большую часть своего углерода из CO<sub>2</sub> посредством фотосинтеза, который преобразуется в глюкозу, а затем в другие органические соединения.

Ответы (3)

Подавляющее большинство углерода дерева поступает из воздуха, который в среднем составляет 0,03-0,04% по объему (300-400 ppmv) CO 2 . Это фиксируется посредством фотосинтеза и в конечном итоге сохраняется в виде глюкозы, которую растение затем может использовать для своего метаболизма.

Если немного подсчитать, это означает, что для производства 1 кг углеводов (например, целлюлозы) заводу необходимо переработать порядка 2000-3000 кубических метров воздуха (и ≈550 г или мл H 2 O), что заполнил бы куб со стороной 13-14 метров. Обратите внимание, что это идеальная фигура; эффективность фиксации растения, скорее всего, упадет, поскольку оно истощает воздух CO 2 .

Растения многое берут из земли, а именно воду, связанный азот (для белков), фосфор (для нуклеиновых кислот) и некоторые ионы (натрий, калий, кальций и другие).

Это был более информативный ответ, чем ответ Дрю (особенно в отношении цифр, которые в основном меня интересовали), поэтому вместо этого я собираюсь принять его.
@ElliotBonneville Обратите внимание, что цифры Ника Т - это доля CO2 в воздухе, а не доля углерода в массе дерева.
@EnergyNumbers: Естественно. :)

Я удивлен, что никто не упомянул Яна ван Гельмонта. Подводя итог рассказу Бланкеншипа, можно сказать, что в 17 веке он (Гельмонт, а не Бланкеншип) вырастил дерево в известном сухом весе почвы и взвесил опавшие листья дерева, а затем, в конечном счете, все дерево, включая корневую систему. Он обнаружил, что масса почвы почти не уменьшилась, и пришел к выводу, что масса дерева в основном возникла из-за полива (CO 2 обнаружен не был) .

Пользуясь знаниями о СО 2 , мы можем сделать вывод, что масса деревьев происходит от фиксации СО 2 и Н 2 О, а также присутствия Н 2 О в качестве биологического растворителя.


(1) Бланкеншип, Р.Э., Молекулярные механизмы фотосинтеза, Blackwell Science, 2002, с. 26

Да. На самом деле масса органических соединений поступает в основном из воздуха, поскольку фотосинтез по существу создает глюкозу, добавляя только водород к CO₂. Реакция 2H₂O → 2H₂ + O₂ может рассматриваться отдельно, как это было определено Сэмом Рубеном и Майклом Кейменом с помощью изотопной трассировки ¹⁸O, т.е. на самом деле из почвы поступает только водород в углеводах, и он, конечно, имеет гораздо меньшую массу. .

Как сказал Ник Т., более сложные соединения также включают в себя другие элементы, которые растения получают из почвы, но большинство из них по-прежнему состоят в основном из С и О. В общей массе дерева, конечно, также много воды и немного воды. полезных ископаемых в нем, но все же можно с уверенностью сказать, что дерево «состоит в основном из воздуха».

Что касается вашего вопроса о площади поверхности и содержании CO₂ в воздухе, ни один из них обычно не является ограничивающим фактором: в природе это воздействие света, воды и минеральных ресурсов (хотя в закрытых помещениях, таких как теплицы, иногда необходимо удобрение CO2).

Если увеличение CO2 увеличивает рост растений, то CO2 по определению ограничивает рост растений. Ваш ответ хорош, но ограничение роста растений сложнее, чем предполагалось.