نقش دی اکسید کربن در فتوسنتز گیاهان خشکی و آبزی

سه عامل عمده در رشد و نمو گياهان عبارتند از : فتوسنتز، تنفس و تعرق
فتوسنتز
يكي از اختلافات عمده بين گياهان و حيوانات در كره زمين، توانايي گياهان براي ساخت داخلي غذاي خودشان مي باشد. يك گياه براي توليد غذاي مورد نياز خود به انرژي حاصل از تابش آفتاب، دي اكسيد كربن موجود در هوا و آب موجود در خاك نيازمند است. اگر هر يك از اين اجزاء دچار كمبود شود، فتوسنتز يا همان توليد غذا متوقف خواهد شد. در واقع اگر هر يك از اين عوامل براي مدت زيادي قطع شود، گياه از بين خواهد رفت.

هر گونه بافت گياه سبز، توانايي انجام فرآيند فتوسنتز را داراست. كلروپلاست ه در سلولهاي گياه سبز، حاوي رنگدانه هاي سبزي هستند كه كلروفيل ناميده مي شوند و انرژي نور را به تله مي اندازند. با اين وجود برگها (با توجه به ساختار بخصوصشان) عمده ترين قسمت براي توليد غذا مي باشند. بافتهاي داخلي حاوي سلولهايي با مقادير فراوان كلروپلاست مي باشند؛ كه در يك نظم و ترتيب خاص، به راحتي به آب و هوا اجازه جابجايي مي دهند.

لايه هاي اپيدرمي محافظ بالايي و پاييني برگها، حاوي تعداد زيادي دهانه مي باشند كه؛ از دو سلول نگهبان بخصوص در هر سمت تشكيل شده اند. سلولهاي نگهبان، جابجايي (ورود دي اكسيدكربن و خروج اكسيژن و بخار آب از برگها) گازهاي درگير در فتوسنتز را كنترل مي كنند. اپيدرمي هاي پاييني برگها به طور طبيعي، حاوي بيشترين تعداد دهانه مي باشند.

: تنفس
كربوهيدرات هاي ساخته شده در طول فرآيند فتوسنتز، تنها وقتي براي گياه با ارزش هستند؛ كه به انرژي تبديل شده باشند. اين انرژي در فرآيند ساخت بافتهاي جديد مورد استفاده قرار مي گيرد. فرآيند شيميايي كه طي آن قند و نشاستة توليد شده در فرآيند فتوسنتز، به انرژي تبديل مي شود؛ تنفس ناميده مي شود. اين فرآيند مشابه سوزاندن چوب يا زغال سنگ براي توليد حرارت يا انرژي مي باشد.

اگر اكسيژن محدود شود يا در دسترس گياه قرار نگيرد، تنفس يا متابوليسم ناهوازي رخ خواهد داد. توليدات حاصل از اين واكنش، اتيل الكل يا اسيد لاتيك و دي اكسيد كربن مي باشد. اين فرآيند به عنوان فرآيند تخمير يا اثر پاستور شناخته مي شود*. اين فرآيند در صنايع لبنيات كاربرد فراوان دارد. هم اكنون بايد واضح باشد كه تنفس عكس فرآيند فتوسنتز مي باشد.

بر خلاف فتوسنتز، فرآيند تنفس در طول شب نيز به خوبي روز صورت مي گيرد. تنفس در كلية اشكال زندگي و در همة سلولها صورت مي گيرد. آزاد شدن دي اكسيد كربن اندوخته شده و گرفتن اكسيژن همواره در سطح سلول اتفاق مي افتد. در ادامه مقايسه اي بين فتوسنتز و تنفس آمده است.

:فتوسنتز
توليد غذا مي نمايد
انرژي را ذخيره مي كند
در سلول هايي كه حاوي كلروپلاست هستند رخ مي دهد
اكسيژن آزاد مي كند
آب مصرف مي نمايد
دي اكسيد كربن مصرف مي نمايد
در روشنايي صورت مي پذيرد

تنفس :
غذا رابراي توليد انرژي گياه به مصرف مي رساند
انرژي آزاد مي كند
در همة سلولها صورت مي گيرد
اكسيژن را مورد استفاده قرا

تعرق:
تعرق فرآيندي است كه در طي آن گياه آب از دست مي دهد. عمدتاً اين كار از طريق دهانة برگها صورت مي گيرد. تعرق فرآيندي ضروري است كه حدود ۹۰% از آب وارد شده به گياه از طريق ريشه ها را مورد استفاده قرار مي دهد.

۱۰% باقيماندة آب در واكنشهاي شيميايي و در بافتهاي مختلف گياه به مصرف مي رسد. فرآيند تعرق براي حمل مواد معدني ازخاك به گياه، خنك نمودن گياه در فرآيند تبخير و نيز براي جابجايي قند و مواد شيميايي گياه كاملاً ضروري است. مقدار آب ازدست رفتة گياه به چندين فاكتور محيطي از جمله دما، رطوبت، وزش باد يا جابجايي هوا وابسته است. با افزايش دما و يا جابجايي هوا، رطوبت نسبي كاهش يافته و اين باعث مي شود كه سلولهاي نگهبان در برگها، دريچه هاي استومتا را باز كنند؛ به اين ترتيب نرخ تعرق افزايش مي يابد.

دي اكسيد كربن در گلخانه
سالهاي زيادي است كه به منافع غني سازي دي اكسيد كربن در گلخانه ها، براي افزايش رشد و توليد گياهان پي برده شده است. دي اكسيد كربن يكي از ضروري ترين اجزاء فتوسنتز مي باشد. همانطور كه در بخش قبل اشاره شد، فتوسنتز يك فرآيند شيميايي است كه انرژي نور خورشيد را براي تبديل دي اكسيد كربن و آب به مواد قندي در گياهان سبز مورد استفاده قرار مي دهد؛ سپس اين مواد قندي در خلال تنفس گياه براي رشد آن مورد استفاده قرار مي گيرند.

اختلاف بين نرخ فتوسنتز و تنفس، مبنايي براي ميزان انباشتگي ماده خشك در گياهان مي باشد. در توليد گلخانه اي، هدف همة پرورش دهندگان، افزايش ماده خشك و بهينه سازي اقتصادي محصولات مي باشد. دي اكسيد كربن با توجه به بهبود رشد گياهان، باروري محصولات راافزايش مي دهد. بعضي از مواردي كه باروري محصولات به وسيلة غني سازي دي اكسيد كربن افزايش داده مي شود عبارتند از :
گلدهي قبل از موعد
بازده ميوه دهي بالاتر
كاهش جوانه هاي ناقص در گلها
بهبود استحكام ساقة گياه و اندازة گل

بنابراين پرورش دهندگان گل و گياه بايد دي اكسيد كربن را به عنوان يك مادة مغذي در نظر بگيرند.
براي اكثر محصولات گلخانه اي، ميزان خالص فتوسنتز به واسطة بالا بردن ميزان دي اكسيد كربن از ppm 340 تا ppm1000 افزايش مي يابد. آزمايش هاي صورت گرفته بر روي بيشتر گياهان نشان داده است كه با افزايش ميزان دي اكسيد كربن تا ppm1000 فتوسنتز به اندازة ۵۰% افزايش خواهد يافت. البته براي بعضي از گياهان اضافه كردن دي اكسيد كربن تا ppm 1000 در نوركم، از لحاظ اقتصادي، توصيه نمي شود. براي بعضي ديگر از گياهان مانند گل لاله ، هيچ پاسخي نسبت به اضافه كردن دي اكسيد كربن مشاهده نشده است.

دي اكسيدكربن در خلال باز شدن دهانه اي، توسط فرآيند پخش به گياه وارد مي شود. استومتاها سلولهاي اختصاصي هستند كه به طور عمده در قسمت زيرين برگها و در لاية بيروني قرار گرفته اند. باز و بسته شدن اين سلولها اجازه مي دهد كه معاوضة گازها صورت گيرد. تغليظ ۲CO دراطراف برگها، بالا گيري دي اكسيد كربن در گياهان را قوياً تحت تأثير قرار مي دهد. تغليظ بيشتر ۲CO، منجر به بالا گيري بيشتر ۲CO در گياهان مي شود.

سطح نور، دماي برگها و دماي هواي محيط، رطوبت نسبي، تنش آبي، غني سازي دي اكسيد كربن و ميزان اكسيژن موجود در هوا و برگها از جمله فاكتورهاي محيطي هستند كه باز و بسته شدن استومتا را كنترل مي نمايند.

غلظت دي اكسيد كربن موجود در هواي محيط چيزي در حدود ppm340 (از لحاظ حجمي) مي باشد. همة گياهان در اين شرايط به خوبي رشد مي نمايند؛ اما بواسطة بالا رفتن غلظت ۲CO تا۱۰۰۰ ppm، نرخ فتوسنتز نيز افزايش خواهد يافت؛

كه در نهايت منجر به افزايش مواد قندي و كربو هيدراتهاي قابل دسترس براي رشد گياهان مي شود. هر گونه گياه سبز در حال رشد در يك گلخانه كاملاً بسته (كه اصلاً تهويه نمي شود و يا اينكه تهوية كمي دارد) غلظت دي اكسيد كربن را در طول روز به كمتر از ppm200 كاهش مي دهد. كاهش در نرخ فتوسنتز، هنگامي كه غلظت ۲CO از ppm 340 به ppm 200 مي رسد، برابر است با افزايش آن هنگامي كه غلظت ۲CO از ppm 340 به ppm 1300 مي رسد.

با يك حساب سرانگشتي در مي يابيم كه افت سطح دي اكسيد كربن به پايينتر از سطح محيط تأثيرات بسيار بيشتري نسبت به افزايش آن به بالاتر از سطح محيط خواهد داشت.

در گلخانه هاي جديد و به بخصوص در سازه هاي دو جداره كه نفوذ هواي بيرون كاهش يافته است؛ غلظت دي اكسيد كربن در زمانهاي بخصوصي از سال به راحتي مي تواند به پايينتر از ppm 340 افت نمايد. اين موضوع تأثيرات منفي قابل توجهي برروي رشد گياهان خواهد داشت. تهوية مناسب در طول روز مي تواند ميزان دي اكسيد كربن را تا نزديكي سطح محيطي آن بالا ببرد؛ اما ميزان آن هرگز به سطح محيطي ppm340 باز نخواهد گشت.

تأمين دي اكسيد كربن تنها روش غلبه بر اين اختلاف سطح و افزايش غلظت ۲CO به بالاتر از ppm 340 است؛ كه براي اكثر محصولات گلخانه اي پر منفعت مي باشد. ميزان غني سازي دي اكسيد كربن به نوع محصول، شدت نور، دما، تهويه، مرحلة رشد گياه و ملاحظات اقتصادي بستگي دارد.

نقطة اشباع دي اكسيد كربن در غلظتي حدود ۱۰۰۰ تا ppm 1300 حاصل مي شود. غلظت كمتري (۸۰۰ تا ppm1000) براي محصولاتي مانند گوجه فرنگي، خيار، فلفل و كاهو توصيه مي شود. افزايش غلظت دي اكسيد كربن دورة رشد گياه را كوتاه مي نمايد (۵ تا۱۰ درصد)، كيفيت و بازده محصول را بهبود مي بخشد و همچنين اندازه و ضخامت برگها را افزايش مي دهد.

منابع دي اكسيد كربن: دي اكسيد كربن را مي توان از سوزاندن سوختهاي پاية كربن مانند گاز طبيعي، پروپان، نفت سفيد و يا اينكه مستقيماً از تانكهاي مخصوص نگهداري دي اكسيد كربن خالص تهيه نمود. البته هر يك از منابع فوق الذكر داراي مزايا و معايب بالقوه اي مي باشند. وقتي كه گاز طبيعي، پروپان يا نفت سفيد سوزانده مي شود، تنها دي اكسيد كربن توليد نمي شود؛ بلكه همراه با آن حرارت نيز توليد مي شود، كه به طور طبيعي موجب گرم شدن سيستم مي شود.

بايد توجه داشت كه احتراق ناقص يا سرايت مواد سوختي به داخل گلخانه، مي تواند منجر به از بين رفتن گياهان شود. اكثر منابع گاز طبيعي و پروپان داراي مقدار كمي (به اندازة كافي پايين) آلودگي مي باشند. بايد توجه داشت، در سوختي كه براي تأمين دي اكسيد كربن مورد استفاده قرار مي گيرد،

مقدار سولفور بيشتر از ۰٫۰۲% (از لحاظ وزني) نباشد. احتراق سوختها همچنين منجر به توليد رطوبت مي شود. براي گاز طبيعي به ازاي هر متر مكعب گاز سوخته شده، kg 1.4 بخار آّب توليد مي شود. در مورد پروپان، مقدار رطوبت توليد شده به ازاء هر كيلوگرم دي اكسيد كربن، كمي پايين تر از گاز طبيعي است.

گاز طبيعي، پروپان و سوختهاي مايع در ژنراتورهاي مخصوص دي اكسيدكربن سوزانده مي شوند. اندازة دستگاهها (Btu توليد شده) و اندازة جريان هواي افقي در گلخانه، تعداد و موقعيت اين دستگاهها را تعيين مي نمايد. مهمترين مشخصة اين مشعلها اين است كه؛ سوخت بايد به طور كامل سوزانده شود. بعضي از كارخانجات مشعلهايي ساخته اند كه مي تواند هم گازطبيعي و هم پروپان را مورد استفاده قرار دهد. به علاوه اين واحدهاي توليد ۲CO داراي خروجي قابل تنظيم هستند. اشكال بالقوه اين سيستم اين است كه حرارت و بخار آب توليد شده ممكن است موجب تأثير موضعي بر دما و شيوع بيماريها در گلخانه شود.

به عنوان يك پيشنهاد، مي توان قسمتي از گاز دودكش بويلر گاز طبيعي، مربوط به سيستم حرارتي آب داغ، را به عنوان وسيله اي جهت تأمين دي اكسيد كربن به داخل گلخانه هدايت نمود. البته اين سيستم بايد به چگالنده گاز دودكش، كه براي تأمين
فتوسنتز
فتوسنتز (photosynthesis) از نظر لغوی به معنای تولید با استفاده از نور خورشید است. فتوسنتز شامل دو دسته واکنش است که هردو در کلروپلاستها صورت می‌گیرند. طی فتوسنتز انرژی و آب و اکسیژن تولید می‌شود.

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 ۱ و ۲ 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 ۱۲۰۰ 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 :
۱- گیاهان سایه دوست(Shade plants) (مثل سرخس و فیکوس).
۲- گیاهان آفتاب دوست (plants Sun)(مثل داودی و گل سرخ).
۳- گیاهان سایه – آفتاب دوست (Partial shade plants)(مثل بگونیا، سیکلامن، حسن یوسف).
۴- 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 ۴٫۵ 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 :۲SO-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 ۸/۱ 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 ۲ برابر شود مقدار دمای هوا در حدود ۳۵۰ مول/ مول از دمای جهانی میشود و در حدود ۲٫۵ 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 ۱۰ درصد در هر دهه در اروپا می باشدکه فراتر از ۲۰سال گذشته بوده است که در دوره های زمانی در اروپا حدود ۲برابر 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 ۰٫۱ 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-۵ به ۱۰ 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 ۳ کربنه ( ۵۰% به ۱۰۰% وقتی تجمع دی اکسید کربن ۲ برابر میشود ) نسبت به گونه های ۴ کربنی (۱۰%). اما یک کاهش حقیقی در هدایت ( ۳۰% به ۴۰% ) 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 : ۱: فتوسنتز کانوپی افزایش یافت درافزایش دی اکسید کربن زمانی که یک سینک مبدا فراهم برای کربن وجود داشت . ۲: اثر نسبی دی اکسید کربن بزرگتر به صورت حرارت بالاتر مشاهده میشود .

۳: 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 ۳ کربنه و ۴ کربنه در رشد آنها در حدود ۷۰۰ مول/ مول دی اکسید کربن باید باشد . اگر بررسی خود را در محدوده ۳۰ % به ۴۰ % و ۹% به ترتیب بزرگ به کوچک ( ۳۵۰ 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 ( ۳ کربنه ) و سورگوم ( ۴ 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 ۳ کربنه و ۴ 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 ۳ 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 ۱-۸) 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 ۲٫۵ 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 .