生物圈二号内生长在很高CO<sub>2</sub>浓度下的几种植物光合能力的变化
摘要
植物对CO<sub>2</sub>浓度升高的响应表现在短期反应和长期适应两个方面. 在短期反应方面:(1)光合作用起初随CO<sub>2</sub>浓度升高而得到促进;(2)但随时间的延长表现为光合强度下降. 这种现象主要与实验控制条件如光照、水分、养分及植物的生长空间受限有关. 因而在对全球变化引起的植物适应研究方面,进行长期反应即适应(Acclimation)实验研究更有意义. 但目前所进行的有关研究,植物生长的空间仍很小,且对幼苗处理为主,不能进行较大植株(尤其是高大树木)的实验. 生物圈二号建于1991年,占地面积1.28hm<sup>2</sup>,植物生长空间12.9×10<sup>14</sup>m<sup>3</sup>. 原设计目的是为今后太空探险作准备,试图寻找适应人类生存的人工生态系统. 但住人封闭实验后,CO<sub>2</sub>浓度升高很快. 1991年6月为500μmol·mol<sup>-1</sup>,到1992年2月即达到2500μmol·mol<sup>-1</sup>;1993年2月升至4000μmol·mol<sup>-1</sup>;以后CO<sub>2</sub>浓度维持在1000(夏季)～4000μmol·mol<sup>-1</sup>(春季)之间. 封闭实验2.5年后即不再继续住人实验. 但是,生物圈二号却提供了世界上独一无二的全球变化研究的理想场所. 里面的植物生长在很高的CO<sub>2</sub>浓度里(平均>2200μmol·mol<sup>-1</sup>约4.5年,且大多从种子或幼苗开始生长. 生物圈二号内有热带雨林、沙漠、萨王纳群落、红树林、海洋、农田等多种类型的生态系统,约1000种植物,植物的生长空间不受限制. 本文对其中的植物进行不同CO<sub>2</sub>浓度下光合作用测定,首次报道有关研究结果. 旨在揭示植物在高CO<sub>2</sub>浓度下光合作用能力及其机制的改变,深入探讨CO<sub>2</sub>浓度升高对植物的直接影响.