Вікіпедія

Біосеквестрація

Біосеквестра́ція — це захоплення та зберігання вуглекислого парникового газу атмосфери шляхом природних або модифікованих біологічних процесів.

Біосеквестрація в лісах.

Ця форма секвестрації вуглецю відбувається за рахунок збільшення темпів фотосинтезу через зміну методів землекористування, таких як лісовідновлення та генна інженерія[1][2]. Існують методи та практики для посилення захоплення вуглецю в обох галузях сільського господарства та лісового господарства. Крім того, в контексті промислового виробництва енергії такі стратегії, як біоенергетика з використанням технології уловлювання та зберігання вуглецю від спалення вугілля, нафти або природного газу, можуть використовувати біосеквестрацію водоростей (Біореактор з водоростей).[3]

Історія ред.

Біосеквестрація як природний процес відбувалася в минулому (Вугільний ліс) і завдяки їй утворилася велика кількість вугілля та нафти, які зараз спалюють люди. Зазвичай термін не стосується секвестрування вуглекислого газу в океанах (закислення океану) або скельних утворень (геологічне секвестрування), виснажених нафтових або газових резервуарів (пік нафти) чи промислового хімічного очищення вуглекислого газу.

Одну з гіпотез зниження температури Землі називають Азолова подія, за назвою папороті Azolla, що росте на поверхні води та може дуже швидко збільшувати біомасу. Вона росла на місці сучасного Північного океану, а їхні рештки осідали й не розкладалися[4].

Секвестрація вуглецю в рослинах ред.

 
Дім лілій у ботанічному саді Кью.
 
Останній річний приріст атмосферного СО 2

Після водяної пари (концентрація якої має обмежений вплив на людину) вуглекислий газ є найпоширенішим парниковим газом в атмосфері. Атмосферний вуглекислий газ збільшився з приблизно 280 проміле в 1750 році до 383 проміле в 2007 році, тепер зростає із середньою швидкістю 2 ppm в рік. Раніше світові океани відігравали важливу роль у секвестерації атмосферного вуглекислого газу через розчинність та фотосинтез фітопланктону[5]. Враховуючи несприятливі наслідки закислення океану, глобального потепління та зміни клімату для людства науковці досліджують можливість захоплення вуглецю за допомогою рослин.

Лісовідновлення ред.

 
Лісовідновлення та зменшення вирубки лісів можуть рятувати людство від глобального потепління. Пандані (Richea pandanifolia) біля озера Добсон, Національний парк Маунт-Філд, Тасманія, Австралія

Міжурядова група з питань зміни клімату (МГЕЗК) підрахувала, що вирубка лісів зараз спричиняє близько 20 відсотків загальних парникових газів, що потрапляють в атмосферу.[6] Канделл і Раупах стверджують, що лісовідновлення та зменшення вирубки лісів можуть збільшити біосеквестрацію.[7]

Нещодавній звіт австралійської організації CSIRO показав, що лісогосподарські та пов'язані з лісом варіанти біосеквестрації є найважливішими і завдяки їм найлегше домогтися захоплення вуглецю, що може становить 105 млн тонн на рік CO2[8]

Посилений фотосинтез ред.

 
Sprekelia formosissima в Тасманії, Австралія.
 
Hakea epiglottis, мис Рауль, півострів Тасман, Тасманія, Австралія.

Біосеквестрацію можна підвищити за рахунок зміни фотосинтетичної ефективності шляхом редагування генів рибулозобісфосфаткарбоксилази в рослинах для підвищення каталітичної, оксигенаційної активності цього ферменту.[9]

Одне з таких напрямків дослідження передбачає збільшення в Землі частки фотосинтетичних рослин, що фіксують вуглець С4. Рослини С4 становлять близько 5 % рослинної біомаси та 1 % відомих видів рослин[10] але на них припадає близько 30 % наземної фіксації вуглецю.[11] У листках рослин С3 захоплені фотони сонячної енергії проходять фотосинтез, який засвоює вуглець у вуглеводи (триосефосфати) у хлоропластах клітин мезофілу. Первинний етап фіксації CO2 каталізується рибулозо-1,5-бісфосфат карбоксилазою / оксигеназою (рибулозобісфосфаткарбоксилаза), яка реагує з O2, що призводить до фотодихання, що захищає фотосинтез від фотоінгібування, але витрачає 50 % потенційно фіксованого вуглецю.[12] Фотосинтез С4, однак, концентрує СО2 в місці реакції рибулозобісфосфаткарбоксилази.[13] Дослідження в галузі рослинництва направлений на розвиток генетичної інженерії харчових культур С3 (наприклад, пшениці, ячменю, сої, картоплі та рису) за допомогою фотосинтетичного апарату рослин С4.[1]

Примітки ред.

  1. ↑ а б Beerling, David (2008). The Emerald Planet: How Plants Changed Earth's History. Oxford University Press. с. 194—5. ISBN 978-0-19-954814-9.
  2. ↑ National Academies Of Sciences, Engineering (2019). Negative Emissions Technologies and Reliable Sequestration: A Research Agenda (англ.). Washington, D.C.: National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine. с. 45—136. doi:10.17226/25259. ISBN 978-0-309-48452-7. PMID 31120708.
  3. ↑ Jansson, Christer; Wullschleger, Stan D.; Kalluri, Udaya C.; Tuskan, Gerald A. (2010). Phytosequestration: Carbon Biosequestration by Plants and the Prospects of Genetic Engineering. BioScience. 60 (9): 685—696. doi:10.1525/bio.2010.60.9.6. ISSN 1525-3244.
  4. ↑ Arctic Azolla Event. Azolla Foundation (амер.). Архів оригіналу за 25 грудня 2021. Процитовано 11 квітня 2022.
  5. ↑ Raven JA, Falkowski PG (1999). Oceanic sinks for atmospheric CO2. Plant, Cell & Environment. 22 (6): 741—55. doi:10.1046/j.1365-3040.1999.00419.x.
  6. ↑ Intergovernmental Panel on Climate Change * The IPCC web site [Архівовано 15 вересня 2017 у Wayback Machine.]
  7. ↑ Canadell JG, Raupach MR (2008). Managing Forests for Climate Change. Science. 320 (5882): 1456—7. Bibcode:2008Sci...320.1456C. CiteSeerX 10.1.1.573.5230. doi:10.1126/science.1155458. PMID 18556550.
  8. ↑ CSIRO Technical Report. Economic activity, resource use, environmental performance and living standards, 1970—2050. 5 November 2015. https://www.csiro.au/~/media/Major-initiatives/Australian-National-Outlook/CSIRO-TECHNICAL-REPORT-National_Outlook_2015-DOCX.docx?la=en&hash=447E2F6885E954B3AB11FA73F157764DFD3F6AABAustralian National Outlook 2015 (Звіт). 2015. с. 82. ISBN 978-1-4863-0588-9.
  9. ↑ Spreitzer RJ, Salvucci ME (2002). Rubisco: structure, regulatory interactions, and possibilities for a better enzyme. Annu Rev Plant Biol. 53: 449—75. doi:10.1146/annurev.arplant.53.100301.135233. PMID 12221984.
  10. ↑ Bond WJ, Woodward FI, Midgley GF (2005). The global distribution of ecosystems in a world without fire. New Phytologist. 165 (2): 525—38. doi:10.1111/j.1469-8137.2004.01252.x. PMID 15720663.
  11. ↑ Osborne, C. P.; Beerling, D. J. (2006). Nature's green revolution: the remarkable evolutionary rise of C4 plants. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences. 361 (1465): 173—94. doi:10.1098/rstb.2005.1737. PMC 1626541. PMID 16553316.
  12. ↑ Leegood RC. (2002). C4 photosynthesis: principles of CO2 concentration and prospects for its introduction into C3 plants. J. Exp. Bot. 53 (369): 581—90. doi:10.1093/jexbot/53.369.581. PMID 11886878.
  13. ↑ Mitsue Miyao (2003). Molecular evolution and genetic engineering of C4 photosynthetic enzymes. J. Exp. Bot. 54 (381): 179—89. doi:10.1093/jxb/54.381.179. PMID 12493846.
Отримано з https://uk.wikipedia.org/w/index.php?title=Біосеквестрація&oldid=41040750