Може Ли Тази Тънка Царевица Да Оправи Един От Най-Големите Проблеми На Замърсяването На Земята?

{h1}

Фиксирането на азот е процес, който растенията използват за производството на кислород от въздуха и превръщането му в използваема форма.

Вероятно не прилича на нито една царевица, която сте виждали. На 16 фута (5 метра) тя стои около два пъти по-висока от конвенционалната царевица. И стърчат от стъблата, високо над земята, са въздушни корени, червени издатини, наподобяващи пръст, покрити в тиня.

Но въпреки тази пришълка, подобна на извънземни, този вид царевица - местен за района на Сиера Микс в Оахака, Мексико, където местните жители отдавна го отглеждат и ядат - е забележителна по друга причина. Това е единствената царевица, за която учените знаят, че може да приема азот директно от въздуха и да го използва за отглеждане.

Азотът е съществено хранително вещество и способността на основната култура да използва атмосферен азот би променила света, намалявайки азотното замърсяване, което се превърна в един от най-големите екологични проблеми, засягащи земното кълбо. [Реалността на изменението на климата: 10 мита разрушени]

Какво е фиксирането на азот?

Всички живи организми се нуждаят от азот. Необходими са например за изграждането на протеините, които позволяват на организмите да функционират и да се развиват. Но въпреки че атмосферата е 78 процента азот, тя е извън обсега на животните и повечето растения. Това е така, защото азотът във нашия въздух се състои от два азотни атома, плътно свързани помежду си и това изисква много енергия, за да се разруши, каза Алън Бенет, растителен биолог от Калифорнийския университет, Дейвис, който помогна за анализа на фиксиращата азот царевица,

Сред културите само бобовите растения, като соя, боб и люцерна, имат достъп до този азот - и то само с помощта на бактерии. Микробите използват ензим, за да преобразуват - или "поправят" - атмосферния азот в използваема форма, съединения като амоняк (азотна молекула, свързана с три молекули водород) или нитрат (азот, свързан с три кислородни молекули), каза Бенет.

Повечето основни култури, като царевица, пшеница и ориз, не могат, според Р. Форд Денисън, еколог по културите в Университета в Минесота.

Защо има замърсяване с азот?

Тъй като културите не могат да превърнат азота във въздуха във форма, която могат да използват, фермерите трябва да осигурят фиксиран азот за тях под формата на тор. В началото на 20 век германският учен Фриц Хабер разработва това, което е известно като процеса Хабер-Бош за превръщане на атмосферния азот в амоняк - основата на синтетичния тор, който подхранва почти половината свят. "Без способността да произвеждаме синтетичен тор, ние няма да можем да произвеждаме достатъчно храна за сегашното население", каза Бенет.

Проблемът е, че на фермерите е трудно да преценят точно колко торове са необходими, което води до прекомерна употреба и отпадъци. Около 57 процента от азота в тора в крайна сметка замърсяват околната среда, каза Син Джан, природозащитник от Центъра за екологични науки на Университета в Мериленд.

Този приток разстройва естествения азотен цикъл на Земята. Обикновено азотът се рециклира обратно в почвата. Азотът в растенията например е в използваема форма, така че когато изпуснат листа, семена или просто умират, азотът се връща в почвата, за да могат да се използват други растения. Животните също връщат използваемия азот обратно в почвата чрез урина и изпражнения. „Ключовото е, че никой не е взимал азот далеч“, заяви Денисън пред WordsSideKick.com.

Когато културите се доставят по целия свят, азотът не се рециклира - принуждава фермерите да го допълват с тор.

Каква е голямата работа?

В анализ от 2009 г. в списанието Nature на основните екологични проблеми в света изследователите откриха, че замърсяването с азот вече е преминало точката, в която може да доведе до пагубни последици. Единствените два други проблема, при които планетата е превишила такъв праг, са изменението на климата и загубата на биоразнообразие, сочи анализът.

В САЩ например излишъкът от азот от торове се озовава в реки и водни пътища, оттичащи се в Мексиканския залив. Дефиле на водорасли върху азота, разпространява се като цъфти водорасли. Но когато водораслите умират, бактериите, които причиняват разлагане, изхвърлят целия кислород във водата, създавайки така наречените мъртви зони, които убиват морския живот. Националната асоциация за океански и атмосферни влияния прецени, че мъртвата зона в Мексиканския залив обхваща зона с размерите на Ню Джърси.

Нитратите също могат да проникнат във водоснабдяването при токсични нива. Някои азот могат да се отделят във въздуха като азотен оксид (две азотни молекули, свързани с кислородна молекула), което изчерпва озоновия слой и е парников газ, който причинява глобално затопляне, заяви Джанг.

Самото производство на тор също е енергоемък процес, който произвежда парникови газове. Торът е скъп и разхищаването му може да струва милиарди долари в световен мащаб, според Дейвид Цилберман, земеделски икономист от Калифорнийския университет в Бъркли.

С прогноза на САЩ, че населението ще достигне близо 10 милиарда до 2050 г., търсенето на храна - и азот - само ще се засили.

Може ли тази млечна царевица да дойде на помощ?

Слузта на гигантската мексиканска царевица на Сиера Микс, която учените описаха в ново проучване, публикувано в PLOS Biology на 7 август, храни общност от бактерии, които фиксират азота във въздуха. Въпреки че тази царевица, покрита със слуз, вълнува някои учени, тя вероятно няма да реши нищо веднага. "Тази царевица разбира се е много продуктивна за общността, в която се отглежда, но не е пряко приложима за конвенционалните системи за производство на царевица", каза Бенет. За едно отлежаването му отнема осем месеца - много по-дълго от три месеца на конвенционалната царевица.

Изследователите измерили, че царевицата фиксира от 29 процента до 82 процента от собствения си азот. Но тази сума е незначителна в сравнение с това, което фермерите изискват за своите ниви, каза Денисън.

И все пак, изучаването му може да помогне на изследователите да инженерират или размножат азотфиксираща царевица - сама по себе си или с помощта на бактерии - които могат да изхранват света. Въпреки това предизвикателствата са огромни, каза Денисън.

За да фиксират азота, бактериите се нуждаят от много енергия, която изисква кислород. Но кислородът разгражда ензима, на който разчитат микробите за фиксиране на азот. Бобовите растения решават проблема, като настаняват бактериите вътре в възли в корените, където растението може да контролира колко кислород получават микробите. Да се ​​разработи или развие тази способност в царевицата е огромно предизвикателство. "Не виждам никаква перспектива това да се случи през живота ми", каза Денисън.

Бенет е много по-сангвинен. Биотехнологичните компании, селскостопанските корпорации, стартиращите фирми и дори фондацията Гейтс вложиха ресурси в разработването на азотфиксиращи култури. "Доста съм уверен, че всички тези подходи ще се сближат по някакъв начин в рамките на пет или 10 години", каза той. "Вероятно ще наблюдаваме значително ниво на фиксиране на азот при конвенционални царевични култури."

Ако подобна технология се сбъдне и работи и за други култури, ползите ще са огромни. По-бедните земеделски производители, които не могат да си позволят торове, като тези в Южна Африка, ще могат да увеличат добивите си в размер на 2,5 милиарда до 7,2 милиарда долара, заяви Зилберман. В най-оптимистичния случай, според него, пълното приемане може да доведе до 17 милиарда до 70 милиарда долара икономия на разходи в световен мащаб.

"Тази технология ще бъде революционна", каза той. "Ще бъде добре за земеделските производители, ще бъде добро за потребителите и ще бъде добро за околната среда."

Междувременно фермерите могат да приемат стратегии за доставка на торове само когато и където това е наистина необходимо. Като част от това, което се нарича прецизно земеделие, новите технологии като сензори и дронове помагат на фермерите да бъдат по-ефективни, заяви Джан.

Първоначално публикувано на Наука на живо.


Видео Добавка: The Great Gildersleeve: Birthday Tea for Marjorie / A Job for Bronco / Jolly Boys Band.




Изследване


Най-Големите Черни Дупки Във Вселената, Образувани В Моментално - След Това Спрени
Най-Големите Черни Дупки Във Вселената, Образувани В Моментално - След Това Спрени

Снежни
Снежни "Вени" На Сибир, Пленени В Призрачен Образ От Космоса

Наука Новини


Каква Е Разликата Между Обратните Машини И Скенерите За Милиметрови Вълни?
Каква Е Разликата Между Обратните Машини И Скенерите За Милиметрови Вълни?

Как Работи Отпечатъкът
Как Работи Отпечатъкът

Положителното Мислене Може Да Доведе До По-Здравословно Поведение
Положителното Мислене Може Да Доведе До По-Здравословно Поведение

Брррр! Защо Е Толкова $ #% *! Студ
Брррр! Защо Е Толкова $ #% *! Студ

Невероятна Технология: Как Да Надникнете Във Вулкан (Безопасно)
Невероятна Технология: Как Да Надникнете Във Вулкан (Безопасно)


BG.WordsSideKick.com
Всички Права Запазени!
Възпроизвеждането На Използваните Материали Оставя Само Prostanovkoy Активна Връзка Към Сайта BG.WordsSideKick.com

© 2005–2020 BG.WordsSideKick.com