生物圈二号内生长在很高CO_2浓度下的几种植物光合能力的变化

摘要

植物对CO_2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_2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^2,植物生长空间12.9×10^(14)m^3。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_2浓度升高很快。1991年6月为500μmol·mol^(-1),到1992年2月即达到2500μmol·mol(-1);1993年2月升至4000μmol·mol^(-1);以后CO_2浓度维持在1000(夏季)～4000μmol·mol^(-1)(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_2浓度里(平均>2200μmol·mol^(-1)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。