Ar Šis Lieknas Kukurūzas Gali „Išspręsti“ Vieną Didžiausių Žemės Taršos Problemų?

{h1}

Azoto fiksacija yra procesas, kurį augalai gamina iš oro deguonimi ir paverčia jį tinkama naudoti forma.

Tikriausiai tai neatrodo kaip kokie matomi kukurūzai. 5 metrų aukštyje jis yra maždaug dvigubai aukštesnis už įprastus kukurūzus. O iš kotelių, aukštai virš žemės, išsikiša oro šaknys, į raudoną pirštą panašios iškyšos, padengtos gleivėmis.

Tačiau nepaisant šio svetimo goo, ši kukurūzų rūšis - vietinė Meksikos Oaxaca miesto Sierra Mixe regione, kur vietiniai gyventojai ilgą laiką jį augina ir valgo - yra nuostabi dėl kitos priežasties. Tai vienintelis kukurūzas, kurį žino mokslininkai ir kuris gali paimti azotą tiesiai iš oro ir panaudoti jį augimui.

Azotas yra pagrindinė maistinė medžiaga, o didelių kultūrų galimybė naudoti atmosferos azotą pakeistų pasaulį, sumažindama azoto taršą, kuri tapo viena didžiausių pasaulio problemų kenčiančiomis aplinkos problemomis. [Klimato pokyčių tikrovė: išmesta 10 mitų]

Kas yra azoto fiksacija?

Visiems gyviems organizmams reikalingas azotas. Tai reikalinga, pavyzdžiui, baltymams, kurie leidžia organizmams veikti ir augti, kurti. Nors atmosferoje 78% azoto, gyvūnams ir daugumai augalų jos nepasiekiamos. Taip yra todėl, kad mūsų ore esantis azotas susideda iš dviejų azoto atomų, glaudžiai sujungtų tarpusavyje, o tam suskaidyti reikia daug energijos, - teigė Daviso Kalifornijos universiteto augalų biologas Alanas Bennettas, padėjęs išanalizuoti azotą fiksuojančius kukurūzus..

Tarp pasėlių tik ankštiniai augalai, tokie kaip sojų pupelės, pupelės ir liucerna, gali patekti į šį azotą - ir tik pasitelkdami bakterijas. Mikrobai naudoja fermentą, norėdami konvertuoti „ar„ fiksuotą “atmosferos azotą į naudojamą formą, junginius, tokius kaip amoniakas (azoto molekulė, sujungta su trimis vandenilio molekulėmis) arba nitratą (azotas, sujungtas su trimis deguonies molekulėmis), - sakė Bennettas.

Pasak Minesotos universiteto augalininkystės ekologo R. Fordo Denisono, dauguma pagrindinių kultūrų, tokių kaip kukurūzai, kviečiai ir ryžiai, negali būti.

Kodėl yra tarša azotu?

Kadangi pasėliai negali paversti ore esančio azoto tokia forma, kokią jie gali naudoti, ūkininkai turi pateikti jiems fiksuotą azotą trąšų pavidalu. XX amžiaus pradžioje vokiečių mokslininkas Fritzas Haberis sukūrė vadinamąjį Haber-Bosch procesą, kad atmosferos azotas būtų paverčiamas amoniaku - sintetinių trąšų, kurios dabar maitina beveik pusę pasaulio, pagrindu. „Jei negalėtume gaminti sintetinių trąšų, mes negalėtume pagaminti pakankamai maisto dabartiniams gyventojams“, - teigė Bennettas.

Problema yra ta, kad ūkininkams sunku tiksliai apskaičiuoti, kiek trąšų reikia, todėl per daug sunaudojama ir švaistoma. Apie 57 procentus azoto, esančių trąšose, užteršia aplinka, sakė Merilando universiteto aplinkos mokslo centro aplinkos mokslininkas Xin Zhang.

Šis antplūdis sutrikdo natūralų Žemės azoto ciklą. Paprastai azotas perdirbamas atgal į dirvožemį. Pvz., Augaluose esantis azotas yra tinkamos naudoti formos, todėl, kai jie numeta lapus, sėklas ar tiesiog žūva, azotas grįžta į dirvą kitiems augalams naudoti. Gyvūnai taip pat per šlapimą ir išmatas į dirvožemį patenka naudingo azoto. „Svarbiausia yra tai, kad niekas azoto neėmė toli“, - „Den Science“ pasakojo „WordsSideKick.com“.

Vežant augalus visame pasaulyje, azotas neperdirbamas - ūkininkai verčiami papildyti jį trąšomis.

Koks tas svarbus reikalas?

2009 m. Analizę žurnale „Gamta apie didžiausias pasaulio aplinkos problemas“ tyrėjai nustatė, kad azoto tarša jau yra peržengusi ribą, kurioje ji gali sukelti niokojančių padarinių. Remiantis analize, vienintelės kitos dvi problemos, kai planeta peržengė tokią ribą, buvo klimato pokyčiai ir biologinės įvairovės nykimas.

Pavyzdžiui, JAV perteklinis azoto kiekis iš trąšų patenka į upes ir vandens kelius, nutekėjus į Meksikos įlanką. Dumbliai yra azoto tarpelis, daugėja dumblių žydėjimo metu. Bet kai dumbliai miršta, skilimą sukeliančios bakterijos sunaikina visą vandenyje esantį deguonį, sudarydamos vadinamąsias negyvas zonas, kurios žudo jūros gyvybes. Nacionalinė vandenynų ir atmosferos asociacija nustatė, kad negyvosios zonos Meksikos įlankoje apims maždaug New Jersey dydžio teritoriją.

Nitratai taip pat gali patekti į vandens tiekimą esant toksiškam lygiui. Kai kurie azoto gali būti išleidžiami į orą kaip azoto oksidas (dvi azoto molekulės, sujungtos su deguonies molekulėmis), kuris ardo ozono sluoksnį ir yra šiltnamio efektą sukeliančios dujos, sukeliančios visuotinį atšilimą, sakė Zhang.

Pats trąšų gaminimas taip pat yra daug energijos reikalaujantis procesas, kurio metu išsiskiria šiltnamio efektą sukeliančios dujos. Pasak Berklio Kalifornijos universiteto žemės ūkio ekonomisto Davidui Zilbermanui, trąša yra brangi, o švaistyti gali kainuoti milijardus dolerių visame pasaulyje.

JAV prognozuojant, kad iki 2050 m. Gyventojų skaičius sudarys 10 milijardų, maisto ir azoto poreikis tik sustiprės.

Ar šį liekną kukurūzą galima išgelbėti?

Milžiniški meksikietiški kukurūzai „Sierra Mixe“, kuriuos mokslininkai aprašė naujame tyrime, paskelbtame „PLOS Biology“ rugpjūčio 7 d., Šlakus maitina bakterijų, kurios fiksuoja azotą ore, bendruomenę. Nors šis gleivėmis padengtas kukurūzas kai kuriuos mokslininkus sujaudino, tikriausiai jis nieko neišspręs iš karto. „Šis kukurūzas, be abejo, yra labai produktyvus bendruomenei, kurioje jis auginamas, tačiau jis nėra tiesiogiai pritaikomas įprastoms kukurūzų auginimo sistemoms“, - teigė Bennettas. Vienam subręsta reikia aštuonių mėnesių - daug ilgiau nei trijų mėnesių įprastų kukurūzų.

Tyrėjai išmatavo, kad kukurūzai fiksuoja nuo 29 iki 82 procentų savo paties azoto. Tačiau ši suma yra nereikšminga, palyginti su tuo, ko ūkininkai reikalauja savo laukams, sakė Denisonas.

Vis dėlto jos tyrimas gali padėti mokslininkams inžinieriams sukurti ar auginti azotą fiksuojančius kukurūzus - savarankiškai ar padedant bakterijoms -, kurie gali maitinti pasaulį. Vis dėlto iššūkiai yra didžiuliai, sakė Denisonas.

Azotui fiksuoti bakterijoms reikia daug energijos, o tam reikia deguonies. Bet deguonis skaido fermentą, kuriuo mikrobai remiasi fiksuodami azotą. Ankštiniai išsprendžia problemą laikydami bakterijas šaknų mazgeliuose, kur augalas gali kontroliuoti, kiek deguonies gauna mikrobai. Inžinerija ar šio lavinimo galimybių plėtojimas kukurūzuose yra didžiulis iššūkis. „Nematau jokios perspektyvos, kad tai įvyktų mano gyvenime“, - teigė Denisonas.

Bennettas yra žymiai svajingesnis. Biotechnologijų įmonės, žemės ūkio korporacijos, startuoliai ir net „Gates“ fondas panaudojo išteklius kurdami azotą fiksuojančius augalus. „Aš esu gana įsitikinęs, kad visi šie požiūriai tam tikra prasme suvienodės per penkerius ar 10 metų“, - sakė jis. "Mes greičiausiai pastebėsime didelę azoto fiksaciją įprastose kukurūzų kultūrose."

Jei tokia technologija pasiteisins ir bus tinkama ir kitiems augalams, nauda bus didžiulė. Skurdesni ūkininkai, kurie negali sau leisti trąšų, pavyzdžiui, pietų Afrikoje, galėtų padidinti savo derlių nuo 2,5 iki 7,2 milijardo dolerių, sakė Zilbermanas. Anot jo, optimistiškiausiu atveju, visiškai priėmus, visame pasaulyje galima sutaupyti nuo 17 iki 70 milijardų dolerių.

„Ši technologija bus revoliucinė“, - sakė jis. "Tai bus naudinga ūkininkams, bus naudinga vartotojams ir bus naudinga aplinkai."

Tuo tarpu ūkininkai gali priimti strategijas, kaip trąšas pristatyti tik tada ir ten, kur to tikrai reikia. Kaip dalis tikslaus žemės ūkio, naujos technologijos, tokios kaip jutikliai ir dronai, padeda ūkininkams būti efektyvesniems, sakė Zhang.

Iš pradžių paskelbta Gyvasis mokslas.

Ar Šis Lieknas Kukurūzas Gali „Išspręsti“ Vieną Didžiausių Žemės Taršos Problemų?


Vaizdo Papildas: .




Tyrimas


Žmogus Gauna Pirmąją Protezo Ranką, Kurią Gali Jausti
Žmogus Gauna Pirmąją Protezo Ranką, Kurią Gali Jausti

Kokia Kompiuterių Ateitis?
Kokia Kompiuterių Ateitis?

Mokslas Naujienos


Žemės Drebėjimai Ir Cunamiai: Kaip Jie Veikia
Žemės Drebėjimai Ir Cunamiai: Kaip Jie Veikia

Teisėjai Pirmenybę Teikia Raudonos Spalvos Atletams
Teisėjai Pirmenybę Teikia Raudonos Spalvos Atletams

Žr. Visą Antarktidos Jūros Dugną Su Nauju Žemėlapiu
Žr. Visą Antarktidos Jūros Dugną Su Nauju Žemėlapiu

Giliavandenėms Transporto Priemonėms Skirtas Alvinas Pasidaro Purvinas
Giliavandenėms Transporto Priemonėms Skirtas Alvinas Pasidaro Purvinas

Senovės Biblijos Sodai Vėl Žydi
Senovės Biblijos Sodai Vėl Žydi


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2024 LT.WordsSideKick.com