¿Cuál es (o parte de la) cantidad mínima de dióxido de carbono atmosférico que necesitan las plantas?

Los valores proporcionados en la otra respuesta en realidad están relacionados con los valores mínimos experimentados por las plantas terrestres en el pasado, no con la concentración teórica mínima posible de CO ₂ capaz de mantener la vida vegetal.

Según Gerhart y Ward (2010):

Durante el Último Máximo Glacial (LGM; hace 18 000–20 000 años) y períodos glaciales anteriores, el [CO ₂ ] atmosférico cayó a 180–190 ppm, que se encuentra entre las concentraciones más bajas que ocurrieron durante la evolución de las plantas terrestres.

Entonces, ¿cuál es la mínima concentración teórica posible de CO ₂ capaz de mantener la vida vegetal?

Según el mismo artículo (Gerhart y Ward, 2010), se han realizado varios estudios experimentales centrados en bajas concentraciones de CO ₂ :

A mediados de la década de 1990, se introdujo una fase posterior de tecnología en el Laboratorio de Investigación de Pastizales, Suelos y Agua (Servicio de Investigación Agrícola del USDA) que involucra un sistema de túnel al aire libre, mediante el cual las plantas se cultivan en un continuo de moderno a bajo [CO ₂ ] (Mayeux et al., 1993; Fig. 3b,c). Durante el día, se bombea aire con un [CO ₂ ] conocido a un extremo del túnel donde las plantas experimentan un [CO ₂ ] relativamente alto. Las plantas cerca del final del túnel, por otro lado, experimentan niveles bajos de [CO ₂ ] (similares a los valores glaciales) como resultado de la eliminación fotosintética del CO ₂ del aire a medida que se mueve progresivamente a través del túnel. Por la noche, el flujo de aire se invierte mientras las plantas solo respiran, y esto sirve para igualar [CO₂ ] a lo largo del túnel.

A pesar de que esos estudios no se centran explícitamente en cuál es la concentración mínima posible , aún podemos sacar algunas conclusiones basadas en ellos. Por ejemplo, en la Fig.4 (ibidem):

Como puede ver, esas líneas verticales representan la concentración mínima experimentada en el pasado. Sin embargo, todavía observamos una asimilación de CO ₂ (fotosíntesis) por debajo de esos valores. Lamentablemente, no podemos simplemente obtener el valor donde la línea toca el eje x, porque esos valores son la concentración de CO ₂ intracelular .

Dicho esto, la respuesta depende de otro concepto: punto de compensación de CO ₂ . Para una planta C3, el punto de compensación de dióxido de carbono es de alrededor de 50 ppm (Tolbert, Benker y Beck, 1995).

Por lo tanto, podemos decir que, como estimación aproximada, el valor que desea se encuentra entre 50 ppm y 170 ppm (probablemente más cerca de 170 ppm que de 50 ppm).

Por supuesto, ese valor mínimo posible depende de varios factores, como la especie de planta, el tipo de fotosíntesis (C3, C4, CAM), la temperatura, la humedad, etc.

Fuentes:

• Gerhart, L. y Ward, J. (2010). Respuestas de las plantas al bajo [CO2] del pasado. New Phytologist, 188(3), pp.674-695 .
• Tolbert, N., Benker, C. y Beck, E. (1995). Los puntos de compensación de oxígeno y dióxido de carbono de las plantas C3: posible papel en la regulación del oxígeno atmosférico. Actas de la Academia Nacional de Ciencias, 92(24), pp.11230-11233 .

No hay una respuesta de "qué poco". Cada planta terrestre, dependiendo de su tipo, tiene un mínimo por debajo y un máximo por encima del cual no podría sobrevivir durante un tiempo prolongado en ese nivel. Por lo tanto, no se trata solo de "cuán poco" sino de "qué planta" y "durante cuánto tiempo" hasta que muera, en lugar de simplemente quedarse inactiva o simplemente no crecer. Pero la pregunta no involucra solo al dióxido de carbono, existen otras condiciones (cantidad de luz solar, temperatura, humedad, lluvia anual, calidad del suelo, calidad del aire) que afectan los límites inferior y superior. Deducir alguna respuesta para alguna planta en un sistema cerrado como un tubo en un laboratorio es una cosa. En la naturaleza, las condiciones que conducen a un nivel extremo de dióxido de carbono (como 50 ppmv o 5,

Es bastante irrelevante para la pregunta esta suposición de que hay algún problema en las concentraciones atmosféricas actuales de dióxido de carbono. Problema a qué, cómo y por qué? Sí, los niveles de dióxido de carbono aumentaron en 2017 en alrededor de 2,48 ppmv, a 407,54 ppmv. https://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/global.html También hay una anomalía actual de 0,79 °C junto con ese nivel de 408 ppmv. https://www.ncdc.noaa.gov/cag/global/time-series/globe/land_ocean/12/3/1880-2018Suponiendo algún tipo de relación directa de causa/efecto con las temperaturas planetarias promedio únicamente atribuible a este aumento en los niveles de dióxido de carbono, todavía surge la pregunta, ¿es todo un problema? Sin embargo, tratar de responder eso es otro tema completamente diferente, y también bastante irrelevante para la pregunta de qué tan poco es demasiado poco, ya que está subiendo, no bajando.

Podemos establecer científicamente, mediante la observación y la experimentación, que se están produciendo concentraciones atmosféricas crecientes de dióxido de carbono y que el dióxido de carbono se absorbe y emite en el infrarrojo. También podemos mostrar que la temperatura promedio global muestreada cerca de la superficie y la tendencia son al alza. Sin embargo, al igual que las preguntas sobre qué nivel de dióxido de carbono no es suficiente para las plantas, lo que no podemos observar o experimentar, en los sistemas climáticos planetarios reales de la Tierra, es mantener todo lo demás y ver qué ocurre con una cantidad determinada de uno o más. gases de efecto invernadero superior o inferior a la cantidad actual. Solo podemos experimentar en condiciones no terrestres o modelar escenarios en computadoras. Simulación, dadas otras suposiciones. Esto hace que sea difícil hacer muchas cosas, incluido el cálculo en la atmósfera cuando no hay suficiente dióxido de carbono para las plantas. En gran parte, esto se debe a que no es posible controlar la mayor parte de la hidrosfera, el sol o los muchos otros factores que afectan a las plantas y qué tan bien o mal les va.

Dicho esto, solo hay un período en la historia de la Tierra donde las condiciones son como son ahora, y ese es ahora. En las condiciones existentes, parece poco probable que, independientemente de cuánto o poco calentamiento cause , haya alguna forma de reducir la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera en un período de tiempo realista a algo más bajo de lo que era en 1880 (proxy, hielo núcleos, 282,9 ppmv https://sealevel.info/co2_and_ch4.html )

Una pregunta como "¿a qué nivel de dióxido de carbono en la atmósfera de la Tierra comienzan a morir las plantas?" es engañosa, porque las condiciones requeridas para llegar a 250 (o 200 o 150 o 100 o 50 o 0) en la atmósfera serían la mayoría probablemente requiera una atmósfera que habría perdido gran parte del efecto invernadero para llegar allí. Esencialmente, las plantas (y casi todos los animales que extrañarían comerlas) se verían afectadas por el frío extremo antes de sufrir la inanición por dióxido de carbono.

Aunque la mejor respuesta a este tipo de preguntas se puede encontrar en los indicadores del núcleo de hielo, durante el último millón de años más o menos, la atmósfera no ha estado por debajo de las 180 ppmv https://carboncycle.princeton.edu/research/ atmosférico

En un ambiente de laboratorio controlable, diferentes plantas tienen diferentes niveles de dióxido de carbono en los que no crecerán, se quedarán latentes o morirán. Sin embargo, estas son condiciones creadas, artificiales, antinaturales. En la Tierra, en el sistema que realmente existe, esos niveles de cualquiera de los gases de efecto invernadero parecen inalcanzables en una biosfera en funcionamiento como la que tenemos. Hay demasiadas variables para considerar solo el dióxido de carbono, porque solo se puede experimentar en un sistema cerrado que no se parece a la realidad.

La concentración mínima en PPM para mantener la vida vegetal varía de 185 ppm a 225 ppm. Estamos en 433 ppm en este momento. Antes de este ciclo de la Edad de Hielo que comenzó hace unos 3 1/2 millones de años, la norma PPM estaba entre 900 y 1120 ppm. Como referencia, si alguien está interesado en saber dónde estamos antes de que el hombre causara el calentamiento global, estábamos entre 240 y 250 ppm. Sí, cuando descubrí que el mínimo de vida vegetal era y luego dónde estábamos, también me asusté muchísimo.