大气CO2浓度升高对生物的生理生态影响祥解

大气CO2浓度升高对昆虫的影响
CO2浓度增加，将有利于植物尤其是C3植物(如小 麦、水稻、大豆、棉花等)光合作用与生产力的提 高；同时，也将改变植物化学物质的组成，增加 组织中的C／N比，影响以之为食的植食性昆虫生 长发育。 不同食性昆虫对CO2浓度增加的响应不同 (1)食韧皮部昆虫种群随CO2浓度的增加而增加 (2)取食全细胞昆虫种群随CO2浓度升高而上升 (3)食籽昆虫种群不受CO2浓度变化的影响 (4)取食木质部昆虫生长发育延迟但繁殖不受影响
CO2浓度升高对植物光合作用机理的影响
我们认为，大气CO2浓度升高可从两个方面影响 光合速率，一个是浓度效应，另一个是结构效应 。这就是说，大气CO2浓度升高增加的光合速率 （△P）由两个部分组成，一个为底物浓度效应所 增加部分（△Pc），另一个为光系统结构改变所增 加部分（△Pst），即：△P=△Pc+△Pst △Pc的大小随外界瞬间CO2浓度的改变而改变，其 潜在大小主要决定于RuBP或Rubisco的状态。 △Pst的大小不受外界瞬间CO2浓度变化的影响， 它是植物对高浓度CO2在结构上适应后，改善了 光和能量转换和电子传递效率的结果。
光合速率已 经达到原来 的两倍
莴苣的光 合速率变 化不是非 常明显
CO2浓度升高对植物光合作用机理的影响
通过对饱和光照条件下光合CO2同化率的实 验发现植物在高CO2浓度下产生的高光合速 率，不仅仅是因为大气CO2浓度增加使叶绿 体内CO2分压增高，提高了CO2对Rubisco 竞争力而使光合速率增加，同时也是因为 在高浓度CO2条件下，植物光系统结构发生 了改变，从而改变光和能量转换效率或电 子传递途经，使得光合速率增加。
CO2浓度升高对动植物关系的影响
CO2浓度升高对咀嚼式口器昆虫的影响
高浓度CO2条件下生长的植物对咀嚼式口器昆虫 的影响尚未得到一致结论。但多数研究认为，咀 嚼式口器昆虫为了获得足够的氮素营养而增加取 食，但这些昆虫的生长率、繁殖和生存力有下降 的趋势。如有研究报道，增加CO2浓度促使鳞翅 目昆虫和蝗虫取食增加，但昆虫的生长发育减缓 ，鳞翅目幼虫死亡率提高。
CO2浓度升高对植物根系的影响
CO2浓度升高对根系分枝产生一定的影响，从而 改变根的结构和根系从土壤中获取水分和营养物 质的能力。 例如在高CO2浓度下，小麦和高粱的根系分枝有 不同程度的增加；大豆根系中有更长的次生侧根 ，使植物具有更好的穿透力，并且更加充分地利 用土壤中的水分和营养物质；Cruz等的研究表明 ，高浓度CO2使长豆角幼苗拥有更多的侧根并生 长出短而浓密的根(高分枝)。还有人认为根分枝 的增加可能使整个根系统获取资源的能力增加， 这主要是根系长度密度增加的结果，但是根系获 取资源的效率可能降低。
大气CO2浓度升高对生物的生理生态影响
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对昆虫的影响 对植物光合作用机理的影响 对植物根系的影响 对动植物关系的影响
大气CO2浓度升高对昆虫的影响 大量的研究表明，CO2浓度增加将改变寄主植物
组织中化学成分CO2浓度升高不但影响植物的生 长发育，而且还改变植物体内的化学成分的组成 与含量，从而间接地影响到植食性昆虫，并进而 通过食物链影响到以之为食的天敌。 CO2浓度增加将改变寄主植物组织中化学成分的 含量和组成。这些营养成分和化学组成通过食物 链而间接作用于植食性害虫和天敌，其作用的机 理主要包括以下3种假说： (1)营养补偿假说 (2)毒素假说 (3)碳氮营养平衡假说
大气CO2浓度升高对昆虫的影响
CO2浓度升高对植物光合作用机理的影响
已有研究表明，一定范围内大气CO2浓度升 高与植物光合CO2同化速率呈正相关。一般 认为，光合速率增加主要是因为叶绿体内 CO2分压增加，增加了对Rubisco竞争力所 致，即所谓底物浓度效应。
CO2浓度升高对植物光合作用机理的影响
CO2浓度升高对动植物关系的影响
大量研究表明，高浓度CO2对植物生理生化 活动有显著的影响，植物营养物质的变化 对植食性昆虫亦产生不同程度的影响，高 浓度CO2条件对咀嚼式口器昆虫的取食、生 长发育和生殖有不同程度的不良影响，昆 虫为了获得足够的氮素营养而增加取食强 度和时间，从而更易于受到天敌的攻击， 这些昆虫的生长率、繁殖和生存率有下降 的趋势；而对刺吸韧皮部汁液的昆虫来说 ，多引起种群数量增加或无显著影响。
大气CO2浓度升高还将引起温室效应，导致气候 变暖，降雨分布不均，灾害性天气出现频次增加 等一系列变化。这些变化势必作用于农田生态系 统，改变系统中生物群落的组成、结构、功能， 使生物(尤其是昆虫)的分布区扩大、发生世代增 多，生物学和生态学特性改变等。 温度直接影响昆虫的发育、存活、分布以及丰富 度，尤其是昆虫的越冬存活。已有证据证明，随 着全球气候变暖，昆虫有向高纬度、高海拔的地 区扩散、蔓延之势。此外，在全球变暖的情况下 ，外来种的入侵可能会对当地脆弱的农业生态系 统产生影响，当地作物组成和布局发生变化也会 改变当地生态系统对于CO2的吸收和释放能力。
CO2浓度升高对植物根系的影响
CO2浓度升高对根直径的影响涉及细胞分裂机制 。树冠暴露于升高的CO2中会刺激根系直径的变 化。研究表明，在CO2浓度升高条件下，根毛区 根系直径增大27％，根中柱直径增大23％。 另外CO2浓度升高和土壤深度的共同作用对活根 平均直径也有很大的影响。回归分析显示，活根 的直径随土壤深度和CO2浓度而增加，但CO2浓 度升高仅对土壤最浅层活根直径的影响较大，还 没有发现CO2浓度升高对死根的平均直径有恒定 的影响。
CO2浓度升高对植物根系的影响
植物长期生长在CO2浓度不断升高的环境中，其 结构和功能都将受到影响，这种影响不仅表现在 植物的地上部分，同时也表现在植物的地下部分( 根系)，尤其是细根的长度、直径、产量、周转以 及根与枝的分配模式等方面。植物根系结构和功 能的改变影响植物地上部分和生态系统物质循环 中的碳动态及土壤中碳库的变化。目前有关大气 CO2浓度升高对根系பைடு நூலகம்态影响的研究报道主要包 括大气CO2浓度升高对根系结构(直径、分枝、长 度、数量等)和根系生理(周转率、产量、碳分配 模式等)的影响2个方面。