Rostliny zápasí s nedostatkem oxidu uhličitého

Úvod

Tento článek bude výjimečně o rostlinách. Třeba se mi podaří ukázat vám spoustu zajímavého, co jste o rostlinách netušili. Když jsem začal studovat, jak rostliny získávají energii ze světla (fotosyntézu), zjistil jsem toto: Dnešní rostliny tvrdě bojují s nedostatkem oxidu uhličitého (CO₂)!

Když studuji vědu, často nechápu, proč vědci podporují různé aktivity, které odporují vědeckým poznatkům. Často s úžasem zjišťuji, že věda a vědecké poznání tvrdí něco jiného, než vědci a vědecká obec navenek. Jedno takové zjištění stálo i za tímto článkem.

Oxid uhličitý je nezbytný pro život na zemi

Oxid uhličitý (CO₂) je plyn, který je ve vzduchu. Vytvářejí ho lidé i zvířata, vydechujeme oxid uhličitý jako produkt dýchání. Jinak řečeno, oxid uhličitý je naprosto přirozená látka. Také je životně důležitá pro rostliny (a další druhy), které z oxidu uhličitého získávají uhlík, ze kterého vytvářejí cukry (sacharidy). Z cukru rostliny žíjí, a vlastně i zvířata a lidé. Cukry (přesněji sacharidy) jsou základní stavební látka všeho živého a základní zdroj energie pro rostliny, zvířata i lidi.

Ekologové ale vyhlásili tvrdý boj proti oxidu uhličitém, který přejmenovali pro větší emoce jako „skleníkový plyn“. Aktivisté, ekologové, vlády i Evropská unie utrácejí astronomické peníze na „boj proti skleníkovému plynu“. Propalují se obrovské peníze za snížení množství oxidu uhličitého, neboli za „snížení uhlíkové stopy“. Vymýšlejí se drastičtější a drastičtější opatření jak snížit ve vzduchu množství oxidu uhličitého co nejvíce. Všude se dozvídáme z médií, jak oxid uhličitý moc a moc škodí planetě.

A přitom rostliny celého světa, veškerá vegetace bojuje se zoufalým nedostatkem oxidu uhličitého! Potřebovaly by ho několikrát více než je ho dnes ve vzduchu! Biochemické procesy uvnitř rostlin počítají s daleko vyšší koncentrací oxidu uhličitého než je dnes. Současné množství oxidu uhličitého je tak na dolní hraně, aby rostliny vůbec nějak fungovaly! Kdyby se opravdu podařilo významně snížit hladinu oxidu uhličitého („skleníkového plynu“), pak by 95% veškeré vegetace na Zemi hrozilo vymření!

Momentálně je ve vzduchu 0,04 % oxidu uhličitého. Je to žalostně málo. Všichni bijí na poplach, jak strašně moc toho je, a je prý třeba platit astronomické peníze, aby ho bylo méně.

Proč rostliny potřebují více oxidu uhličitého?

Kde je pro rostliny problém? Rostliny nasávají oxid uhličitý (CO₂) z okolí, takže je v okolí rostlin ještě nižší koncentrace než ve vzduchu (rostliny ho ve svém okolí spotřebovávají).

K příjmu oxidu uhličitého (CO₂) dochází u rostlin takto: Skorocukr se šíleným názvem „ribulóza 1,5-bifosfát“ plus oxid uhličitý se spojí. Vznikne chemikálie „3-fosfoglycerát“. Z této látky už umí rostlina vyrábět cukr a všechno co chce. Má to ovšem velký háček: Takto to probíhá za ideálních podmínek, když je dostatek oxidu uhličitého ve vzduchu. Pokud je málo oxidu uhličitého – celá chemická reakce se různě deformuje a křiví. Rostlinu pak stojí moc moc sil a energie to napravovat.

Aby výše uvedená chemická reakce vůbec mohla proběhnout, je třeba enzym (katalyzátor neboli urychlovač). Tím je v tomto případě protein označovaný zkratkou Rubisco. Bez ní fotosyntéza (přeměna světla na energii) nefunguje. Rubisco je asi nejhorší a nejzfušovanější enzym v živé říši vůbec:

1. Rubisco pracuje velice pomalu, což rostlina dohání tím, že ho má obrovské množství. V důsledku toho je 50 % proteinů v listech právě Rubisco. Ba co více, Rubisco je díky tomu nejrozšířenější protein na zemi vůbec.

2. Rubisco dobře pracuje jen za vysoké koncentrace oxidu uhličitého (CO₂). Tehdy dělá co má. Čím je koncentrace oxidu uhličitého nižší, tím více vad v chemické reakci udělá. Namísto „3-fosfoglycerátu“ vyrobí ještě navíc „2-fosfoglycerát“. Rostlině dá mnoho práce a ztratí spousty energie, aby se s tím „2-fosfoglycerátem“ popasovala.

Kdybyste chtěli trochu strašidelných názvů: Rubisco je zkratka za „ribulóza-1,6-bifosfát-karboxyláza/oxygenáza“. To lomítko v názvu v názvu říká, že enzym dělá dvě věci. Buď to dělá (za vysoké koncentrace oxidu uhličitého) správně, to je ta "karboxyláza". A nebo (za nízké koncentrace oxidu uhličitého) to dělá špatně, to je ta "oxygenáza".

Zkrátka to nebudu natahovat. Za současné, pro rostliny zoufale nízké koncentrace oxidu uhličitého („skleníkového plynu“) vzniká mnoho těch špatných reakcí. Rostliny v současnosti vyplýtvají cca polovinu veškeré energie na to, aby je opravily.

Optimální koncentrace oxidu uhličitého (CO₂) pro rostliny je 4 x až 5 x vyšší než je dnes.

Jak to řeší zejména tropické rostliny?

Ještě zoufalejší nedostatek oxidu uhličitého mají tropické rostliny. Slunce tam svítí s velkou intenzitou. To potřebuje mnohem více oxidu uhličitého, aby rostlina využila množství světla, a přeměnila tuto energii na cukr. Současná koncentrace ve vzduchu jim nestačí. Proto se některé rostlinné druhy naučily z nouze si oxid uhličitý koncentrovat:

• „C4 rostliny“ jako je např. kukuřice, to dělají takto: Před chemickou reakci potřebující oxid uhličitý mají součástku "koncentrátor oxidu uhličitého". Rostlina nasává oxid uhličitý (CO₂) jinak – do kyseliny uhličité (H₂CO₃), tedy vlastně do vody s bublinkami, kterou známe a pijeme jako sodovku. Tam se oxid uhličitý zkoncentruje na desetkrát vyšší hodnotu. Těmto rostlinám se říká „C4 rostliny“, protože tvoří látku se 4 uhlíky (= oxalacetát).

• „CAM (tučnolisté) rostliny“ na to šly ještě jinak. Také koncentrují oxid uhličitý, ale jiným způsobem. V noci sají oxid uhličitý co to jde – a ukládají ho do kyseliny jablečné (malátu). Rostlina v noci nasává a nasává oxid uhličitý. Ve dne nepoužívají pro fotosyntézu vzduch, mají zavřené průduchy, a používají uložený oxid uhličitý v kyselině jablečné. Tím dokonce díky zavřeným průduchům neztrácejí v tropech vodu, a mohou žít i v suchých oblastech.

Rostliny, které neumějí koncentrovat oxid uhličitý

Drtivá většina rostlin musí vystačit s oxidem uhličitým přímo ze vzduchu a nedokáží ho koncentrovat. Patří k nim 95 % všech rostlinných druhů. Říkáme jim „C3 rostliny“, protože tvoří látku se 3 uhlíky (= 3-fosfoglycerát).

Tyto rostliny budou ohroženy nebo zcela vymřou, kdyby se Evropské unii a lidstvu podařilo významně snížit obsah oxidu uhličitého („skleníkového plynu“). Je to vlastně černý humor: Ekologové se bojem proti globálnímu oteplování a snížení "uhlíkové stopy" vlastně prakticky snaží zničit 95 % všech rostlin na zemi a udělat ze země měsíční krajinu.

Doby ledové v historii

V historii nastaly situace, kdy koncentrace oxidu uhličitého (CO₂) klesla na ještě nižší hodnotu než je dnes.

Z toho vyplývá pozoruhodná historie dob ledových. Tehdy rostliny spotřebovaly tolik oxidu uhličitého (CO₂) z atmosféry, že nastalo brutální ochlazení. To nakonec zahubilo i samotné rostliny. Například v době karbonu (před 354 milióny lety) došlo kvůli tomu k nejrozsáhlejšímu zalednění v historii země vůbec. Následovalo tak rychlé vymírání, že rostliny zahynuly ve velkém. Zanechaly po sobě atmosféru se 40 % kyslíku a obrovské zásoby uhlí.

Už první existence baktérií (před 3,5 miliardami let), které byly schopné fotosyntézy (přeměny světla na energii) stejně jako rostliny, vedly ke katastrofě. Došlo k obrovskému zvýšení množství kyslíku v atmosféře a vyhynutí velké části života. Vědci tuto událost nazývají „Kyslíková krize“ nebo „Kyslíkový holokaust“.

Bez spotřebovávání kyslíku a zároveň produkce oxidu uhličitého pravidelně rostliny (a jiné fotosyntézy schopné organismy) způsobovaly v historii katastrofy, velká vymírání života a doby ledové.