Plant Responses to ElevatedCO₂

Abstract

Carbon dioxide (CO 2 ) has two unique properties: physically it absorbs in the infra‐red (heat) portion of the spectrum, and plays a role in maintaining global surface temperatures; secondly, it is the source of carbon for plant photosynthesis and growth. Recent, rapid anthropogenic increases in CO 2 have been well‐characterised with respect to climatic change; less recognised is that increase in CO 2 will also impact how plants supply food, energy and carbon to all living things. At present, numerous experiments have documented the response of single leaves or whole plants to elevated CO 2 ; however, it is difficult to scale up or integrate these observations to plant biology in toto . To that end, a greater emphasis on multiple factor experiments for managed and unmanaged systems, in combination with simulative vegetative modelling, could increase our predictive capabilities regarding the impact of elevated CO 2 on plant communities (e.g. agriculture, forestry) of human interest. Key Concepts Direct effects of rising CO 2 on plant biology are an underappreciated aspect of anthropogenic climate change. Differential responses to elevated CO 2 are observed at spatial and temporal levels. Differentiation will affect competition, diversity and plant community demographics. The basis for this differentiation is unclear, but fundamental changes in ecosystem dynamics and evolution are expected. Need to move beyond a reductionist approach and integrate ecosystem responses to elevated CO 2 , in conjunction with appropriate modelling techniques for better forecasting of elevated CO 2 impacts on plant systems (e.g. agricultural responses).

The role of climate change and increasing atmospheric carbon dioxide on weed management: Herbicide efficacy

“…Biochemistry. Rising [CO 2 ] or temperature can increase photosynthesis, alter enzymatic activity and affect pigment production (Barnaby and Ziska, 2012). A number of herbicide sites of action are, in turn, specifically designed to disrupt these biochemical processes.…”

Could recent increases in atmospheric CO2 have acted as a selection factor in Avena fatua populations? A case study of cultivated and wild oat competition

“…However, the degree of stimulation will differ within and between plant species. Increasing [CO 2 ] can alter the concentration and efficacy of ribulose‐bis‐phosphate carboxylase‐oxygenase, as well as stomatal number and aperture with subsequent effects on leaf photosynthesis, respiration and overall growth and fecundity (Barnaby & Ziska, ). The physiological impacts of rising [CO 2 ] may, in turn, influence not only individual plant performance, but also population success and species demographics (Radosevich et al ., ).…”

Parâmetros morfofisiológicos e rendimento de grãos do arroz em condições de incremento do CO2 atmosférico

“…Esses efeitos demonstram a importância e a influência da concentração do CO2 para planta, uma vez que o CO2 atmosférico é substrato para a fotossíntese, processo no qual as plantas transformam a energia luminosa em energia química, sintetizando compostos carbonados, os quais serão utilizados em diversos processos do metabolismo vegetal (Barnaby & Ziska, 2012). Dessa forma, o incremento de CO2 atmosférico, resulta no aumento da taxa fotossintética das folhas, devido à alta concentração de CO2 no sitio ativo da ribulose-1,5-bisfosfato carboxilase oxigenasse (Rubisco).…”

“…Entre as variações climáticas, a concentração de dióxido de carbono (CO2) atmosférico se tornou uma problemática a ser estudado pela comunidade cientifica, devido ao seu constante aumento na concentração atmosférica, nos últimos dois séculos (Barnaby & Ziska, 2012;IPCC, 2014). Os resultados obtidos nas pesquisas têm demonstrado aumento na taxa de crescimento e produtividade das plantas, principalmente como consequência da estimulação da fotossíntese (Barnaby & Ziska, 2012;Misra & Chen, 2015;Liu et al, 2017).…”

“…Entre as variações climáticas, a concentração de dióxido de carbono (CO2) atmosférico se tornou uma problemática a ser estudado pela comunidade cientifica, devido ao seu constante aumento na concentração atmosférica, nos últimos dois séculos (Barnaby & Ziska, 2012;IPCC, 2014). Os resultados obtidos nas pesquisas têm demonstrado aumento na taxa de crescimento e produtividade das plantas, principalmente como consequência da estimulação da fotossíntese (Barnaby & Ziska, 2012;Misra & Chen, 2015;Liu et al, 2017). Estudos desenvolvidos em diversos países, indicam que o incremento na disponibilidade de CO2 confere ganhos significativos de biomassa na cultura do arroz, aumento da produção e alterações na qualidade do grão produzido (Cheng et al, 2009;Zhu et al, 2014;Liu et al, 2017).…”