Vijay Jayaraj 著 執筆日:2024年9月30日

人類の存在を脅かす危険な汚染物質として描かれてきた二酸化炭素が、少しでも有益であると見なされることがあるだろうか?

残念ながら、二酸化炭素が植物にとってかけがえのない栄養分であり、あらゆる生命にとって必要不可欠であることを示す確立された科学に代わって、非合理的な恐怖心を植え付けられた子供や大人から、そのような疑問が投げかけられることは予想できる。

トウモロコシ(メイズ)は、米、小麦、大豆とともに、世界的な食糧安全保障の基盤であり、人間と家畜の両方に重要な栄養源を提供している。

過去数十年間、産業活動による大気中の二酸化炭素の増加はトウモロコシの収穫量の著しい増加と一致している。

1900年から2024年の間に、米国のトウモロコシの収穫量は1エーカーあたり28ブッシェルから183ブッシェルに増加した。

同じ期間に、大気中の二酸化炭素は295ppm(パーツ・パー・ミリオン)から419ppmに増加した。世界全体では、トウモロコシの収穫量は1961年の29ブッシェル/エーカーから2021年には86ブッシェル/エーカーに増加した。

この現象は単なる偶然ではなく、C4植物であるトウモロコシの生理的特性に深く根ざしている。

トウモロコシのようなC4植物(光合成産物に含まれる炭素原子の数にちなんで名付けられた)は、独自の生化学経路を有しており、高濃度の二酸化炭素と高温下で光合成を特に効率的に行うことができる。

このような植物は、束鞘細胞と呼ばれる特殊な構造物にCO2を集中させるメカニズムを利用している。

また、CO2濃度が高くなるとトウモロコシの水利用効率も向上し、水の供給が限られている場合や干ばつの際に特に有益となる。この効率性は成長率の向上につながり、収穫量の増加も期待できる。

研究者たちは、「将来的にCO2濃度が高い環境下では、現在よりも少ない水でトウモロコシを栽培できるようになるだろう」と述べている。

大気中の二酸化炭素の増加によるトウモロコシの収穫量の増加は、世界中で大きな影響をもたらし、農業ブームを後押しして、さまざまな地域で農家の収入と食糧安全保障を強化した。

米国のようなトウモロコシの生産量が非常に多い国では、輸出収入が増加し、国内経済と世界市場での地位が強化された。

しかし、このCO2濃度上昇による顕著な影響は、トウモロコシのようなC4作物だけに限定されるものではない。小麦、米、ジャガイモ、大豆などのC3植物は、いずれも炭素固定にルビスコと呼ばれる酵素に依存している。

ルビスコの効率は、CO2濃度が高まると大幅に向上する。なぜなら、この酵素が酸素と結合する傾向が弱まるからだ。このプロセスは光呼吸として知られ、生産性を制限する。

その結果、大気中のCO2濃度の上昇は、C4植物ほどではないにしても、多くの場合、C3植物の光合成とバイオマスの蓄積を促進する。

これが、CO2濃度の上昇下で米や小麦の収穫量が最大20~30%増加する理由である。私たちは、ほとんどのC3食糧作物の収穫量増加で、このことを目の当たりにしてきた。

特に、温室栽培(太陽の暖かさを保つために半透明のテント内で実施される農業)では、生育を促進するために、人工的に大気中の2倍以上のCO2濃度を使用することが多い。

大気中のCO2濃度の上昇と作物の収穫高の関係は、ポジティブなものである。そのため、有害な人体CO2排出量に関する恐怖を煽るようなメディアの見出しは無視してよい。

あなた、あなたの家族、そして私たちの社会を支える産業は、日々二酸化炭素を排出することで地球を緑化している。

貧困と闘う人々やその他のすべての人々にとって、食料をより豊富に、より手頃な価格で提供している。