Są plusy…
Ponieważ stężenie dwutlenku węgla (CO2) w atmosferze Ziemi nadal rośnie, zrozumienie wpływu tego zjawiska na produkcję żywności ma kluczowe znaczenie. Naukowcy z chińskiego National Nanfan Research Institute of Chinese Academy of Agricultural Sciences (CAAS) w Sanya przeanalizowali możliwe skutki zwiększonego poziomu CO2.
Jak przypominają, większość roślin wykorzystuje proces fostosyntezy znany jako C3. Dotyczy to w szczególności roślin uprawnych, z których tylko trzy – kukurydza, pszenica i ryż – dostarczają mieszkańcom Ziemi 60 proc. kalorii i białek pochodzenia roślinnego (według Ecyclopedia Britannica).
Z jednej strony, jak zauważają naukowcy, podwyższony poziom dwutlenku węgla może mieć pewne pozytywne skutki dla roślin: ułatwi fotosyntezę, co doprowadzi do zwiększenia plonu suchej masy i produkcji ziarna. W przypadku roślin strączkowych wzrośnie wiązanie azotu (N2), co jest korzystne, gdyż zmniejsza zależność upraw od nawozów sztucznych. Może też wzrosnąć efektywność wykorzystania wody przez rośliny dzięki zmniejszeniu transpiracji.
Rolki
… i są minusy
Autorzy publikacji (DOI: 10.1016/j.eng.2024.12.018) podkreślają jednak również liczne negatywne konsekwencje. Podwyższony poziom CO2 zmniejsza zawartość azotu w gatunkach uprawnych i drzewach, prowadzących fotosyntezę typu C3. Zmniejszenie poziomu azotu wpływa na syntezę białek i aminokwasów w roślinach. Na przykład zawartość białka w ziarnach pszenicy zmniejsza się o 7,4 proc. przy podwyższonym stężeniu CO2. Podobnie spada zawartość aminokwasów w różnych organach roślin.
Zmianie ulega również zawartość składników mineralnych w ziarnach. W ryżu i kukurydzy stężenia fosforu, siarki, żelaza, cynku, miedzi i manganu zmniejszają się przy wysokim stężeniu CO2. Ogólnie przewiduje się, że stężenia składników mineralnych w roślinach C3 spadnie o 8 proc., podczas gdy całkowita zawartość węglowodanów niestrukturalnych wzrośnie.
Takie zmiany w składzie upraw stanowią poważne zagrożenie dla globalnego bezpieczeństwa żywnościowego. Spadek zawartości białka, aminokwasów i składników mineralnych może doprowadzić do podwojenia niedożywienia białkowo-kalorycznego i niedoboru mikroelementów, szczególnie w regionach takich, jak Afryka, gdzie gleby są ubogie w składniki odżywcze. Ponadto wzrost zawartości węglowodanów niestrukturalnych w uprawach zbóż może zwiększyć częstość występowania cukrzycy z powodu diet bogatych w skrobię.
Jak temu zaradzić?
Aby złagodzić te negatywne skutki, naukowcy sugerują kilka strategii. Wybór genotypów upraw o lepszych cechach do programów hodowlanych może pomóc złagodzić niedobór składników odżywczych. Sadzenie większej liczby drzew, zwłaszcza gatunków C3, wiążących azot (N2), może wiązać dwutlenek węgla i poprawiać żyzność gleby. Przejście na dietę opartą na roślinach strączkowych może zmniejszyć emisję metanu przez zwierzęta gospodarskie, przy okazji wykorzystując zdolność roślin strączkowych do wiązania azotu z powietrza dla wytwarzania białek i użyźniania gleby.
Autorzy publikacji mówią o potrzebie dalszych badań, które powinny skupić się na fizjologicznych i molekularnych reakcjach roślin C3 na podwyższony poziom dwutlenku węgla, analizować metabolity zaangażowane we wzrost roślin w takich warunkach i oceniać skutki ekologiczne. Natomiast zastosowanie sztucznej inteligencji w hodowli roślin może pomóc w opracowaniu odmian upraw bardziej odpornych na zmiany klimatyczne i o lepszej jakości odżywczej.
Źródło: PAP, Paweł Wernicki
