О том, что повышение уровня CO2 в атмосфере Земли влияет на продовольствие косвенно, известно: меняется климат – жара, засуха, ливни, штормы. Возникают новые условия произрастания в регионах, меняются экономики стран. Плюс волатильность цен на еду и воду и климатические беженцы. Однако как СО2 влияет на химические процессы, идущие в растениях, и как это меняет их состав и урожайность – до сих пор оставалось под вопросом.
Группа исследователей из Leiden University (Нидерланды) изучила массив данных о съедобных частях растений, включающий 5 324 записи по 29 524 парам наблюдений. Это 43 сельскохозяйственные культуры и 32 питательных вещества, находящихся в растениях. В частности, речь идет о пшенице, рисе, сое, горохе, кукурузе, сорго, салате, картофеле, нуте, а также о 30 питательных элементах (среди них - железо, цинк, кальций, фосфор, калий), а также о белке и фитате. Фитат может оказывать позитивное влияние на здоровье (антиоксидантный и противораковый эффекты, растворение кальция в кровеносных сосудах и органах), но также может снижать усвоение минералов, важных для человеческого организма.
Рассматривались три отдельных типа тканей: «подземные» (корни и клубни), «репродуктивные» (зерна/семена, плоды, стручки) и «надземные» (побеги и стебли).
В ходе антропогенной деятельности концентрация углекислого газа в атмосфере увеличилась с ~280 до ~425 частей на миллион, это, по данным ученых, максимальный за последние 3 млн лет скачок. А что же будет при концентрации 550 частей на миллион, то есть того, что будет достигнуто уже к 2065 году при сценарии SSP2-4.5 - «вероятное будущее при текущей и заявленной политике»?
Ученые выявили, что хотя растения растут быстрее в условиях повышенного содержания CO2, содержание в них белка и микроэлементов снижается. При этом более всего падает концентрация цинка.
Средний эффект составляет −3,2 % для всех питательных веществ в совокупности. В нуте снижение концентрации цинка -37,5 %, в соевых бобах увеличение рубидия составляет +31,7 %.
Разные питательные вещества в растениях по-разному реагируют на рост СО2. Так, в одних увеличивается содержание бора (+6,0%), а белка – уменьшается (-4,6%).
Оказалось, что у растений тропиков и субтропиков с ростом СО2 азот и цинк уменьшаются, а бор растет. А это, между тем, важнейшие растения - кукуруза, просо и сорго, обеспечивающие людей важнейшими питательными веществами.
Выяснилось, что наиболее существенно снижение концентрации веществ в подземных частях растений, на втором месте - репродуктивные ткани, на третьем – надземные.
Изменения, происходящие с растениями в открытом грунте, в три раза существеннее, чем то, что наблюдается у растений, выращенных в закрытом грунте. Это дает шанс тепличным хозяйствам, которые могли бы значительно снизить потери сельского хозяйства в целом.
Итак, пища становится более калорийной и менее питательной. Это может привести к тому, что недоедание возникнет даже в тех группах населения, которые ранее его не знали. Продовольственная безопасность – под новой угрозой.
Этих потерь и опасностей можно избежать, если выбросы парниковых газов сократятся.
Исследователи особо отмечают: поведение второстепенных и токсичных веществ в продовольственных культурах, их зависимость от СО2 и динамика остаются неизученными, что являет собой дополнительную угрозу. Здесь, конечно, нужны новые исследования.