Новые предварительные исследования показывают, что сочетание более высокого уровня CO2 в атмосфере и более высоких температур может привести к снижению питательной ценности некоторых продовольственных культур, что имеет серьезные последствия для здоровья и благополучия человека.
Большинство исследований влияния изменения климата на производство продовольствия были сосредоточены на урожайности, но размер урожая мало что значит, если пищевая ценность низкая. «Наша работа выходит за рамки количества и направлена на качество того, что мы едим», - говорит Джиата Угвах Экеле, аспирант Ливерпульского университета имени Джона Мурса, Великобритания.
Текущие последствия изменения климата, как предполагается, будут иметь разрушительные и необратимые последствия для растений по всему миру. Исследования Экеле в первую очередь сосредоточены на изучении того, как питательная ценность продовольственных культур может быть затронута взаимодействующими эффектами повышения уровня CO 2 и повышения температуры, связанными с изменением климата.
«Эти изменения окружающей среды могут повлиять на все: от фотосинтеза и темпов роста до синтеза и хранения питательных веществ в сельскохозяйственных культурах. Крайне важно понимать эти воздействия, потому что мы - то, что мы едим, а растения формируют основу нашей пищевой сети как основные производители экосистемы. Изучая эти взаимодействия, мы можем лучше предсказать, как изменение климата сформирует пищевой ландшафт нашей пищи, и работать над смягчением этих воздействий», - говорит Экеле, чьи исследования сосредоточены на популярных листовых овощах, включая капусту, рукколу и шпинат.
Для этого проекта эти культуры выращиваются в камерах роста с контролируемой средой в Ливерпульском университете Джона Мурса, а уровни CO 2 и температуры изменяются для имитации прогнозируемых будущих климатических сценариев Великобритании. «Фотосинтетические маркеры, такие как флуоресценция хлорофилла и квантовый выход, оцениваются по мере роста культур, а урожайность и биомасса регистрируются во время сбора урожая», - поясняет ученый.
После выращивания растений в условиях изменения климата их питательные качества были проанализированы с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) и рентгенофлуоресцентного профилирования для измерения концентрации сахара, белка, фенолов, флавоноидов, витаминов и антиоксидантов.
Предварительные результаты этого проекта показывают, что только повышенный уровень CO₂ в атмосфере может помочь сельскохозяйственным культурам расти быстрее и крупнее, но, увы, не здоровее. «Через некоторое время в сельскохозяйственных культурах наблюдалось снижение уровня основных минералов, таких как кальций и некоторые антиоксидантные соединения. Эти изменения только усугублялись повышением температуры. Взаимодействие между CO₂ и тепловым стрессом имело сложные последствия - урожай не растет так быстро и большими, а снижение качества питательных веществ усиливается», - говорит Экеле.
Ключевым ранним открытием является то, что разные культуры по-разному реагировали на эти стрессоры изменения климата, причем некоторые виды более интенсивно, чем другие. «Это разнообразие в реакции подчеркивает, что мы не можем делать обобщения по всем культурам. Эта сложность была одновременно увлекательной и сложной и напомнила нам, почему важно изучать несколько стрессоров вместе», - отмечает исследователь.
Этот пищевой дисбаланс имеет серьезные последствия для здоровья человечества. Хотя более высокие уровни CO₂ могут увеличить концентрацию сахаров в культурах, они могут разбавить необходимые белки, минералы и антиоксиданты.
«Этот измененный баланс может способствовать диетам, которые содержат больше калорий, но имеют меньшую пищевую ценность. Повышенное содержание сахара в культурах, особенно фруктах и овощах, может привести к большему риску ожирения и диабета 2 типа, особенно среди населения, которое уже борется с неинфекционными заболеваниями», - рассказывает исследователь.
Зерновые культуры с низким содержанием питательных веществ также могут привести к дефициту жизненно важных белков и витаминов, что ставит под угрозу иммунную систему человека и усугубляет существующие проблемы со здоровьем, особенно в странах с низким или средним уровнем дохода. «Дело не только в том, сколько еды мы выращиваем, но и в том, что находится внутри этой еды и как она поддерживает долгосрочное благополучие человека», - говорит Экеле.
Хотя это исследование моделирует прогнозируемые изменения климата в Великобритании, последствия являются глобальными. «Продовольственные системы на Глобальном Севере уже подвергаются испытаниям из-за меняющихся погодных условий, непредсказуемых вегетационных сезонов и более частых волн тепла. В тропических и субтропических регионах эти системы также борются с перекрывающимися стрессорами, такими как засуха, вредители и деградация почвы, и являются крайне важными для миллионов людей, которые напрямую зависят от сельского хозяйства в плане продовольствия и дохода», - подчеркивает ученый.
Экеле и коллеги открыты для дальнейшего сотрудничества по этому проекту с более широким исследовательским сообществом, включая специалистов в области сельского хозяйства, питания и климатической политики.
«Важно связать науку о растениях с более широкими вопросами благополучия человека. Поскольку климат продолжает меняться, мы должны целостно мыслить о том, какую продовольственную систему мы строим - такую, которая не только производит достаточно еды, но и способствует здоровью, равенству и устойчивости. Еда - это не просто калории; это основа для развития человека и адаптации к климату», заключает ученый.
Источник: Society for Experimental Biology.
На фото - шпинат, руккола и капуста, выращенные в условиях изменения климата. Автор фото: Джиата Угвах Экеле.