إيجابيات وسلبيات ثاني أكسيد الكربون
ثاني أكسيد الكربون يساعد على النمو. زيادة في محتوى ثاني أكسيد الكربون أربعة أضعاف - ما يصل إلى 0.12%
أظهرت نتائج سنوات عديدة من التجارب: مع وجود فائض من ثاني أكسيد الكربون ، تبدأ أوراق الأشجار في امتصاصه أكثر. لكن في الوقت نفسه ، لا تستخدمها الأشجار في تنميتها ، ولكنها ببساطة "تقودها من خلال نفسها" ، وتسليط الضوء عليها مرة أخرى من خلال الجذور. عندما يزيد محتوى ثاني أكسيد الكربون في التربة عن 1.5٪ ، تبدأ الجذور في الاختناق. كما اتضح ، فهي الأكسجين الزائد أكثر أهمية بكثير.
التركيب الضوئيهي عملية تستخدمها النباتات والطحالب وبعض أنواع البكتيريا لأخذ الطاقة من ضوء الشمس وتحويلها إلى مواد عضوية ضرورية لحياتها.
هناك نوعان من عمليات التمثيل الضوئي:التمثيل الضوئي الأكسجين والتمثيل الضوئي غير الأكسجين. التمثيل الضوئي غير المؤكسد هو عملية تحدث في البكتيريا. ولا ينتج الأكسجين. يعد التمثيل الضوئي للأكسجين هو الأكثر شيوعًا ويتم ملاحظته في النباتات والطحالب والبكتيريا الزرقاء. أثناء عملية التمثيل الضوئي الأكسجين، تنقل الطاقة الضوئية الإلكترونات من الماء (H₂O) إلى ثاني أكسيد الكربون (CO₂)، مما يؤدي إلى تكوين الكربوهيدرات. أثناء هذا النقل، "يختزل" ثاني أكسيد الكربون، أو يكتسب إلكترونات، ويتأكسد الماء، أو يفقد إلكترونات. عملية التمثيل الضوئي تنتج السكريات والأكسجين.
تتم عملية التمثيل الضوئي على مرحلتين. الأول يسمى النور ، والثاني - الظلام. تسمح لك المرحلة الضوئية من عملية التمثيل الضوئي بتحويل الطاقة الضوئية مباشرة إلى طاقة كيميائية بسبب أشعة الشمس. بعد حوالي 15 ثانية من امتصاص النبات لثاني أكسيد الكربون ، يحدث تفاعل تخليقي داكن وتظهر أول منتجات عملية التمثيل الضوئي - السكر: الثلاثي ، البنتوز ، hexoses و heptoses. من بعض hexoses ، تتشكل السكروز والنشا. بالإضافة إلى الكربوهيدرات ، يمكن أيضًا تطوير الدهون والبروتينات عن طريق الارتباط بجزيء النيتروجين.
يحدث الطور الضوئي على أغشية الثايلاكويدات في البلاستيدات الخضراء، ويحدث الطور المظلم في سدى البلاستيدات الخضراء.
لكن العمليات التي لا رجعة فيها هي التي تسببوقد بدأت بالفعل زيادة مستويات ثاني أكسيد الكربون في الهواء. أظهرت دراسة نشرت في مجلة Nature عام 2014 أن الأرز المزروع في بيئات عالية ثاني أكسيد الكربون يحتوي على كميات أقل من العناصر الغذائية المهمة. إن الآثار الصحية المحتملة كبيرة، لأن مليارات الأشخاص في جميع أنحاء العالم لا يحصلون بالفعل على ما يكفي من البروتين والفيتامينات والمواد المغذية الأخرى من وجباتهم اليومية.
د.زيسك أخصائي فسيولوجيا النبات بالوزارةأنشأت وزارة الزراعة الأمريكية وزملاؤه حقول أرز تجريبية في الصين واليابان تحتوي على تركيزات مرتفعة من ثاني أكسيد الكربون، وهو ما يتوقعه العلماء بعد 100 عام. وركز الباحثون على الأرز لأنه المصدر الأساسي للغذاء لملياري شخص في جميع أنحاء العالم. كانت أصناف الأرز الثمانية عشر التي تمت زراعتها وحصادها، مع استثناءات قليلة، تحتوي على كمية أقل بكثير من البروتين والحديد والزنك مقارنة بالأرز المزروع اليوم. شهدت جميع الأصناف انخفاضًا حادًا في مستويات الفيتامينات B1 وB2 وB5 وB9، لكنها تحتوي على نسبة أكبر من فيتامين E.
وتشمل عملية التمثيل الضوئي في النباتاتسلسلة من المراحل وردود الفعل التي تعتمد على الطاقة الشمسية والمياه وثاني أكسيد الكربون. يُعد CO₂ مصدرًا للكربون ، حيث يدخل في عملية التمثيل الضوئي في سلسلة من التفاعلات تسمى خطوات تثبيت الكربون (تُعرف أيضًا باسم تفاعلات الطور المظلم). تتبع هذه التفاعلات مراحل تحويل الطاقة (أو تفاعلات الضوء) ، التي تحول الطاقة الشمسية إلى طاقة كيميائية في شكل جزيئات ATP و NADP ، مما يوفر الطاقة لبدء مراحل تثبيت الكربون.
ثاني أكسيد الكربون يدخل في معظم النباتات.من خلال المسام (الثغور) على سطح الأوراق أو السيقان. في عملية التمثيل الضوئي للطحالب والبكتيريا الزرقاء ، يتم امتصاص CO₂ من الماء المحيط. بمجرد دخول الخلية الضوئية ، يكون "ثاني أكسيد الكربون" ثابتًا باستخدام الجزيء العضوي باستخدام إنزيم. في العديد من أنواع النباتات ، يتم تحفيز هذا التفاعل الأولي من خلال الإنزيم Rubisco ، وهو الإنزيم الأكثر وفرة في العالم.
في سلسلة من ردود الفعل تسمى دورة كالفين ،يتم تحويل الجزيء الذي يحتوي على الكربون الناتج عن تفاعل التثبيت الأول هذا إلى مركبات مختلفة باستخدام الطاقة من ATP و NADP. تشمل منتجات دورة كالفين السكر البسيط ، الذي يتم تحويله لاحقًا إلى الكربوهيدرات - وهو الجلوكوز والسكروز والنشا. أنها بمثابة مصادر هامة للطاقة للمصنع. تقوم الدورة أيضًا بتجديد جزيئات كاشف المصدر ، والذي سيتم ربط ثاني أكسيد الكربون به في المرحلة التالية من الدورة.
تم تركيب الأنابيب في المجال التجريبي.التي تنبعث منها ثاني أكسيد الكربون في مناطق صغيرة في الهواء الطلق (بدلاً من مجرد اختبار المحاصيل في البيوت الزجاجية المغلقة) لمحاكاة الظروف في العالم الحقيقي في المستقبل. في النباتات التي تخضع لدورة كالفين ، بما في ذلك الأرز والقمح ، فإن زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون يمكن أن يحفز إنتاج المزيد من الكربوهيدرات التي تؤثر على المحتوى الغذائي. لكن العلماء ما زالوا يحاولون فهم السبب في أن بعض المركبات ، مثل فيتامين ب ، تعتمد على التغيرات في الهواء الجوي ، في حين أن البعض الآخر لا ، أو لماذا بعض أصناف الأرز لديها انخفاض كبير في مستويات فيتامين ب أكثر من غيرها.
incut
بعد سلسلة من الدراسات في هذا المجال ، والعلماءسوف تشارك في إنشاء أنواع المحاصيل المعدلة وراثيا التي سوف تحتفظ بمعظم قيمتها الغذائية في مواجهة زيادة تركيزات ثاني أكسيد الكربون. لكن يمكن أن يكون الأمر صعباً للغاية ، بالنظر إلى أن جميع أصناف الأرز المختبرة أظهرت انخفاضًا كبيرًا في مستويات فيتامين ب ، كما يلاحظ الدكتور زيسك.
الحل الآخر المحتمل هو الحد من التلوث الناتج عن النشاط البشريحجم انبعاثات ثاني أكسيد الكربون. حاليًا، يبلغ متوسط مستويات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي حوالي 410 جزء في المليون (حوالي 0.04%)، مقارنة بـ 350 جزء في المليون في الثمانينيات. ويرجع هذا النمط بشكل رئيسي إلى حرق الوقود الأحفوري.
انخفاض متوسط في بروتين الحبوب مع زيادةمقارنة بـ CO₂ المحيطة بـ 18 خطًا من حقول الأرز المزروعة ذات خلفية وراثية متباينة نمت في الصين واليابان باستخدام تقنية FACE.
متوسط الانخفاض في تركيز العناصر النزرة فيالحبوب والحديد (الحديد) والزنك (الزنك) مع زيادة CO₂ لمدة 18 خطوط الأرز المزروع من أصل وراثي المتناقضة ، نمت في الصين واليابان باستخدام تكنولوجيا FACE.
الخضروات عديمة الفائدة
الفواكه والخضروات نمت منذ عقود ، من قبلكانت تأكيدات العلماء أكثر ثراءً بالفيتامينات والمعادن من الأصناف التي نتناولها حاليًا. السبب الرئيسي لهذا الاتجاه المقلق في نظامنا الغذائي هو استنزاف التربة: لقد أدت الطرق الحديثة العدوانية لتحقيق أقصى قدر من الفوائد في الزراعة إلى انخفاض كارثي في كمية المواد الغذائية في التربة. لسوء الحظ ، يصبح كل جيل تالٍ من الجزر سريعة النمو والمقاومة للآفات أقل فائدة من الجيل السابق.
دونالد ديفيس وفريقه من تكساسقامت الجامعة بفحص بيانات وزارة الزراعة الأمريكية عن التغذية لعامي 1950 و1999 لـ 43 نوعاً مختلفاً من الخضار والفواكه، ووجدت "انخفاضات حقيقية" في البروتين والكالسيوم والفوسفور والحديد والريبوفلافين (فيتامين ب 2) وفيتامين سي خلال نصف القرن الماضي. يعزو ديفيس هذا الانخفاض في المحتوى الغذائي إلى حقيقة أن الزراعة الحديثة تهدف إلى تحسين سمات الجودة (الحجم ومعدل النمو ومقاومة الآفات) للمحصول الناتج.
جمعية المستهلكين العضويةمقارنة عدة دراسات ذات نتائج مماثلة: وجد تحليل لبيانات المغذيات أجراه معهد كوشي في الفترة من 1975 إلى 1997 أن متوسط مستوى الكالسيوم في 12 نوعًا من الخضروات الطازجة انخفض بنسبة 27%، ومستويات الحديد بنسبة 37%، ومستويات فيتامين أ بنسبة 21%، ومستويات الحديد بنسبة 37%، ومستويات فيتامين أ بنسبة 21%. مستوى فيتامين C بنسبة 30%. وأظهرت بيانات المغذيات من عام 1930 إلى عام 1980، المنشورة في مجلة الغذاء البريطانية، أن متوسط محتوى الكالسيوم في 20 نوعًا من الخضروات انخفض بنسبة 19%، والحديد بنسبة 22%، والبوتاسيوم بنسبة 14% خلال تلك الفترة. اتضح أن الأشخاص المعاصرين يحتاجون إلى تناول ثماني برتقالات يوميًا للحصول على نفس الكمية من الفيتامينات A وC التي كان أجدادنا سيحصلون عليها من فاكهة واحدة فقط.
النحل المهددة بالانقراض
ويشعر العلماء بالقلق أيضًا من الانخفاضالملقحات. حوالي 74% من جميع الدهون المنتجة عالميًا موجودة في زيوت النباتات التي تعتمد على التلقيح الحشري. تعمل هذه النباتات أيضًا كمصادر رئيسية للفيتامينات التي تذوب في الدهون. من الفيتامينات القابلة للذوبان في الماء، 98٪ من فيتامين C يأتي من النباتات الملقحة والحمضيات وغيرها من الفواكه والخضروات. على الرغم من أن مرض الاسقربوط الناتج عن نقص C أصبح الآن نادرًا، إلا أن دوره المهم، إلى جانب E وبيتا كاروتين، لم يتضاءل بأي شكل من الأشكال في الواقع الحديث. فيتامينات ب القابلة للذوبان في الماء غنية بمحاصيل الحبوب النشوية، التي تزدهر بغض النظر عن نقص الملقحات. ومع ذلك، يتم فقدان معظم هذه العناصر الغذائية عندما تتم معالجة الحبوب الكاملة وتحويلها إلى أرز أبيض أو دقيق أبيض، على سبيل المثال. وفي حين قامت الولايات المتحدة بتصحيح هذا النقص من خلال إدخال دقيق الحبوب الكاملة والأرز البني وغيرها من الأطعمة غير المكررة، فإن ثلثي سكان العالم لا يستطيعون الوصول إلى الحبوب المدعمة.
منذ أوائل 2000s ، وقد أبلغ النحالين ضخمةموت نحل العسل. النحل البالغ ، كقاعدة عامة ، اختفى بدون أثر ، ولم يعد إلى خلايا النحل. جذبت هذه الحالات انتباه الجمهور ، وتراوحت شائعات عن أسباب مختلفة لهذه الظاهرة من تغير المناخ إلى إشارات مشعة من الهواتف المحمولة والمحاصيل المعدلة وراثيا.
اكتشف فريق بحثي كبير: على الرغم من اكتشاف فيروس نحل إسرائيلي مشلول في النحل ، فإنه لا يمكن أن يسبب هذا الانقراض الكارثي. عدد النحل يتناقص بسرعة في السنوات الأخيرة. تم إضافة بعضها إلى القائمة المهددة بالانقراض في عام 2017 (سبعة أنواع من نحل هاواي) وعام 2018 (Bumblebee Bombus affinis).
في كل عام ، يتناقص عدد نحل التلقيح ، وبعض الأنواع على وشك الانقراض.
الاستخدام المكثف للمبيدات المعروفةكما neonicotinoids (فئة جديدة نسبيا من المبيدات الحشرية التي تؤثر على الجهاز العصبي المركزي للحشرات ، مما يؤدي إلى الشلل والموت) ، لعبت دورا هاما في الحد من السكان النحل. عندما يتعرض النحل للنيونوتينات ، يكون له تأثير قوي على الجهاز العصبي (شيء مثل إصدار الزهايمر للحشرات) ويعاني من اضطراب شديد.
جنبا إلى جنب مع المبيدات الحشرية والطفيليات المعروفة باسمالعث Varrao هي أيضا مسؤولة عن الموت الجماعي للنحل. Varrao يمكن أن تتكاثر فقط في مستعمرة النحل. تؤثر هذه الطفيليات التي تمتص الدم على حد سواء في البالغين والشباب. يمكن أن يسبب المرض الناجم عن هذه العث فقدان النحل للأرجل أو الأجنحة ، ويموت ببطء ومؤلمة.
تعتبر الحبوب الكاملة من المواد الطبيعية المهمةمصدر لفيتامينات ب، وخاصة حمض الفوليك. تزداد الحاجة إلى حمض الفوليك أثناء الحمل لمنع عيوب الأنبوب العصبي للجنين. يوجد أكثر من 70% من فيتامين أ و98% من كل من الكاروتينات والكريبتوكسانثين (بروفيتامين أ) والليكوبين في المحاصيل التي يتم تلقيحها بواسطة الحشرات. ومن غير المعروف إلى أي مدى يمكن لهذه النباتات، بما في ذلك الخضروات والفواكه الحمراء والبرتقالية والصفراء، أن تتكاثر دون تلقيح، لكن التجارب أظهرت زيادة مباشرة في المحصول بنسبة 43% بسبب التلقيح الطبيعي. يعد فيتامين أ أحد أهم العناصر الأساسية للجسم، ويتسبب نقصه في ما يصل إلى 500 ألف حالة عمى لا رجعة فيه لدى الأطفال حول العالم كل عام. تعتبر الأنظمة الغذائية الغنية بالكاروتينات مفيدة للأشخاص المعرضين للإصابة بالسرطان؛ وفي الاختبارات المعملية، أظهر اللايكوبين قدرته على إبطاء نمو الورم. يوجد معظم فيتامين E أيضًا في النباتات التي تتطلب التلقيح.
استنزاف التربة ، تلوث الهواء وإن انقراض النحل هو فقط عواقب الموقف الأمي للإنسانية على كوكب كبير ، لكنه هش للغاية وضعيف. ترتبط ارتباطا وثيقا بين الناس والنباتات والحيوانات والأرض والهواء ، ويمكن أن تتحول كل خطوة غير مسؤولة من شخص إلى مأساة حقيقية للعالم بأسره. من المحتمل أن يكون العلماء قادرين على استعادة القيمة الغذائية للفواكه والخضروات والحبوب ، لكن هذا ليس هو الاتجاه الوحيد لتطور كوكبنا. من الضروري تخفيض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون وتخفيف العبء على التربة والعناية بالعالم الحيواني ، ومنع انقراض الأنواع الكاملة.