المواد الغذائية البلاستيكية: لماذا تفقد الحبوب والخضروات والفواكه بسرعة الفيتامينات والعناصر النزرة

إيجابيات وسلبيات ثاني أكسيد الكربون

ثاني أكسيد الكربون يساعد على النمو. تضاعفت الزيادة في محتوى COчет بمقدار أربعة أضعاف إلى 0.12٪

مجموع الهواء - يعزز التمثيل الضوئي فيمرتين ويضيف محصول من أربعة. رفع ما يصل إلى 0.3 ٪ - عشر مرات - يتيح لك جمع من الحقول مرة واحدة ونصف أكثر. زيادة تشبع الهواء مع ثاني أكسيد الكربون إلى العائد 1 ٪ لا يزيد. ومع وجود محتوى CO₂ أعلى من 1.5-2٪ ، يبدأ المحصول في الانخفاض بشكل حاد. في هذه الحالة ، يتوقف التمثيل الضوئي ، لأن نسبة ثاني أكسيد الكربون في الهواء هي بالفعل بحيث لا تسمح له عمومًا بمغادرة السيتوبلازم في الخلايا. تمتص أوراق النباتات في الضوء بمساعدة الكلوروفيل ثاني أكسيد الكربون ، ومعها الماء ، تعالجه إلى مادة عضوية. ولكن في حالة وجود فائض من محطات ثاني أكسيد الكربون ليست قادرة على التعامل مع الفائض. تفرز الجذور نفسها كمية كبيرة من السكريات و CO₂. السكريات التي تغذي بكتيريا جذور الفضاء. وزفير ثاني أكسيد الكربون يصل إلى 40 ٪ من مجموع التربة.

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 الضوئي - هي عملية تستخدمها النباتات والطحالب وبعض البكتيريا للحصول على طاقة أشعة الشمس وتحويلها إلى مواد عضوية ضرورية لنشاطها الحيوي.

هناك نوعان من عمليات التمثيل الضوئي: الأكسجين الضوئي و التمثيل الضوئي غير المؤكسد. التمثيل الضوئي غير المؤكسد عملية تحدث في البكتيريا. عندما يكون الأكسجين لا ينتج. يعد التمثيل الضوئي للأكسجين أكثر شيوعًا ويلاحظ في النباتات والطحالب والبكتيريا الزرقاء. أثناء عملية التمثيل الضوئي للأكسجين ، تقوم الطاقة الضوئية بنقل الإلكترونات من الماء (H₂O) إلى ثاني أكسيد الكربون (CO₂) ، والذي يكون مصحوبًا بتكوين الكربوهيدرات. في هذه الحالة ، يتم "استعادة" نقل ثاني أكسيد الكربون ، أو يحصل على الإلكترونات ، والماء "يتأكسد" ، أو يفقد الإلكترونات. نتيجة لعملية التمثيل الضوئي ، تتشكل 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.

تتدفق المرحلة الضوئية على أغشية ثايلاكويد البلاستيدات الخضراء ، وهي المرحلة المظلمة في سدى البلاستيدات الخضراء.

لكن العمليات التي لا رجعة فيها تسبببدأت بالفعل مستويات مرتفعة من ثاني أكسيد الكربون في الهواء. أظهرت دراسة نشرت في مجلة Nature في عام 2014 أن الأرز المزروع بنسبة عالية من ثاني أكسيد الكربون يحتوي على عدد أقل من العناصر الغذائية الهامة. إن العواقب الصحية المحتملة كبيرة ، بالنظر إلى أن مليارات الناس في جميع أنحاء العالم لا يحصلون على ما يكفي من البروتين والفيتامينات والمواد المغذية الأخرى من نظامهم الغذائي اليومي.

الدكتور Zisk ، فسيولوجي النبات في الوزارةأنشأت الزراعة الأمريكية وزملاؤه حقولًا تجريبية للأرز في الصين واليابان بتركيز عالٍ من ثاني أكسيد الكربون ، وهو ما توقعه العلماء في 100 عام. ركز الباحثون على الأرز ، لأن ملياري شخص في جميع أنحاء العالم لديهم مصدر رئيسي للغذاء. تحتوي أصناف الأرز الـ 18 التي تم زراعتها وحصدها ، مع استثناءات نادرة ، على نسبة أقل بكثير من البروتين والحديد والزنك مقارنة بالأرز الذي يتم زراعته اليوم. في جميع الأصناف ، كان هناك انخفاض حاد في مستوى الفيتامينات B1 و B2 و B5 و B9 ، ولكنها تحتوي على المزيد 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.

حل آخر ممكن هو الحد من صنع الإنسانانبعاثات ثاني أكسيد الكربون. في الوقت الحالي ، يبلغ متوسط ​​مستوى ثاني أكسيد الكربون في الجو حوالي 410 جزء في المليون (حوالي 0.04 ٪) ، مقارنة بـ 350 جزءًا في المليون في الثمانينيات. هذه الصورة هي أساسا بسبب 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 تكساسدرست الجامعات بيانات التغذية من وزارة الزراعة الأمريكية في عامي 1950 و 1999 عن 43 خضروات وفاكهة مختلفة ، ووجدت فيها "انخفاض حقيقي" في البروتين والكالسيوم والفوسفور والحديد والريبوفلافين (فيتامين B2) وفيتامين C على مدار نصف القرن الماضي. يعزو ديفيس هذا الانخفاض في محتوى المغذيات إلى حقيقة أن الزراعة الحديثة تهدف إلى تحسين خصائص الجودة (الحجم ، معدل النمو ، مقاومة الآفات) للمحصول الناتج.

جمعية المستهلك العضويةمقارنة العديد من الدراسات بنتائج مماثلة: أظهر تحليل لبيانات المغذيات من معهد كوشا من 1975 إلى 1997 أن متوسط ​​مستوى الكالسيوم في 12 من الخضروات الطازجة انخفض بنسبة 27 ٪ ، ومستوى الحديد بنسبة 37 ٪ ، ومستوى فيتامين A بنسبة 21 ٪ ، ومستوى فيتامين C - 30 ٪. أظهرت بيانات المغذيات من 1930 إلى 1980 ، التي نشرت في مجلة British Food Journal ، أنه في 20 خضروات انخفض متوسط ​​محتوى الكالسيوم خلال هذا الوقت بنسبة 19 ٪ ، والحديد بنسبة 22 ٪ والبوتاسيوم بنسبة 14 ٪. اتضح أن الأشخاص المعاصرين يحتاجون إلى تناول ثماني برتقال يوميًا للحصول على نفس كمية الفيتامينات A و C ، والتي سيحصل عليها أجدادنا من فاكهة واحدة فقط.

النحل المهددة بالانقراض

العلماء يشعرون بالقلق أيضا من انخفاض فيالملقحات. حوالي 74 ٪ من جميع الدهون المنتجة عالميا موجودة في الزيوت النباتية التي تعتمد على التلقيح الحشرات. هذه النباتات أيضا بمثابة المصادر الرئيسية للفيتامينات قابلة للذوبان في الدهون. من الفيتامينات القابلة للذوبان في الماء ، يتم الحصول على 98 ٪ من فيتامين C من النباتات الملقحة والفواكه الحمضية وغيرها من الفواكه والخضروات. على الرغم من أن الإسقربوط الناجم عن نقص C نادرًا ما يُرى الآن ، إلا أن دوره المهم ، إلى جانب E وبيتا كاروتين ، لا يتضاءل بأي شكل من الأشكال في الواقع المعاصر. الفيتامينات B القابلة للذوبان في الماء غنية بالحبوب النشوية التي تتكاثر بشكل مستقل عن نقص الملقحات. ومع ذلك ، تضيع معظم هذه العناصر الغذائية عندما تتم معالجة الحبوب الكاملة ، على سبيل المثال ، في الأرز الأبيض أو الدقيق الأبيض. بينما قامت الولايات المتحدة بتصحيح هذا النقص من خلال إرسال دقيق الحبوب الكاملة والأرز البني وغيرها من المنتجات غير المكررة إلى الرفوف ، فإن ثلثي سكان العالم لا تتاح لهم فرصة تناول 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.

الحبوب الكاملة الحبوب - الطبيعية الهامةمصدر الفيتامينات ب ، وخاصة حمض الفوليك. تزداد الحاجة إلى حمض الفوليك أثناء الحمل لمنع عيوب الأنبوب العصبي للجنين. تم العثور على أكثر من 70 ٪ من فيتامين (أ) و 98 ٪ من كل من الكاروتينات والكريبتوكسانثين (بروفيتامين A) والليكوبين في الثقافات التي يتم تلقيحها بواسطة الحشرات. من غير المعروف إلى أي مدى يمكن أن تتكاثر هذه النباتات ، بما في ذلك الخضروات والفواكه الحمراء والبرتقالية والصفراء دون تلقيح ، ولكن أظهرت التجارب زيادة مباشرة في المحصول بنسبة 43 ٪ بسبب التلقيح الطبيعي. يعتبر فيتامين (أ) أحد العناصر الأساسية للجسم ، ويسبب نقصه ما يصل إلى 500 ألف حالة من حالات العمى الذي لا رجعة فيه في جميع أنحاء العالم كل عام. الوجبات الغذائية الغنية بالكاروتينات مفيدة للأشخاص المعرضين للسرطان. في الاختبارات المعملية ، أظهر اللايكوبين قدرته على التأثير على تباطؤ نمو الورم. معظم فيتامين (هـ) موجود 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.