Vor- und Nachteile von Kohlendioxid
Kohlendioxid fördert das Wachstum. Erhöhung des CO₂-Gehalts um das Vierfache – bis zu 0,12 %
Die Ergebnisse langjähriger Versuche zeigten: Mit einem Überschuss an Kohlendioxid beginnen die Blätter der Bäume, dieses mehr aufzunehmen. Gleichzeitig nutzen die Bäume es nicht für ihre eigene Entwicklung, sondern „fahren es einfach durch sich selbst“ und heben es erneut durch die Wurzeln hervor. Wenn der CO2-Gehalt im Boden mehr als 1,5% beträgt, beginnen die Wurzeln zu ersticken. Wie sich herausstellte, handelt es sich um viel wichtigeren Sauerstoffüberschuss.
Photosyntheseist ein Prozess, den Pflanzen, Algen und einige Bakterien nutzen, um dem Sonnenlicht Energie zu entziehen und sie in lebensnotwendige organische Substanzen umzuwandeln.
Es gibt zwei Arten von photosynthetischen Prozessen:sauerstoffhaltige Photosynthese und anoxygene Photosynthese. Anoxygene Photosynthese ist ein Prozess, der in Bakterien abläuft. Es produziert keinen Sauerstoff. Die Sauerstoffphotosynthese ist am häufigsten und wird bei Pflanzen, Algen und Cyanobakterien beobachtet. Bei der sauerstoffhaltigen Photosynthese überträgt Lichtenergie Elektronen von Wasser (H₂O) auf Kohlendioxid (CO₂), was zur Bildung von Kohlenhydraten führt. Während dieser Übertragung wird CO₂ „reduziert“ oder gewinnt Elektronen, und Wasser wird „oxidiert“ oder verliert Elektronen. Bei der Photosynthese entstehen Zucker und Sauerstoff.
Die Photosynthese verläuft in zwei Phasen. Der erste heißt das Licht, der zweite - dunkel. Die leichte Phase der Photosynthese ermöglicht direkt Lichtenergie in chemische Energie umzuwandeln durch Sonneneinstrahlung. Etwa 15 Sekunden nach der Absorption des Kohlendioxids Pflanze auftritt dunkle Reaktionssynthese und es sind die ersten Produkte der Photosynthese - Zucker: Trios, Pentosen, Hexosen und Heptosen. Aus bestimmten Hexosen werden Saccharose und Stärke gebildet. Zusätzlich zu Kohlenhydraten, indem sie mit einem Stickstoffmolekül binden können auch entstehen Lipiden und Proteinen.
Die helle Phase kommt auf den Membranen der Thylakoide des Chloroplasten vor, und die dunkle Phase kommt im Stroma des Chloroplasten vor.
Sondern die irreversiblen Prozesse, die dazu führenDer Anstieg des Kohlendioxidgehalts in der Luft hat bereits begonnen. Eine 2014 in der Zeitschrift Nature veröffentlichte Studie zeigt, dass Reis, der in Umgebungen mit hohem Kohlendioxidgehalt angebaut wird, geringere Mengen wichtiger Nährstoffe enthält. Die potenziellen gesundheitlichen Auswirkungen sind erheblich, da Milliarden von Menschen auf der ganzen Welt bereits nicht genügend Proteine, Vitamine und andere Nährstoffe über ihre tägliche Ernährung aufnehmen.
Dr. Zisk, Pflanzenphysiologe im MinisteriumUSDA und seine Kollegen haben in China und Japan experimentelle Reisfelder mit erhöhten Kohlendioxidkonzentrationen angelegt, die Wissenschaftler in 100 Jahren erwarten. Die Forscher konzentrierten sich auf Reis, weil er die Hauptnahrungsquelle für zwei Milliarden Menschen weltweit ist. Die 18 angebauten und geernteten Reissorten enthielten bis auf wenige Ausnahmen deutlich weniger Eiweiß, Eisen und Zink als heute angebauter Reis. Bei allen Sorten war der Gehalt an Vitamin B1, B2, B5 und B9 stark zurückgegangen, sie enthielten jedoch mehr Vitamin E.
Der Prozess der Photosynthese in Pflanzen umfasstEine Reihe von Stadien und Reaktionen, die von Sonnenenergie, Wasser und Kohlendioxid abhängen. CO₂ ist die Kohlenstoffquelle, es tritt in den Prozess der Photosynthese in einer Reihe von Reaktionen, wie Kohlenstoff-Fixierung Schritte bekannt (auch als die Reaktion der Dunkelphase bekannt). Diese Reaktionen folgen den Leistungsumwandlungsstufen (oder Licht-Reaktionen), die Sonnenenergie in chemische Energie in Form von ATP und NADP wandelt, Energie bereitstellt Stadien der Kohlenstoff-Fixierung zu triggern.
Kohlendioxid gelangt in die meisten Pflanzen.durch die Poren (Stomata) auf der Oberfläche von Blättern oder Stielen. Bei der Photosynthese von Algen und Cyanobakterien wird CO₂ aus dem umgebenden Wasser absorbiert. In der Photosynthesezelle wird CO₂ mithilfe eines Enzyms mit dem organischen Molekül „fixiert“. Bei vielen Pflanzenarten wird diese anfängliche Reaktion durch das Enzym Rubisco katalysiert, das weltweit am häufigsten vorkommende Enzym.
In einer Reihe von Reaktionen namens Calvin-Zyklus,Das aus dieser ersten Fixierungsreaktion resultierende kohlenstoffhaltige Molekül wird unter Verwendung von Energie aus ATP und NADP in verschiedene Verbindungen umgewandelt. Zu den Produkten des Calvin-Zyklus gehört einfacher Zucker, der anschließend in Kohlenhydrate umgewandelt wird - das sind Glucose, Saccharose und Stärke. Sie dienen der Pflanze als wichtige Energiequelle. Der Zyklus regeneriert auch die Moleküle des Ausgangsreagens, mit denen in der nächsten Stufe des Zyklus mehr Kohlendioxid assoziiert wird.
Auf dem Versuchsfeld wurden Rohre verlegt.die Kohlendioxid in kleine Freiflächen ausstoßen (anstatt nur Pflanzen in geschlossenen Gewächshäusern zu testen), um zukünftige reale Bedingungen zu simulieren. In Pflanzen, die dem sogenannten Calvin-Zyklus unterliegen, einschließlich Reis und Weizen, kann eine Erhöhung der Kohlendioxidkonzentration die Produktion von mehr Kohlenhydraten anregen, die den Nährstoffgehalt beeinflussen. Die Wissenschaftler versuchen jedoch immer noch zu verstehen, warum einige Verbindungen wie Vitamin B von Veränderungen der Luft abhängig sind, während andere dies nicht tun, oder warum einige Reissorten einen dramatischeren Rückgang des Vitamin B-Spiegels aufweisen als andere.
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Nach einer Reihe von Studien in diesem Bereich, Wissenschaftlerwird sich mit der Schaffung gentechnisch veränderter Pflanzensorten befassen, deren Nährwert trotz steigender Kohlendioxidkonzentrationen größtenteils erhalten bleibt. Aber es kann unglaublich schwierig sein, wenn man bedenkt, dass alle getesteten Reissorten einen signifikanten Rückgang des Vitamin B-Spiegels aufwiesen, bemerkt Dr. Zisk.
Eine andere mögliche Lösung besteht darin, die anthropogene Verschmutzung zu reduzierenMengen an Kohlendioxidemissionen. Derzeit liegt der CO₂-Gehalt in der Atmosphäre im Durchschnitt bei etwa 410 ppm (ungefähr 0,04 %), gegenüber 350 ppm in den 1980er Jahren. Dieses Muster ist hauptsächlich auf die Verbrennung fossiler Brennstoffe zurückzuführen.
Die durchschnittliche Abnahme an Getreideeiweiß nahm mit zuverglichen mit dem umgebenden CO₂ von 18 kultivierten Reisfeldern mit kontrastierendem genetischem Hintergrund, die in China und Japan mithilfe der FACE-Technologie angebaut wurden.
Die durchschnittliche Abnahme der Konzentration von Spurenelementen inGetreide, Eisen (Fe) und Zink (Zn) mit erhöhtem CO₂ für 18 Kulturreislinien unterschiedlicher genetischer Herkunft, die in China und Japan mit der FACE-Technologie angebaut wurden.
Nutzloses Gemüse
Vor Jahrzehnten angebautes Obst und Gemüse vonDie Zusicherungen der Wissenschaftler enthielten mehr Vitamine und Mineralien als die Sorten, die wir derzeit essen. Die Hauptursache für diesen alarmierenden Trend in unserer Ernährung war die Erschöpfung des Bodens: Moderne aggressive Methoden zur Erzielung eines maximalen Nutzens in der Landwirtschaft haben zu einem katastrophalen Rückgang der Nährstoffmenge im Boden geführt. Leider wird jede nachfolgende Generation von schnell wachsenden, schönen, schädlingsresistenten Möhren noch weniger nützlich als die vorherige.
Donald Davis und sein Team aus TexasDie Universität untersuchte USDA-Ernährungsdaten für 1950 und 1999 für 43 verschiedene Gemüse- und Obstsorten und stellte „echte Rückgänge“ bei Protein, Kalzium, Phosphor, Eisen, Riboflavin (Vitamin B2) und Vitamin C im letzten halben Jahrhundert fest. Davis führt diese Verringerung des Nährstoffgehalts auf die Tatsache zurück, dass die moderne Landwirtschaft darauf abzielt, die Qualitätsmerkmale (Größe, Wachstumsrate, Schädlingsresistenz) der resultierenden Kulturpflanzen zu verbessern.
Verband der Bio-Konsumentenverglich mehrere Studien mit ähnlichen Ergebnissen: Eine Analyse der Nährstoffdaten des Kushi-Instituts von 1975 bis 1997 ergab, dass der durchschnittliche Kalziumgehalt in 12 frischen Gemüsesorten um 27 %, der Eisengehalt um 37 % und der Vitamin-A-Gehalt um 21 % sanken der Vitamin-C-Spiegel um 30 %. Und im British Food Journal veröffentlichte Nährstoffdaten von 1930 bis 1980 zeigten, dass der durchschnittliche Kalziumgehalt von 20 Gemüsesorten in diesem Zeitraum um 19 %, Eisen um 22 % und Kalium um 14 % sank. Es stellt sich heraus, dass der moderne Mensch acht Orangen pro Tag essen muss, um die gleiche Menge an Vitamin A und C zu erhalten, die unsere Großeltern mit nur einer Frucht erhalten hätten.
Gefährdete Bienen
Auch Wissenschaftler sind über den Rückgang alarmiertBestäuber. Etwa 74 % aller weltweit produzierten Fette sind in Ölen von Pflanzen enthalten, die auf die Bestäubung durch Insekten angewiesen sind. Diese Pflanzen dienen auch als Hauptquelle für fettlösliche Vitamine. Von den wasserlöslichen Vitaminen stammt Vitamin C zu 98 % aus bestäubten Pflanzen, Zitrusfrüchten und anderen Obst- und Gemüsesorten. Obwohl Skorbut aufgrund von C-Mangel heute selten vorkommt, wird seine wichtige Rolle zusammen mit E und Beta-Carotin in der modernen Realität in keiner Weise geschmälert. Wasserlösliche B-Vitamine sind reich an stärkehaltigen Körnern, die unabhängig von einem Mangel an Bestäubern gedeihen. Allerdings gehen die meisten dieser Nährstoffe verloren, wenn Vollkornprodukte beispielsweise zu weißem Reis oder Weißmehl verarbeitet werden. Während die USA diesen Mangel durch die Einführung von Vollkornmehl, braunem Reis und anderen unraffinierten Lebensmitteln behoben haben, haben zwei Drittel der Weltbevölkerung keinen Zugang zu angereichertem Getreide.
Seit Anfang der 2000er Jahre haben Imker massiv berichtetTod der Honigbienen. Erwachsene Bienen verschwanden in der Regel spurlos und kehrten nicht in die Bienenstöcke zurück. Diese Fälle erregten die Aufmerksamkeit der Öffentlichkeit, und Gerüchte über verschiedene Ursachen des Phänomens reichten vom Klimawandel bis zu radioaktiven Signalen von Mobiltelefonen und gentechnisch veränderten Pflanzen.
Ein großes Forscherteam fand heraus: Obwohl in den Bienen ein israelisches gelähmtes Bienenvirus nachgewiesen wurde, konnte es kein derartiges katastrophales Aussterben verursachen. Die Zahl der Bienen ist in den letzten Jahren stark rückläufig. Einige von ihnen wurden 2017 (sieben Arten hawaiianischer Bienen) und 2018 (der Bumblebee Bombus affinis) in die Liste der gefährdeten Arten aufgenommen.
Jedes Jahr nimmt die Anzahl der bestäubenden Bienen ab, und einige Arten sind vom Aussterben bedroht.
Intensiver Einsatz von Pestiziden bekanntNeonicotinoide (eine relativ neue Klasse von Insektiziden, die das zentrale Nervensystem von Insekten beeinflussen und zu Lähmungen und zum Tod führen) spielten eine wichtige Rolle bei der Verringerung der Bienenpopulation. Wenn Bienen Neonicotinoiden ausgesetzt sind, haben sie eine starke Auswirkung auf das Nervensystem (so etwas wie die Alzheimer-Version für Insekten) und leiden unter starker Orientierungslosigkeit.
Zusammen mit Pestiziden, Parasiten bekannt alsVarrao-Milben sind auch für den Massentod von Bienen verantwortlich. Varrao kann nur in der Bienenkolonie brüten. Diese blutsaugenden Parasiten betreffen sowohl erwachsene als auch junge Bienen. Die durch diese Milben verursachte Krankheit kann dazu führen, dass die Bienen Beine oder Flügel verlieren und langsam und schmerzhaft sterben.
Vollkorngetreide ist ein wichtiger NaturstoffQuelle von B-Vitaminen, insbesondere Folsäure. Der Bedarf an Folsäure steigt während der Schwangerschaft, um fetale Neuralrohrdefekte zu verhindern. Mehr als 70 % des Vitamin A und jeweils 98 % der Carotinoide, Cryptoxanthin (Provitamin A) und Lycopin kommen in Nutzpflanzen vor, die von Insekten bestäubt werden. Es ist nicht bekannt, inwieweit sich diese Pflanzen, darunter rotes, orangefarbenes und gelbes Gemüse und Obst, ohne Bestäubung vermehren können, aber Experimente haben eine direkte Ertragssteigerung von 43 % durch natürliche Bestäubung gezeigt. Vitamin A ist eines der wichtigsten Elemente für den Körper und sein Mangel führt jedes Jahr zu bis zu 500.000 Fällen irreversibler Blindheit bei Kindern auf der ganzen Welt. Eine Ernährung mit hohem Carotinoide-Gehalt ist für Menschen, die anfällig für Krebs sind, von Vorteil; In Labortests hat Lycopin seine Fähigkeit gezeigt, das Tumorwachstum zu verlangsamen. Das meiste Vitamin E kommt auch in Pflanzen vor, die bestäubt werden müssen.
Bodenverarmung, Luftverschmutzung unddas aussterben der bienen ist nur die folge der ungebildeten einstellung der menschheit gegenüber einem großen, aber so zerbrechlichen und verletzlichen planeten. Menschen, Pflanzen, Tiere, Land und Luft sind untrennbar miteinander verbunden, und jeder verantwortungslose Schritt eines Menschen kann zu einer echten Tragödie für die ganze Welt werden. Wissenschaftler werden wahrscheinlich in der Lage sein, den Nährwert von Obst, Gemüse und Getreide wiederherzustellen, aber dies ist nicht die einzige Entwicklungsrichtung unseres Planeten. Es ist notwendig, die Kohlendioxidemissionen zu verringern, die Belastung des Bodens zu verringern und die Tierwelt zu schützen, um das Aussterben ganzer Arten zu verhindern.