Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα του διοξειδίου του άνθρακα
Το διοξείδιο του άνθρακα βοηθά στην ανάπτυξη. Τετραπλάσια αύξηση της περιεκτικότητας σε CO2 - έως και 0,12%.
Τα αποτελέσματα πολλών ετών πειραμάτων έδειξαν: με μια περίσσεια διοξειδίου του άνθρακα, τα φύλλα των δέντρων αρχίζουν να απορροφούν περισσότερο. Αλλά ταυτόχρονα, τα δέντρα δεν το χρησιμοποιούν για την ανάπτυξή τους, αλλά απλά "το οδηγούν μέσα από τον εαυτό τους", τονίζοντας και πάλι μέσα από τις ρίζες. Όταν η περιεκτικότητα του CO2 στο έδαφος είναι μεγαλύτερη από 1,5%, οι ρίζες αρχίζουν να πνίγονται. Όπως αποδείχθηκε, είναι πολύ σημαντικότερο περίσσεια οξυγόνου.
Φωτοσύνθεσηείναι μια διαδικασία που χρησιμοποιείται από τα φυτά, τα φύκια και ορισμένα βακτήρια για να πάρουν ενέργεια από το ηλιακό φως και να τη μετατρέψουν σε οργανικές ουσίες απαραίτητες για τη ζωή τους.
Υπάρχουν δύο τύποι φωτοσυνθετικών διεργασιών:οξυγονική φωτοσύνθεση και ανοξυγονική φωτοσύνθεση. Η ανοξυγονική φωτοσύνθεση είναι μια διαδικασία που συμβαίνει στα βακτήρια. Δεν παράγει οξυγόνο. Η φωτοσύνθεση οξυγόνου είναι πιο κοινή και παρατηρείται σε φυτά, φύκια και κυανοβακτήρια. Κατά τη διάρκεια της οξυγονικής φωτοσύνθεσης, η φωτεινή ενέργεια μεταφέρει ηλεκτρόνια από το νερό (H2O) στο διοξείδιο του άνθρακα (CO2), με αποτέλεσμα το σχηματισμό υδατανθράκων. Κατά τη διάρκεια αυτής της μεταφοράς, το CO2 «μειώνεται» ή κερδίζει ηλεκτρόνια και το νερό «οξειδώνεται» ή χάνει ηλεκτρόνια. Η φωτοσύνθεση παράγει σάκχαρα και οξυγόνο.
Η φωτοσύνθεση προχωρά σε δύο φάσεις. Το πρώτο ονομάζεται φως, το δεύτερο - σκοτεινό. Η ελαφριά φάση της φωτοσύνθεσης σας επιτρέπει να μετατρέπετε απευθείας την ενέργεια φωτός σε χημική ενέργεια λόγω του ηλιακού φωτός. Περίπου 15 δευτερόλεπτα αφού το φυτό απορροφήσει διοξείδιο του άνθρακα, εμφανίζεται μια αντίδραση σκοτεινής σύνθεσης και εμφανίζονται τα πρώτα προϊόντα φωτοσύνθεσης - ζάχαρη: τρίο, πεντόζες, εξόζες και εππτώματα. Από ορισμένες εξόζες σχηματίζονται σακχαρόζη και άμυλο. Εκτός από τους υδατάνθρακες, τα λιπίδια και οι πρωτεΐνες μπορούν επίσης να αναπτυχθούν με δέσμευση στο μόριο του αζώτου.
Η φωτεινή φάση εμφανίζεται στις μεμβράνες των θυλακοειδών του χλωροπλάστη και η σκοτεινή φάση εμφανίζεται στο στρώμα του χλωροπλάστη.
Όμως οι μη αναστρέψιμες διεργασίες που προκαλούνέχουν ήδη ξεκινήσει αυξημένα επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα στον αέρα. Μια μελέτη που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature το 2014 δείχνει ότι το ρύζι που καλλιεργείται σε περιβάλλοντα με υψηλή περιεκτικότητα σε διοξείδιο του άνθρακα περιέχει χαμηλότερες ποσότητες σημαντικών θρεπτικών συστατικών. Οι πιθανές επιπτώσεις στην υγεία είναι σημαντικές, δεδομένου ότι δισεκατομμύρια άνθρωποι σε όλο τον κόσμο δεν λαμβάνουν ήδη αρκετές πρωτεΐνες, βιταμίνες και άλλα θρεπτικά συστατικά από την καθημερινή τους διατροφή.
Ο Δρ Zisk, φυτοφυσιολόγος στο ΥπΤο USDA και οι συνεργάτες του δημιούργησαν πειραματικούς ορυζώνες στην Κίνα και την Ιαπωνία με υψηλές συγκεντρώσεις διοξειδίου του άνθρακα, κάτι που αναμένουν οι επιστήμονες σε 100 χρόνια. Οι ερευνητές εστίασαν στο ρύζι επειδή είναι η κύρια πηγή τροφής για 2 δισεκατομμύρια ανθρώπους παγκοσμίως. Οι 18 ποικιλίες ρυζιού που καλλιεργήθηκαν και συγκομίστηκαν, με λίγες εξαιρέσεις, περιείχαν σημαντικά λιγότερη πρωτεΐνη, σίδηρο και ψευδάργυρο από το ρύζι που καλλιεργείται σήμερα. Όλες οι ποικιλίες είχαν απότομη μείωση στα επίπεδα των βιταμινών Β1, Β2, Β5 και Β9, αλλά περιείχαν περισσότερη βιταμίνη Ε.
Η διαδικασία φωτοσύνθεσης στα φυτά περιλαμβάνειμια σειρά σταδίων και αντιδράσεων που εξαρτώνται από την ηλιακή ενέργεια, το νερό και το διοξείδιο του άνθρακα. Το CO₂ χρησιμεύει ως πηγή άνθρακα, εισέρχεται στη διαδικασία φωτοσύνθεσης σε μια σειρά αντιδράσεων που ονομάζονται βήματα σταθεροποίησης άνθρακα (επίσης γνωστές ως αντιδράσεις σκοτεινής φάσης). Αυτές οι αντιδράσεις ακολουθούν τα στάδια της ενεργειακής μετατροπής (ή των αντιδράσεων φωτός), τα οποία μετατρέπουν την ηλιακή ενέργεια σε χημική ενέργεια με τη μορφή μορίων ATP και NADP, παρέχοντας ενέργεια για την έναρξη σταδίων σταθεροποίησης του άνθρακα.
Το διοξείδιο του άνθρακα εισέρχεται στα περισσότερα φυτά.μέσω των πόρων (stomata) στην επιφάνεια των φύλλων ή των στελεχών. Στη φωτοσύνθεση των φυκών και των κυανοβακτηρίων, το CO2 απορροφάται από το περιβάλλον νερό. Μόλις φτάσει στο φωτοσυνθετικό κύτταρο, το C02 "σταθεροποιείται" με το οργανικό μόριο χρησιμοποιώντας ένα ένζυμο. Σε πολλά φυτικά είδη, αυτή η αρχική αντίδραση καταλύεται από το ένζυμο Rubisco, το πιο άφθονο ένζυμο στον κόσμο.
Σε μια σειρά αντιδράσεων που ονομάζονται κύκλος Calvin,Το μόριο που περιέχει άνθρακα που προκύπτει από αυτή την πρώτη αντίδραση σταθεροποίησης μετατρέπεται σε διάφορες ενώσεις χρησιμοποιώντας ενέργεια από ΑΤΡ και NADP. Τα προϊόντα του κύκλου Calvin περιλαμβάνουν απλή ζάχαρη, η οποία στη συνέχεια μετατρέπεται σε υδατάνθρακες - αυτή είναι η γλυκόζη, η σακχαρόζη και το άμυλο. Χρησιμεύουν ως σημαντικές πηγές ενέργειας για το φυτό. Ο κύκλος αναγεννά επίσης τα μόρια του αντιδραστηρίου πηγής, με τα οποία θα συσχετιστεί περισσότερο διοξείδιο του άνθρακα στο επόμενο στάδιο του κύκλου.
Στους πειραματικούς τομείς εγκαταστάθηκαν σωληνώσεις.που εκπέμπει διοξείδιο του άνθρακα σε μικρούς υπαίθριους χώρους (αντί να ελέγχει απλώς τις καλλιέργειες σε κλειστά θερμοκήπια) για να προσομοιώσουν τις μελλοντικές πραγματικές συνθήκες. Σε φυτά που υπόκεινται στον λεγόμενο κύκλο Calvin, συμπεριλαμβανομένου του ρυζιού και του σιταριού, η αύξηση της συγκέντρωσης διοξειδίου του άνθρακα μπορεί να διεγείρει την παραγωγή περισσότερων υδατανθράκων που επηρεάζουν την περιεκτικότητα σε θρεπτικά συστατικά. Αλλά οι επιστήμονες εξακολουθούν να προσπαθούν να καταλάβουν γιατί ορισμένες ενώσεις, όπως η βιταμίνη Β, εξαρτώνται από τις αλλαγές στον ατμοσφαιρικό αέρα, ενώ άλλες δεν είναι ή γιατί ορισμένες ποικιλίες ρυζιού έχουν μια πιο δραματική μείωση των επιπέδων βιταμίνης Β από άλλες.
Πλευρική γραμμή
Μετά από μια σειρά μελετών στον τομέα αυτό, οι επιστήμονεςθα συμμετέχουν στη δημιουργία γενετικά τροποποιημένων ποικιλιών καλλιεργειών που θα διατηρούν το μεγαλύτερο μέρος της διατροφικής τους αξίας ενόψει των αυξανόμενων συγκεντρώσεων διοξειδίου του άνθρακα. Ωστόσο, μπορεί να είναι εξαιρετικά δύσκολο, δεδομένου ότι όλες οι ποικιλίες ρυζιού που εξετάστηκαν έδειξαν σημαντική μείωση στα επίπεδα βιταμίνης Β, σημειώνει ο Δρ Ζις.
Μια άλλη πιθανή λύση είναι η μείωση της ανθρωπογενούς ρύπανσηςόγκους εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα. Επί του παρόντος, τα επίπεδα ατμοσφαιρικού CO2 κατά μέσο όρο είναι περίπου 410 ppm (περίπου 0,04%), από 350 ppm τη δεκαετία του 1980. Αυτό το μοτίβο οφείλεται κυρίως στην καύση ορυκτών καυσίμων.
Η μέση μείωση της πρωτεΐνης σιτηρών αυξήθηκεσε σύγκριση με τον περιβάλλοντα CO2 για 18 καλλιεργούμενες ορυζώνες με αντίθετο γενετικό υπόβαθρο που καλλιεργείται στην Κίνα και την Ιαπωνία χρησιμοποιώντας την τεχνολογία FACE.
Η μέση μείωση της συγκέντρωσης των ιχνοστοιχείων στοδημητριακών, σίδηρο (Fe) και ψευδαργύρου (Ζη) σε αυξημένες διοξείδιο του άνθρακα γιά 18 καλλιεργούμενα γραμμές ρυζιού αντίθεση γενετικής προέλευσης, καλλιεργούνται στην Κίνα και την Ιαπωνία χρησιμοποιώντας τεχνολογία FACE.
Άχρηστα λαχανικά
Φρούτα και λαχανικά που καλλιεργήθηκαν πριν από δεκαετίες, απόΟι διαβεβαιώσεις των επιστημόνων ήταν πιο πλούσιες σε βιταμίνες και μέταλλα από τις ποικιλίες που τρώμε σήμερα. Η κύρια αιτία αυτής της ανησυχητικής τάσης στη διατροφή μας ήταν η εξάντληση του εδάφους: σύγχρονες επιθετικές μέθοδοι για την επίτευξη μέγιστων οφελών στη γεωργία έχουν οδηγήσει σε μια καταστροφική μείωση της ποσότητας των θρεπτικών ουσιών στο έδαφος. Δυστυχώς, κάθε επόμενη γενιά ταχέως αναπτυσσόμενων, ωραία, ανθεκτικά στα παράσιτα καρότα γίνεται ακόμα λιγότερο χρήσιμη από την προηγούμενη.
Ο Ντόναλντ Ντέιβις και η ομάδα του από το ΤέξαςΤο Πανεπιστήμιο εξέτασε τα στοιχεία διατροφής του USDA για το 1950 και το 1999 για 43 διαφορετικά λαχανικά και φρούτα και βρήκε «πραγματικές μειώσεις» σε πρωτεΐνες, ασβέστιο, φώσφορο, σίδηρο, ριβοφλαβίνη (βιταμίνη Β2) και βιταμίνη C τον τελευταίο μισό αιώνα. Ο Davis αποδίδει αυτή τη μείωση της περιεκτικότητας σε θρεπτικά συστατικά στο γεγονός ότι η σύγχρονη γεωργία στοχεύει στη βελτίωση των ποιοτικών χαρακτηριστικών (μέγεθος, ρυθμός ανάπτυξης, αντοχή στα παράσιτα) της προκύπτουσας καλλιέργειας.
Ένωση Καταναλωτών Βιολογικών Προϊόντωνσυνέκρινε αρκετές μελέτες με παρόμοια αποτελέσματα: μια ανάλυση δεδομένων θρεπτικών συστατικών από το Ινστιτούτο Kushi από το 1975 έως το 1997 διαπίστωσε ότι το μέσο επίπεδο ασβεστίου σε 12 φρέσκα λαχανικά μειώθηκε κατά 27%, τα επίπεδα σιδήρου κατά 37% και τα επίπεδα βιταμίνης Α κατά 21% και το επίπεδο της βιταμίνης C κατά 30%. Και τα στοιχεία θρεπτικών συστατικών από το 1930 έως το 1980, που δημοσιεύτηκαν στο British Food Journal, έδειξαν ότι η μέση περιεκτικότητα σε ασβέστιο 20 λαχανικών μειώθηκε κατά 19%, σίδηρος κατά 22% και κάλιο κατά 14% κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου. Αποδεικνύεται ότι οι σύγχρονοι άνθρωποι πρέπει να τρώνε οκτώ πορτοκάλια την ημέρα για να λάβουν την ίδια ποσότητα βιταμινών Α και C που θα είχαν πάρει οι παππούδες μας από ένα μόνο φρούτο.
Απειλούμενες μέλισσες
Οι επιστήμονες ανησυχούν επίσης από τη μείωση τουεπικονιαστές. Περίπου το 74% όλων των παγκόσμιων παραγόμενων λιπών υπάρχουν σε έλαια από φυτά που εξαρτώνται από την επικονίαση των εντόμων. Αυτά τα φυτά χρησιμεύουν επίσης ως κύριες πηγές λιποδιαλυτών βιταμινών. Από τις υδατοδιαλυτές βιταμίνες, το 98% της βιταμίνης C προέρχεται από επικονιασμένα φυτά, εσπεριδοειδή και άλλα φρούτα και λαχανικά. Αν και το σκορβούτο λόγω ανεπάρκειας C είναι πλέον σπάνιο, ο σημαντικός του ρόλος, μαζί με το E και τη βήτα-καροτίνη, δεν μειώνεται σε καμία περίπτωση στη σύγχρονη πραγματικότητα. Οι υδατοδιαλυτές βιταμίνες του συμπλέγματος Β είναι πλούσιες σε αμυλούχες καλλιέργειες, οι οποίες ευδοκιμούν ανεξάρτητα από την έλλειψη επικονιαστών. Ωστόσο, τα περισσότερα από αυτά τα θρεπτικά συστατικά χάνονται όταν τα δημητριακά ολικής αλέσεως υποβάλλονται σε επεξεργασία σε λευκό ρύζι ή λευκό αλεύρι, για παράδειγμα. Ενώ οι ΗΠΑ έχουν διορθώσει αυτήν την ανεπάρκεια εισάγοντας αλεύρι ολικής αλέσεως, καστανό ρύζι και άλλα μη επεξεργασμένα τρόφιμα, τα 2/3 του παγκόσμιου πληθυσμού δεν έχουν πρόσβαση σε εμπλουτισμένα δημητριακά.
Από τις αρχές της δεκαετίας του 2000, οι μελισσοκόμοι ανέφεραν τεράστιες ποσότητεςθάνατος των μελισσών. Οι μέλισσες ενηλίκων, κατά κανόνα, εξαφανίστηκαν χωρίς ίχνος, χωρίς να επιστρέψουν στις κυψέλες. Οι περιπτώσεις αυτές προσελκύουν την προσοχή του κοινού και οι φήμες για διάφορες αιτίες του φαινομένου κυμαίνονται από την αλλαγή του κλίματος σε ραδιενεργά σήματα από τα κινητά τηλέφωνα και τις γενετικά τροποποιημένες καλλιέργειες.
Μια μεγάλη ερευνητική ομάδα ανακάλυψε: αν και εντοπίστηκε ένας ισραηλινός παράλυτος ιός των μελισσών στις μέλισσες, δεν θα μπορούσε να προκαλέσει μια τέτοια καταστροφική εξαφάνιση. Ο αριθμός των μελισσών μειώνεται ραγδαία τα τελευταία χρόνια. Μερικά από αυτά προστέθηκαν στον κατάλογο των απειλούμενων με εξαφάνιση το 2017 (επτά είδη μελισσών της Χαβάης) και το 2018 (το Bumblebee Bombus affinis).
Κάθε χρόνο, ο αριθμός των μέλισσων μελισσών μειώνεται και ορισμένα είδη βρίσκονται στα πρόθυρα της εξαφάνισης.
Η εντατική χρήση γνωστών παρασιτοκτόνωνως νεονικοτινοειδή (μια σχετικά νέα τάξη εντομοκτόνων που επηρεάζουν το κεντρικό νευρικό σύστημα των εντόμων, οδηγώντας σε παράλυση και θάνατο), διαδραμάτισε σημαντικό ρόλο στη μείωση του πληθυσμού των μελισσών. Όταν οι μέλισσες εκτίθενται σε νεονικοτινοειδή, έχουν ισχυρή επίδραση στο νευρικό σύστημα (κάτι σαν την έκδοση του Αλτσχάιμερ για τα έντομα) και υποφέρουν από σοβαρό αποπροσανατολισμό.
Μαζί με τα φυτοφάρμακα, παράσιτα γνωστά ωςΤα ακάρεα Varrao είναι επίσης υπεύθυνα για τον μαζικό θάνατο των μελισσών. Ο Varrao μπορεί να αναπαραχθεί μόνο στην αποικία των μελισσών. Αυτά τα παράσιτα αίματος επηρεάζουν εξίσου τόσο τους ενήλικες όσο και τις νεαρές μέλισσες. Η ασθένεια που προκαλείται από αυτά τα ακάρεα μπορεί να οδηγήσει τις μέλισσες να χάσουν τα πόδια ή τα φτερά, σιγά-σιγά και οδυνηρά πεθαίνουν.
Τα δημητριακά ολικής αλέσεως είναι ένα σημαντικό φυσικόπηγή βιταμινών Β, ιδιαίτερα φυλλικού οξέος. Η ανάγκη για φολικό οξύ αυξάνεται κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης για την πρόληψη ελαττωμάτων του εμβρυϊκού νευρικού σωλήνα. Περισσότερο από το 70% της βιταμίνης Α και το 98% του καθενός από τα καροτενοειδή, την κρυπτοξανθίνη (προβιταμίνη Α) και το λυκοπένιο βρίσκονται σε καλλιέργειες που γονιμοποιούνται από έντομα. Είναι άγνωστο σε ποιο βαθμό αυτά τα φυτά, συμπεριλαμβανομένων των κόκκινων, πορτοκαλί και κίτρινων λαχανικών και φρούτων, μπορούν να αναπαραχθούν χωρίς επικονίαση, αλλά τα πειράματα έχουν δείξει άμεση αύξηση της απόδοσης κατά 43% λόγω φυσικής επικονίασης. Η βιταμίνη Α είναι ένα από τα πιο απαραίτητα στοιχεία για τον οργανισμό και η έλλειψή της προκαλεί έως και 500 χιλιάδες περιπτώσεις μη αναστρέψιμης τύφλωσης σε παιδιά σε όλο τον κόσμο κάθε χρόνο. Οι δίαιτες πλούσιες σε καροτενοειδή είναι ευεργετικές για άτομα με τάση για καρκίνο. Σε εργαστηριακές δοκιμές, το λυκοπένιο έχει δείξει την ικανότητά του να επιβραδύνει την ανάπτυξη του όγκου. Η περισσότερη βιταμίνη Ε βρίσκεται επίσης σε φυτά που χρειάζονται επικονίαση.
Εξάντληση του εδάφους, ρύπανση του αέρα καιη εξαφάνιση των μελισσών είναι μόνο οι συνέπειες της αναλφαβητικής στάσης της ανθρωπότητας σε ένα μεγάλο αλλά τόσο εύθραυστο και ευάλωτο πλανήτη. Οι άνθρωποι, τα φυτά, τα ζώα, η ξηρά και ο αέρας είναι άρρηκτα συνδεδεμένα και κάθε ανεύθυνο βήμα ενός ατόμου μπορεί να μετατραπεί σε πραγματική τραγωδία για ολόκληρο τον κόσμο. Οι επιστήμονες θα είναι πιθανώς σε θέση να αποκαταστήσουν τη διατροφική αξία των φρούτων, των λαχανικών και των δημητριακών, αλλά δεν είναι η μόνη κατεύθυνση ανάπτυξης του πλανήτη μας. Είναι απαραίτητο να μειωθούν οι εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα, να ανακουφιστεί το φορτίο στο έδαφος και να ληφθεί μέριμνα για τον κόσμο των ζώων, εμποδίζοντας την εξαφάνιση ολόκληρων ειδών.