היתרונות והחסרונות של פחמן דו חמצני
פחמן דו חמצני עוזר לצמיחה. עלייה בתכולת CO₂ פי ארבעה - עד 0.12% מ
התוצאות של שנים רבות של ניסויים הראו: עם עודף של פחמן דו חמצני, עלים של עצים מתחילים לספוג אותו יותר. אבל באותו הזמן, העצים לא להשתמש בו עבור הפיתוח שלהם, אבל פשוט "כונן אותו דרך עצמם", שוב מדגיש את זה דרך השורשים. כאשר התוכן של CO2 בקרקע הוא יותר מ -1.5%, השורשים מתחילים לחנוק. כפי שהתברר, הם הרבה יותר חמצן עודף.
פוטוסינתזההוא תהליך המשמש צמחים, אצות וכמה חיידקים כדי לקחת אנרגיה מאור השמש ולהמירה לחומרים אורגניים הנחוצים לחייהם.
ישנם שני סוגים של תהליכי פוטוסינתזה:פוטוסינתזה חמצן ופוטוסינתזה אנאוקסגנינית. פוטוסינתזה לא חמצן היא תהליך המתרחש בחיידקים. זה לא מייצר חמצן. פוטוסינתזת חמצן שכיחה ביותר והיא נצפית בצמחים, באצות ובציאנובקטריה. במהלך פוטוסינתזה חמצנית, אנרגיית האור מעבירה אלקטרונים ממים (H₂O) לפחמן דו חמצני (CO₂), וכתוצאה מכך היווצרות פחמימות. במהלך העברה זו, CO₂ "מופחת", או צובר אלקטרונים, והמים "מתחמצנים" או מאבדים אלקטרונים. פוטוסינתזה מייצרת סוכרים וחמצן.
הפוטוסינתזה מתקדמת בשני שלבים. הראשון נקרא האור, השני - כהה. השלב הקל של הפוטוסינתזה מאפשר לך להמיר ישירות את אנרגיית האור לאנרגיה כימית עקב אור השמש. כ -15 שניות לאחר הצמח סופג פחמן דו חמצני, מתרחשת תגובת סינתזה כהה והמוצרים הראשונים של הפוטוסינתזה מופיעים - סוכר: טריו, פנטוזות, הקסוסים והפטוזים. של hexoses מסוימים, סוכרוז ועמילן נוצרים. בנוסף לפחמימות, שומנים וחלבונים יכולים להתפתח גם על ידי חיבור למולקולת החנקן.
השלב הבהיר מתרחש על ממברנות התילקואידים של הכלורופלסט, והפאזה הכהה מתרחשת בסטרומה של הכלורופלסט.
אבל התהליכים הבלתי הפיכים שגורמיםרמות מוגברות של פחמן דו חמצני באוויר כבר החלו. מחקר שפורסם בכתב העת Nature בשנת 2014 מראה כי אורז הגדל בסביבות גבוהות של פחמן דו חמצני מכיל כמויות נמוכות יותר של חומרים מזינים חשובים. ההשלכות הבריאותיות הפוטנציאליות גדולות, בהתחשב בכך שמיליארדי אנשים ברחבי העולם כבר לא מקבלים מספיק חלבון, ויטמינים וחומרים מזינים אחרים מהתזונה היומית שלהם.
ד"ר זיסק, פיזיולוג צמחי במשרדUSDA, ועמיתיו יצרו שדות אורז ניסיוניים בסין וביפן עם ריכוז גבוה של פחמן דו חמצני, שמדענים מצפים להם בעוד 100 שנים. החוקרים התמקדו באורז מכיוון שהוא המקור העיקרי למזון עבור 2 מיליארד אנשים ברחבי העולם. 18 זני האורז שגודלו ונקטפו, למעט יוצאים מן הכלל, הכילו פחות חלבון, ברזל ואבץ באופן משמעותי מאשר אורז הגדל כיום. בכל הזנים הייתה ירידה חדה ברמות הוויטמינים B1, B2, B5 ו-B9, אך הם הכילו יותר ויטמין E.
תהליך הפוטוסינתזה בצמחים כוללסדרה של שלבים ותגובות התלויים באנרגיה סולארית, מים ופחמן דו-חמצני. COO משמש כמקור פחמן, הוא נכנס לתהליך של פוטוסינתזה בסדרה של תגובות הנקראות צעדים קיבוע פחמן (הידוע גם בשם תגובות שלב כהה). תגובות אלו עוקבות אחר שלבי המרת האנרגיה (או תגובות אור), הממירות אנרגיה סולארית לאנרגיה כימית בצורה של מולקולות ATP ו- NADP, המספקות אנרגיה להתחלת שלבי קיבוע פחמן.
פחמן דו חמצני נכנס למרבית הצמחים.דרך נקבוביות (stomata) על פני עלים או גבעולים. ב פוטוסינתזה אצות ו cyanobacteria, CO₂ נספג מן המים הסובבים. לאחר התא פוטוסינתטי, CO "הוא" קבוע "עם מולקולה אורגנית באמצעות אנזים. במינים רבים של צמחים, התגובה הראשונית הזו מזרזת על ידי האנזים רוביסקו, האנזים השופע ביותר בעולם.
בסדרה של תגובות בשם מחזור קלווין,המולקולה המכילה פחמן הנובעת מתגובת קיבוע ראשונה זו מומרת לתרכובות שונות באמצעות אנרגיה מ- ATP ו- NADP. מוצרי מחזור קלווין כוללים סוכר פשוט, אשר לאחר מכן מומרים לפחמימות - זהו גלוקוז, סוכרוז ועמילן. הם משמשים מקורות אנרגיה חשובים עבור הצמח. המחזור גם reenerates את המולקולות של מגיב המקור, שבו יותר פחמן דו חמצני יהיה משויך בשלב הבא של המחזור.
צינורות הותקנו בשדה הניסוי.אשר הנפלט דו תחמוצת הפחמן לאזורים פתוחים קטנים (במקום פשוט בדיקות יבולים בחממות סגורות) כדי לדמות את התנאים בעולם האמיתי בעתיד. בצמחים כפופים למחזור שנקרא Calvin, כולל אורז וחיטה, הגדלת ריכוז של פחמן דו חמצני יכול לעורר את הייצור של פחמימות יותר המשפיעים על התוכן התזונתי. אבל מדענים עדיין מנסים להבין מדוע חלק מהתרכובות, כמו ויטמין B, תלויים בשינויים באטמוספירה, בעוד שאחרים לא, או מדוע זני אורז מסוימים יש ירידה דרמטית יותר רמות ויטמין B מאחרים.
הסרגל הצידי
לאחר סדרה של מחקרים בתחום זה, מדעניםיהיה מעורב ביצירת גידולים חקלאיים מהונדסים גנטית אשר ישמרו על רוב הערך התזונתי שלהם מול ריכוזים הולכים וגדלים של פחמן דו חמצני. אבל זה יכול להיות קשה מאוד, בהתחשב בעובדה כי כל זני האורז נבדק הראו ירידה משמעותית ברמות ויטמין B, מציין ד"ר Zisk.
פתרון אפשרי נוסף הוא הפחתת זיהום אנתרופוגניכמויות של פליטת פחמן דו חמצני. נכון לעכשיו, רמות CO₂ באטמוספירה בממוצע סביב 410 ppm (כ-0.04%), עלייה מ-350 ppm בשנות ה-80. דפוס זה נובע בעיקר משריפת דלקים מאובנים.
הירידה הממוצעת בחלבון התבואה גדלהלעומת COO סביב 18 שדות אורז מעובדים של רקע גנטי מנוגד גדל בסין ויפן באמצעות טכנולוגיית FACE.
הירידה הממוצעת בריכוז יסודות קורטדגנים, ברזל (Fe) ואבץ (Zn) עם CO מוגברת עבור 18 קווי אורז מעובדים של מקור גנטי מנוגדים, גדל בסין וביפן באמצעות טכנולוגיית FACE.
ירקות חסרי תועלת
פירות וירקות גדל לפני עשרות שנים, על ידיהבטחות המדענים היו עשירות יותר בויטמינים ומינרלים מאשר הזנים שאנו אוכלים כיום. הגורם העיקרי של מגמה זו מדאיגה בתזונה שלנו היה דלדול הקרקע: שיטות אגרסיביות מודרניות להשגת היתרונות המירביים בחקלאות הובילו לירידה קטסטרופאלית בכמות החומרים המזינים בקרקע. למרבה הצער, כל הדור הבא של הגדל במהירות, יפה, גזר עמיד גידולים הופך אפילו פחות שימושי מאשר הקודם.
דונלד דייויס וצוותו מטקססהאוניברסיטה בחנה את נתוני התזונה של USDA עבור 1950 ו-1999 עבור 43 ירקות ופירות שונים ומצאה "ירידות אמיתיות" בחלבון, סידן, זרחן, ברזל, ריבופלבין (ויטמין B2) וויטמין C במהלך חצי המאה האחרונה. דייויס מייחס את הירידה הזו בתכולת חומרי הזנה לעובדה שהחקלאות המודרנית מכוונת לשיפור תכונות האיכות (גודל, קצב גדילה, עמידות למזיקים) של היבול שנוצר.
איגוד הצרכנים האורגניהשוו מספר מחקרים עם תוצאות דומות: ניתוח נתונים תזונתיים על ידי מכון Kushi מ-1975 עד 1997 מצא שרמת הסידן הממוצעת ב-12 ירקות טריים ירדה ב-27%, רמות הברזל ב-37% ורמות ויטמין A ב-21%, וכן רמת ויטמין C ב-30%. ונתוני תזונה מ-1930 עד 1980, שפורסמו ב-British Food Journal, הראו שתכולת הסידן הממוצעת של 20 ירקות ירדה ב-19%, ברזל ב-22% ואשלגן ב-14% במהלך אותה תקופה. מסתבר שאנשים מודרניים צריכים לאכול שמונה תפוזים ביום כדי לקבל את אותה כמות של ויטמינים A ו-C שסבא וסבתא שלנו היו מקבלים מפרי אחד בלבד.
דבורים בסכנת הכחדה
גם מדענים נבהלים מהירידהמאביקים. כ-74% מכלל השומנים המיוצרים בעולם נמצאים בשמנים מצמחים התלויים בהאבקת חרקים. צמחים אלו משמשים גם כמקורות עיקריים לויטמינים מסיסים בשומן. מבין הויטמינים המסיסים במים, 98% מויטמין C מגיע מצמחים מואבקים, פירות הדר ופירות וירקות אחרים. למרות שצפדינה עקב מחסור ב-C נדירה כיום, תפקידה החשוב, יחד עם E ובטא-קרוטן, אינו פוחת בשום צורה במציאות המודרנית. ויטמיני B המסיסים במים עשירים בדגנים עמילניים המשגשגים ללא קשר למחסור במאביקים. עם זאת, רוב החומרים המזינים הללו הולכים לאיבוד כאשר דגנים מלאים מעובדים לאורז לבן או קמח לבן, למשל. בעוד ארה"ב תיקנה את החסר הזה על ידי הכנסת קמח מלא, אורז חום ומזונות לא מזוקקים אחרים, ל-2/3 מאוכלוסיית העולם אין גישה לדגנים מועשרים.
מאז תחילת שנות ה -2000, כוורנים דיווחו מסיביתמות דבש. דבורים למבוגרים, ככלל, נעלמו ללא עקבות, לא לחזור לכוורות. מקרים אלה משכו תשומת לב ציבורית, ושמועות על סיבות שונות לתופעה נעות בין שינויי אקלים לבין אותות רדיואקטיביים מטלפונים סלולאריים וגידולים מהונדסים גנטית.
צוות מחקר גדול גילה: אם כי נגיף דבורה ישראלי משותק זוהה בדבורים, הוא לא היה יכול לגרום להרס כה קטסטרופלי. מספר הדבורים הולך ופוחת במהירות בשנים האחרונות. כמה מהם נוספו לרשימת הנמצאים בסכנת הכחדה ב - 2017 (שבעה מינים של דבורים הוואיות) וב 2018 - (Bombus Bombus affinis).
מדי שנה יורד מספר הדבורים המאובקות, וכמה מינים נמצאים על סף הכחדה.
שימוש נרחב בחומרי הדברה ידועכמו neonicotinoids (סוג חדש יחסית של קוטלי חרקים המשפיעים על מערכת העצבים המרכזית של חרקים, המוביל שיתוק ומוות), שיחק תפקיד חשוב בהפחתת אוכלוסיית הדבורים. כאשר הדבורים חשופות לניאונוטינואידים, יש להן השפעה חזקה על מערכת העצבים (משהו כמו גרסת האלצהיימר לחרקים) וסובלות מבלבול חמור.
יחד עם חומרי הדברה, טפילים המכונהקרדית Varrao אחראים גם על המוות ההמוני של דבורים. Varrao יכול להתרבות רק במושבה דבורים. אלה טפילי דם מוצקים משפיעים באותה מידה גם מבוגרים ודבורים צעירות. המחלה נגרמת על ידי קרדיות אלה יכול לגרום הדבורים לאבד רגליים או כנפיים, לאט גוסס בכאב.
דגנים מלאים הם חומר טבעי חשובמקור לוויטמינים מקבוצת B, במיוחד חומצה פולית. הצורך בחומצה פולית עולה במהלך ההריון כדי למנוע מומים בתעלה העצבית של העובר. יותר מ-70% מוויטמין A ו-98% מכל אחד מהקרוטנואידים, הקרפטוקסנטין (פרווויטמין A) והליקופן נמצאים בגידולים המואבקים על ידי חרקים. לא ידוע באיזו מידה צמחים אלו, כולל ירקות ופירות אדומים, כתומים וצהובים, יכולים להתרבות ללא האבקה, אך ניסויים הראו עלייה ישירה של 43% ביבול עקב האבקה טבעית. ויטמין A הוא אחד המרכיבים החיוניים ביותר לגוף, ומחסור בו גורם לעד 500 אלף מקרים של עיוורון בלתי הפיך בילדים ברחבי העולם מדי שנה. דיאטות עשירות בקרוטנואידים מועילות לאנשים הנוטים לסרטן; בבדיקות מעבדה, ליקופן הראה את יכולתו להאט את צמיחת הגידול. רוב ויטמין E נמצא גם בצמחים הדורשים האבקה.
דלדול הקרקע, זיהום אוויר וההכחדה של הדבורים היא רק ההשלכות של היחס האנאלפבית של האנושות לכוכב לכת גדול, אבל שביר ופגיע. אנשים, צמחים, בעלי חיים, אדמה ואוויר קשורים זה בזה באופן בלתי הפיך, וכל צעד חסר אחריות של אדם יכול להפוך לטרגדיה אמיתית לכל העולם. המדענים יוכלו כנראה לשחזר את הערך התזונתי של פירות, ירקות ודגנים, אבל זה לא הכיוון היחיד של התפתחות כדור הארץ שלנו. יש צורך להפחית את פליטת דו תחמוצת הפחמן, להקל על העומס על הקרקע ולטפל בעולם החי, ומניעת הכחדה של מינים שלמים.