Oglekļa dioksīda plusi un mīnusi
Oglekļa dioksīds veicina izaugsmi. CO₂ satura pieaugums četras reizes - līdz 0,12% no
Daudzu gadu eksperimentu rezultāti parādīja: ar oglekļa dioksīda pārpalikumu koku lapas sāk to absorbēt. Bet tajā pašā laikā koki to neizmanto savai attīstībai, bet vienkārši “brauc pa sevi”, atkal izceļot to caur saknēm. Kad CO2 saturs augsnē ir vairāk nekā 1,5%, saknes sāk aizrīties. Kā izrādījās, tie ir daudz svarīgāki skābekļa pārpalikumi.
Fotosintēzeir process, ko izmanto augi, aļģes un dažas baktērijas, lai iegūtu enerģiju no saules gaismas un pārvērstu to dzīvībai nepieciešamās organiskās vielās.
Ir divu veidu fotosintēzes procesi:skābekļa fotosintēze un anoksigēnā fotosintēze. Anoksigēnā fotosintēze ir process, kas notiek baktērijās. Tas neražo skābekli. Skābekļa fotosintēze ir visizplatītākā un tiek novērota augos, aļģēs un zilaļģēs. Skābekļa fotosintēzes laikā gaismas enerģija pārnes elektronus no ūdens (H₂O) uz oglekļa dioksīdu (CO₂), kā rezultātā veidojas ogļhidrāti. Šīs pārneses laikā CO₂ tiek “samazināts” vai iegūst elektronus, un ūdens tiek “oksidēts” vai zaudē elektronus. Fotosintēze ražo cukuru un skābekli.
Fotosintēze notiek divās fāzēs. Pirmo sauc par gaismu, otro - tumšo. Fotosintēzes gaismas fāze ļauj tieši pārvērst gaismas enerģiju ķīmiskā enerģijā saules gaismas dēļ. Aptuveni 15 sekundes pēc tam, kad augs uzsūc oglekļa dioksīdu, rodas tumša sintēzes reakcija un parādās pirmie fotosintēzes produkti - cukurs: trios, pentozes, heksozes un heptozes. No dažām heksozēm veidojas saharoze un ciete. Papildus ogļhidrātiem, lipīdi un olbaltumvielas var attīstīties arī, piesaistoties slāpekļa molekulai.
Gaišā fāze notiek uz hloroplasta tilakoīdu membrānām, un tumšā fāze notiek hloroplasta stromā.
Bet neatgriezeniskie procesi, kas izraisajau ir sācies paaugstināts oglekļa dioksīda līmenis gaisā. 2014. gadā žurnālā Nature publicētais pētījums liecina, ka rīsi, kas audzēti vidē ar augstu oglekļa dioksīda līmeni, satur mazāku daudzumu svarīgu uzturvielu. Iespējamā ietekme uz veselību ir nozīmīga, ņemot vērā to, ka miljardiem cilvēku visā pasaulē jau tagad no ikdienas uztura nesaņem pietiekami daudz olbaltumvielu, vitamīnu un citu uzturvielu.
Dr. Zisk, ministrijas augu fiziologsUSDA un viņa kolēģi izveidoja eksperimentālus rīsu laukus Ķīnā un Japānā ar paaugstinātu oglekļa dioksīda koncentrāciju, ko zinātnieki sagaida pēc 100 gadiem. Pētnieki koncentrējās uz rīsiem, jo tie ir galvenais pārtikas avots 2 miljardiem cilvēku visā pasaulē. 18 rīsu šķirnes, kas tika audzētas un novāktas, ar dažiem izņēmumiem saturēja ievērojami mazāk olbaltumvielu, dzelzs un cinka nekā mūsdienās audzētie rīsi. Visām šķirnēm bija krasi samazinājies B1, B2, B5 un B9 vitamīnu līmenis, taču tajās bija vairāk E vitamīna.
Fotosintēzes process augos ietvervirkne posmu un reakciju, kas ir atkarīgas no saules enerģijas, ūdens un oglekļa dioksīda. CO₂ kalpo kā oglekļa avots, tā nonāk fotosintēzes procesā virknē reakciju, ko sauc par oglekļa fiksācijas soļiem (pazīstams arī kā tumšās fāzes reakcijas). Šīs reakcijas seko enerģijas pārveidošanas posmiem (vai gaismas reakcijām), kas saules enerģiju pārveido par ķīmisko enerģiju ATP un NADP molekulu veidā, nodrošinot enerģiju oglekļa fiksācijas stadijām.
Oglekļa dioksīds nonāk lielākajā daļā augu.caur porām (stomata) uz lapu vai stublāju virsmas. Fotosintēzes aļģēs un cianobaktērijās CO₂ uzsūcas no apkārtējā ūdens. Pēc fotosintēzes šūnas CO₂ ir “fiksēts” ar organisko molekulu, izmantojot fermentu. Daudzās augu sugās šo sākotnējo reakciju katalizē pasaulē bagātīgākais enzīms Rubisco.
Virknē reakciju, ko sauc par Calvin ciklu,Oglekļa saturu saturošā molekula, kas rodas šīs pirmās fiksācijas reakcijas rezultātā, tiek pārveidota par dažādiem savienojumiem, izmantojot enerģiju no ATP un NADP. Calvin cikla produkti ietver vienkāršu cukuru, kas pēc tam tiek pārveidots par ogļhidrātiem - tas ir glikoze, saharoze un ciete. Tie kalpo kā svarīgs enerģijas avots iekārtai. Ciklā tiek atjaunotas arī avota reaģenta molekulas, ar kurām nākamajā ciklā tiks piesaistīts vairāk oglekļa dioksīda.
Caurules tika uzstādītas eksperimentālajā laukā.kas emitēja oglekļa dioksīdu mazās brīvdabas zonās (nevis vienkārši pārbauda kultūraugu slēgtās siltumnīcās), lai modelētu nākotnes reālos apstākļus. Augos, uz kuriem attiecas ts Calvina cikls, tostarp rīsi un kvieši, oglekļa dioksīda koncentrācijas palielināšana var stimulēt vairāk ogļhidrātu veidošanos, kas ietekmē barības vielu saturu. Bet zinātnieki joprojām cenšas saprast, kāpēc daži savienojumi, piemēram, B vitamīns, ir atkarīgi no izmaiņām atmosfēras gaisā, bet citi to nedara, vai arī tāpēc, ka dažiem rīsu šķirnēm B vitamīna līmenis ir krasāks nekā citi.
Sānjosla
Pēc virknes pētījumu šajā jomā, zinātniekiiesaistīsies ģenētiski modificētu kultūraugu šķirņu izveidē, kas saglabās lielāko daļu savas uzturvērtības, ņemot vērā pieaugošo oglekļa dioksīda koncentrāciju. Bet tas var būt neticami sarežģīti, ņemot vērā, ka visas pārbaudītās rīsu šķirnes ievērojami samazināja B vitamīna līmeni, Dr Zisk atzīmē.
Vēl viens iespējamais risinājums ir antropogēnā piesārņojuma samazināšanaoglekļa dioksīda emisiju apjomi. Pašlaik atmosfēras CO₂ līmenis vidēji ir aptuveni 410 ppm (aptuveni 0,04%), salīdzinot ar 350 ppm astoņdesmitajos gados. Šis modelis galvenokārt ir saistīts ar fosilā kurināmā sadedzināšanu.
Vidējā graudu proteīna samazināšanās palielinājāssalīdzinot ar apkārtējo CO₂ 18 audzētām nelobītām līnijām ar kontrastējošu ģenētisko fonu, kas audzētas Ķīnā un Japānā, izmantojot FACE tehnoloģiju.
Mikroelementu koncentrācijas vidējais samazinājumsgraudi, dzelzs (Fe) un cinks (Zn) ar palielinātu CO₂ 18 kultivētām rīsu līnijām ar kontrastējošu ģenētisko izcelsmi, audzētas Ķīnā un Japānā, izmantojot FACE tehnoloģiju.
Bezjēdzīgi dārzeņi
Augļi un dārzeņi, kas audzēti pirms desmit gadiemZinātnieku apliecinājumi bija bagātāki par vitamīniem un minerālvielām, nekā mēs šobrīd ēdam. Galvenais iemesls satraucošajai tendencei mūsu uzturā bija augsnes izsīkums: mūsdienu agresīvās metodes, lai panāktu maksimālu labumu lauksaimniecībā, ir izraisījušas katastrofālu barības vielu daudzuma samazināšanos augsnē. Diemžēl katrs nākamās paaudzes ātri augošs, skaists, kaitēkļu izturīgs burkāns kļūst vēl mazāk noderīgs nekā iepriekšējais.
Donalds Deiviss un viņa komanda no TeksasasUniversitāte pārbaudīja USDA uztura datus par 1950. un 1999. gadu par 43 dažādiem dārzeņiem un augļiem un konstatēja, ka pēdējā pusgadsimta laikā olbaltumvielu, kalcija, fosfora, dzelzs, riboflavīna (B2 vitamīns) un C vitamīna līmenis ir “īsts”. Deiviss šo barības vielu satura samazināšanos saista ar faktu, ka mūsdienu lauksaimniecība ir vērsta uz iegūtās ražas kvalitātes īpašību (izmēru, augšanas ātrumu, pretestību pret kaitēkļiem) uzlabošanu.
Bioloģisko patērētāju asociācijasalīdzināja vairākus pētījumus ar līdzīgiem rezultātiem: Kuši institūta veiktā uzturvielu datu analīze no 1975. līdz 1997. gadam atklāja, ka vidējais kalcija līmenis 12 svaigos dārzeņos ir samazinājies par 27%, dzelzs līmenis par 37% un A vitamīna līmenis par 21%, un C vitamīna līmeni par 30%. Un uzturvielu dati no 1930. līdz 1980. gadam, kas publicēti British Food Journal, liecināja, ka vidējais kalcija saturs 20 dārzeņos šajā laikā samazinājās par 19%, dzelzs par 22% un kālija par 14%. Izrādās, ka mūsdienu cilvēkiem ir jāapēd astoņi apelsīni dienā, lai iegūtu tādu pašu A un C vitamīna daudzumu, kādu mūsu vecvecāki būtu ieguvuši tikai no viena augļa.
Briesmās bites
Zinātniekus satrauc arī samazināšanāsapputeksnētāji. Apmēram 74% no visiem pasaulē saražotajiem taukiem ir eļļās no augiem, kas ir atkarīgi no kukaiņu apputeksnēšanas. Šie augi kalpo arī kā galvenie taukos šķīstošo vitamīnu avoti. No ūdenī šķīstošajiem vitamīniem 98% C vitamīna nāk no apputeksnētiem augiem, citrusaugļiem un citiem augļiem un dārzeņiem. Lai gan C deficīta izraisītais skorbuts tagad ir reti sastopams, tā svarīgā loma kopā ar E un beta karotīnu mūsdienu realitātē nekādā veidā netiek samazināta. Ūdenī šķīstošie B vitamīni ir bagāti ar cieti saturošiem graudiem, kas plaukst neatkarīgi no apputeksnētāja trūkuma. Tomēr lielākā daļa no šīm uzturvielām tiek zaudētas, ja veseli graudi tiek pārstrādāti, piemēram, baltajos rīsos vai baltos miltos. Lai gan ASV ir izlabojušas šo trūkumu, ieviešot pilngraudu miltus, brūnos rīsus un citus nerafinētus pārtikas produktus, 2/3 pasaules iedzīvotāju nav pieejami bagātināti graudi.
Kopš 2000.gadu sākuma biškopji ir ziņojuši par milzīgumedus bites. Pieaugušās bites, parasti, pazuda bez pēdām, neatgriežoties stropos. Šie gadījumi piesaistīja sabiedrības uzmanību, un baumas par dažādiem šīs parādības cēloņiem bija no klimata pārmaiņām līdz mobilo tālruņu radioaktīvajiem signāliem un ģenētiski modificētām kultūrām.
Liela pētniecības komanda atklāja: lai gan bitēm tika atklāts Izraēlas paralītiskais bišu vīruss, tas nevarēja izraisīt šādu katastrofālu izzušanu. Pēdējos gados bišu skaits strauji samazinās. Daži no tiem tika iekļauti apdraudētajā sarakstā 2017. gadā (septiņas Havaju bites sugas) un 2018. gadā (Bumblebe Bombus affinis).
Katru gadu samazinās apputeksnējošo bišu skaits, un dažas sugas atrodas uz izzušanas robežas.
Zināmu pesticīdu intensīva izmantošanakā neonikotinoīdi (salīdzinoši jauna insekticīdu klase, kas ietekmē kukaiņu centrālo nervu sistēmu, izraisot paralīzi un nāvi), bija svarīga loma bišu populācijas samazināšanā. Ja bites tiek pakļautas neonikotinoīdiem, tām ir spēcīga ietekme uz nervu sistēmu (kaut kas līdzīgs Alcheimera slimības versijai kukaiņiem) un cieš no smagas dezorientācijas.
Kopā ar pesticīdiem parazīti pazīstami kāVarras ērces ir atbildīgas arī par bišu masveida nāvi. Varrao var audzēt tikai bišu kolonijā. Šie asinīs nepazīstoši parazīti vienādi ietekmē gan pieaugušos, gan jaunos bites. Slimības, ko izraisa šīs ērces, var izraisīt bites zaudēt kājas vai spārnus, lēnām un sāpīgi mirst.
Pilngraudu graudaugi ir svarīgi dabasB vitamīnu, īpaši folijskābes, avots. Grūtniecības laikā palielinās nepieciešamība pēc folijskābes, lai novērstu augļa nervu caurules defektus. Vairāk nekā 70% A vitamīna un 98% katra karotinoīda, kriptoksantīna (A provitamīna) un likopēna ir atrodami kultūrās, kuras apputeksnē kukaiņi. Nav zināms, cik lielā mērā šie augi, tostarp sarkanie, oranžie un dzeltenie dārzeņi un augļi, var vairoties bez apputeksnēšanas, taču eksperimenti uzrādījuši tiešu ražas pieaugumu par 43% dabiskās apputeksnēšanas dēļ. A vitamīns ir viens no organismam būtiskākajiem elementiem, un tā trūkums ik gadu bērniem visā pasaulē izraisa līdz 500 tūkstošiem neatgriezeniska akluma gadījumu. Diētas ar augstu karotinoīdu saturu ir labvēlīgas cilvēkiem ar noslieci uz vēzi; Laboratorijas pārbaudēs likopēns ir pierādījis savu spēju palēnināt audzēja augšanu. Lielākā daļa E vitamīna ir atrodami arī augos, kuriem nepieciešama apputeksnēšana.
Augsnes noplūde, gaisa piesārņojums unbišu izzušana ir tikai analfabēta cilvēces attieksmes sekas uz lielu, bet tik trauslu un neaizsargātu planētu. Cilvēki, augi, dzīvnieki, zeme un gaiss ir nesaraujami saistīti, un ikviens cilvēka bezatbildīgs solis var kļūt par īstu traģēdiju visai pasaulei. Zinātnieki, iespējams, varēs atjaunot augļu, dārzeņu un labības uzturvērtību, taču tas nav vienīgais mūsu planētas attīstības virziens. Ir nepieciešams samazināt oglekļa dioksīda emisijas, mazināt slodzi uz augsni un rūpēties par dzīvnieku pasauli, novēršot visu sugu izzušanu.