Plusy i minusy dwutlenku węgla
Dwutlenek węgla pomaga we wzroście. Czterokrotny wzrost zawartości CO₂ – do 0,12%.
Wyniki wieloletnich eksperymentów wykazały: z nadmiarem dwutlenku węgla liście drzew zaczynają go bardziej absorbować. Ale jednocześnie drzewa nie wykorzystują go do własnego rozwoju, ale po prostu „przepychają się przez siebie”, ponownie podkreślając je przez korzenie. Gdy zawartość CO2 w glebie przekracza 1,5%, korzenie zaczynają się dławić. Jak się okazało, są o wiele ważniejsze nadmiar tlenu.
Fotosyntezato proces stosowany przez rośliny, glony i niektóre bakterie w celu pobrania energii ze światła słonecznego i przekształcenia jej w substancje organiczne niezbędne do ich życia.
Wyróżnia się dwa rodzaje procesów fotosyntezy:fotosynteza tlenowa i fotosynteza beztlenowa. Fotosynteza beztlenowa to proces zachodzący u bakterii. Nie wytwarza tlenu. Fotosynteza tlenowa jest najpowszechniejsza i występuje u roślin, alg i cyjanobakterii. Podczas fotosyntezy tlenowej energia świetlna przenosi elektrony z wody (H₂O) na dwutlenek węgla (CO₂), w wyniku czego powstają węglowodany. Podczas tego przenoszenia CO₂ jest „redukowany”, czyli zyskuje elektrony, a woda jest „utleniana”, czyli traci elektrony. Fotosynteza wytwarza cukry i tlen.
Fotosynteza przebiega w dwóch fazach. Pierwszy nazywa się światłem, drugi - ciemny. Lekka faza fotosyntezy pozwala na bezpośrednią konwersję energii światła na energię chemiczną z powodu światła słonecznego. Około 15 sekund po absorpcji dwutlenku węgla przez roślinę zachodzi ciemna reakcja syntezy i pojawiają się pierwsze produkty fotosyntezy - cukier: trios, pentozy, heksozy i heptozy. Z niektórych heksoz powstaje sacharoza i skrobia. Oprócz węglowodanów, lipidy i białka można również opracować przez wiązanie z cząsteczką azotu.
Faza jasna występuje na błonach tylakoidów chloroplastu, a faza ciemna występuje w zrębie chloroplastu.
Ale nieodwracalne procesy, które powodująjuż się rozpoczął wzrost poziomu dwutlenku węgla w powietrzu. Badanie opublikowane w czasopiśmie Nature w 2014 roku pokazuje, że ryż uprawiany w środowiskach o wysokiej zawartości dwutlenku węgla zawiera mniejsze ilości ważnych składników odżywczych. Potencjalne skutki zdrowotne są znaczące, biorąc pod uwagę, że miliardy ludzi na całym świecie już nie otrzymują wystarczającej ilości białka, witamin i innych składników odżywczych w swojej codziennej diecie.
Doktor Zisk, fizjolog roślin w Ministerstwieсельского хозяйства США, и его коллеги создали экспериментальные рисовые поля в Китае и Японии с повышенной концентрацией углекислого газа, которая ожидаема учеными через 100 лет. Исследователи сосредоточились на рисе, потому что у 2 млрд человек во всем мире это основной источник пищи. 18 сортов риса, которые были выращены и собраны, за редким исключением, содержали значительно меньше белка, железа и цинка, чем рис, выращиваемый сегодня. Во всех сортах произошло резкое снижение уровня витаминов В1, В2, В5 и В9, но в них содержалось больше витамина Е.
Proces fotosyntezy w roślinach obejmujeseria etapów i reakcji, które zależą od energii słonecznej, wody i dwutlenku węgla. CO₂ służy jako źródło węgla, wchodzi w proces fotosyntezy w szeregu reakcji zwanych etapami wiązania węgla (znanych również jako reakcje ciemnej fazy). Reakcje te następują po etapach konwersji energii (lub reakcji świetlnych), które przekształcają energię słoneczną w energię chemiczną w postaci cząsteczek ATP i NADP, zapewniając energię do rozpoczęcia etapów wiązania węgla.
Dwutlenek węgla dostaje się do większości roślin.przez pory (szparki) na powierzchni liści lub łodyg. W fotosyntetyzujących glonach i cyjanobakteriach CO₂ jest wchłaniany z otaczającej wody. Gdy znajdzie się w komórce fotosyntetycznej, CO₂ jest „utrwalany” cząsteczką organiczną za pomocą enzymu. W wielu gatunkach roślin ta początkowa reakcja jest katalizowana przez enzym Rubisco, najbardziej obfity enzym na świecie.
W serii reakcji zwanych cyklem Calvina,Cząsteczka zawierająca węgiel powstała w wyniku tej pierwszej reakcji utrwalania jest przekształcana w różne związki z wykorzystaniem energii z ATP i NADP. Produkty cyklu Calvina obejmują prosty cukier, który jest następnie przekształcany w węglowodany - to jest glukoza, sacharoza i skrobia. Służą jako ważne źródła energii dla zakładu. Cykl regeneruje również cząsteczki odczynnika źródłowego, z którym więcej dwutlenku węgla zostanie skojarzone w następnym etapie cyklu.
Rury zostały zainstalowane na polu doświadczalnym.który emitował dwutlenek węgla do małych obszarów na wolnym powietrzu (zamiast po prostu testować uprawy w zamkniętych szklarniach), aby symulować przyszłe warunki w świecie rzeczywistym. W roślinach, które podlegają tak zwanemu cyklowi Calvina, w tym ryżowi i pszenicy, zwiększenie stężenia dwutlenku węgla może stymulować produkcję większej ilości węglowodanów, które wpływają na zawartość składników odżywczych. Ale naukowcy wciąż próbują zrozumieć, dlaczego niektóre związki, takie jak witamina B, są zależne od zmian w powietrzu atmosferycznym, podczas gdy inne nie, lub dlaczego niektóre odmiany ryżu mają bardziej dramatyczny spadek poziomu witaminy B niż inne.
Pasek boczny
Po serii badań w tej dziedzinie naukowcybędzie zaangażowany w tworzenie genetycznie zmodyfikowanych odmian roślin uprawnych, które zachowają większość wartości odżywczej w obliczu rosnących stężeń dwutlenku węgla. Ale może to być niezwykle trudne, biorąc pod uwagę, że wszystkie badane odmiany ryżu wykazały znaczny spadek poziomu witaminy B, zauważa dr Zisk.
Другое возможное решение — снижение антропогенных wielkości emisji dwutlenku węgla. Obecnie poziom CO₂ w atmosferze wynosi średnio około 410 ppm (około 0,04%), w porównaniu z 350 ppm w latach 80. Ten schemat wynika głównie ze spalania paliw kopalnych.
Średni spadek białka ziarna przy wzrościew porównaniu z otaczającym CO₂ dla 18 uprawianych linii ryżowych o kontrastowym tle genetycznym uprawianych w Chinach i Japonii przy użyciu technologii FACE.
Średni spadek stężenia pierwiastków śladowych wziarno, żelazo (Fe) i cynk (Zn) ze zwiększonym CO₂ dla 18 uprawianych linii ryżu o kontrastowym pochodzeniu genetycznym, uprawianych w Chinach i Japonii przy użyciu technologii FACE.
Bezużyteczne warzywa
Owoce i warzywa uprawiane dziesiątki lat temu przezzapewnień naukowców, były bogatsze w witaminy i minerały niż odmian jemy dzisiaj. Główną przyczyną tego niepokojącego trendu w naszej diecie było wyczerpanie gleby: nowoczesne agresywne metody osiągania maksymalnych korzyści w rolnictwie doprowadziły do katastrofalnego spadku ilości składników odżywczych w glebie. Niestety, każda kolejna generacja rośnie, piękny, odpornych na szkodniki marchwi staje się jeszcze mniej przydatny niż poprzedni.
Donald Davis i jego zespół z TeksasuUniwersytet zbadał dane USDA dotyczące wartości odżywczej 43 różnych warzyw i owoców za lata 1950 i 1999 i stwierdził „rzeczywisty spadek” zawartości białka, wapnia, fosforu, żelaza, ryboflawiny (witaminy B2) i witaminy C w ciągu ostatniego półwiecza. Davis przypisuje ten spadek zawartości składników odżywczych faktowi, że nowoczesne rolnictwo ma na celu poprawę cech jakościowych (wielkość, tempo wzrostu, odporność na szkodniki) uzyskanych upraw.
Stowarzyszenie Konsumentów Ekologicznychporównali kilka badań z podobnymi wynikami: analiza danych dotyczących składników odżywczych przeprowadzona przez Instytut Kushi w latach 1975–1997 wykazała, że średni poziom wapnia w 12 świeżych warzywach spadł o 27%, poziom żelaza o 37% i poziom witaminy A o 21%, oraz poziom witaminy C o 30%. Dane dotyczące składników odżywczych z lat 1930–1980 opublikowane w British Food Journal wykazały, że średnia zawartość wapnia w 20 warzywach spadła w tym czasie o 19%, żelaza o 22% i potasu o 14%. Okazuje się, że współczesny człowiek musi jeść osiem pomarańczy dziennie, aby uzyskać taką samą ilość witamin A i C, jaką nasi dziadkowie otrzymaliby z jednego owocu.
Zagrożone pszczoły
Naukowcy są również zaniepokojeni spadkiemzapylacze. Około 74% wszystkich tłuszczów produkowanych na świecie występuje w olejach pochodzących z roślin zależnych od zapylania przez owady. Rośliny te są również głównym źródłem witamin rozpuszczalnych w tłuszczach. Spośród witamin rozpuszczalnych w wodzie 98% witaminy C pochodzi z zapylanych roślin, owoców cytrusowych oraz innych owoców i warzyw. Chociaż szkorbut spowodowany niedoborem C jest obecnie zjawiskiem rzadkim, jego ważna rola, wraz z E i beta-karotenem, nie jest w żaden sposób umniejszana we współczesnych realiach. Rozpuszczalne w wodzie witaminy z grupy B są bogate w ziarna skrobiowe, które rozwijają się niezależnie od niedoboru zapylaczy. Jednak większość tych składników odżywczych zostaje utracona, gdy całe ziarna są przetwarzane na przykład na biały ryż lub białą mąkę. Chociaż Stany Zjednoczone naprawiły ten niedobór, wprowadzając mąkę pełnoziarnistą, brązowy ryż i inną nierafinowaną żywność, 2/3 światowej populacji nie ma dostępu do wzbogaconych zbóż.
Od początku 2000 roku pszczelarze donosili o ogromnych rozmiarachśmierć pszczół miodnych. Dorosłe pszczoły z reguły znikały bez śladu, nie wracając do uli. Przypadki te przyciągnęły uwagę opinii publicznej, a pogłoski o różnych przyczynach tego zjawiska wahały się od zmian klimatu po sygnały radioaktywne z telefonów komórkowych i genetycznie zmodyfikowanych upraw.
Duży zespół badawczy odkrył: chociaż w pszczołach wykryto izraelskiego paralityka wirusa pszczół, nie mógł on spowodować tak katastrofalnego wymarcia. Liczba pszczół gwałtownie spada w ostatnich latach. Niektóre z nich zostały dodane do listy zagrożonych w 2017 r. (Siedem gatunków hawajskich pszczół), aw 2018 r. (Trzmiel Bombus affinis).
Co roku zmniejsza się liczba pszczół zapylających, a niektóre gatunki są na skraju wyginięcia.
Intensywne stosowanie znanych pestycydówjako neonikotynoidy (stosunkowo nowa klasa insektycydów, które wpływają na centralny układ nerwowy owadów, prowadząc do paraliżu i śmierci), odegrały ważną rolę w zmniejszeniu populacji pszczół. Kiedy pszczoły są narażone na działanie neonikotynoidów, mają silny wpływ na układ nerwowy (coś w rodzaju owadowej wersji Alzheimera) i cierpią na ciężką dezorientację.
Wraz z pestycydami, pasożytami znanymi jakoRoztocza Varrao są również odpowiedzialne za masową śmierć pszczół. Varrao może rozmnażać się tylko w kolonii pszczół. Te pasożyty ssące krew w równym stopniu dotyczą zarówno dorosłych, jak i młodych pszczół. Choroba wywołana przez te roztocza może spowodować, że pszczoły stracą nogi lub skrzydła, powoli i boleśnie umierając.
Zboża pełnoziarniste są ważnym naturalnym składnikiemźródło witamin z grupy B, zwłaszcza kwasu foliowego. Zapotrzebowanie na kwas foliowy wzrasta w czasie ciąży, aby zapobiec wadom cewy nerwowej płodu. Ponad 70% witaminy A i 98% każdego z karotenoidów, kryptoksantyny (prowitaminy A) i likopenu znajduje się w uprawach zapylanych przez owady. Nie wiadomo, w jakim stopniu rośliny te, w tym czerwone, pomarańczowe i żółte warzywa i owoce, mogą rozmnażać się bez zapylenia, ale eksperymenty wykazały bezpośredni wzrost plonów o 43% w wyniku naturalnego zapylenia. Witamina A jest jednym z najważniejszych pierwiastków dla organizmu, a jej niedobór powoduje co roku aż 500 tysięcy przypadków nieodwracalnej ślepoty u dzieci na całym świecie. Diety bogate w karotenoidy są korzystne dla osób podatnych na raka; W badaniach laboratoryjnych likopen wykazał zdolność spowalniania wzrostu nowotworu. Najwięcej witaminy E znajduje się także w roślinach wymagających zapylania.
Zubożenie gleby, zanieczyszczenie powietrza iwymieranie pszczół jest tylko konsekwencją niepiśmiennej postawy ludzkości na dużej, ale tak delikatnej i wrażliwej planecie. Ludzie, rośliny, zwierzęta, ziemia i powietrze są ze sobą nierozerwalnie związane, a każdy nieodpowiedzialny krok człowieka może przerodzić się w prawdziwą tragedię dla całego świata. Naukowcy prawdopodobnie będą w stanie przywrócić wartość odżywczą owoców, warzyw i zbóż, ale nie jest to jedyny kierunek rozwoju naszej planety. Konieczne jest zmniejszenie emisji dwutlenku węgla, zmniejszenie obciążenia gleby i dbanie o świat zwierząt, zapobiegając wyginięciu całych gatunków.