อาหารพลาสติก: ทำไมธัญพืชผักและผลไม้สูญเสียวิตามินและธาตุอย่างรวดเร็ว

ข้อดีข้อเสียของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์

คาร์บอนไดออกไซด์ช่วยให้การเจริญเติบโต เพิ่มเนื้อหาCO₂สี่เท่า - มากถึง 0.12%

ปริมาณอากาศทั้งหมด - ช่วยเพิ่มการสังเคราะห์แสงในสองครั้งและเพิ่มผลผลิตสี่ครั้ง การเพิ่มขึ้นเป็น 0.3% - สิบเท่า - ช่วยให้คุณรวบรวมจากทุ่งนาเพิ่มขึ้นหนึ่งเท่าครึ่ง ความอิ่มตัวของอากาศเพิ่มเติมด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ถึง 1% จะไม่เพิ่มผลผลิต และเมื่อปริมาณCO₂สูงกว่า 1.5-2% ผลผลิตจะเริ่มลดลงอย่างรวดเร็ว ในกรณีนี้การสังเคราะห์ด้วยแสงจะหยุดลง เนื่องจากสัดส่วนของCO₂ในอากาศมีอยู่แล้วจนไม่สามารถปล่อยให้ออกจากไซโตพลาสซึมของเซลล์ได้เลย ท่ามกลางแสง ใบไม้จะดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยความช่วยเหลือของคลอโรฟิลล์ และแปรสภาพเป็นสารอินทรีย์ร่วมกับน้ำ แต่หากมีคาร์บอนไดออกไซด์มากเกินไป พืชก็ไม่สามารถรับมือกับคาร์บอนไดออกไซด์ส่วนเกินได้ รากเองก็ปล่อยทั้งน้ำตาลและCO₂จำนวนมหาศาล พวกมันเลี้ยงแบคทีเรียไรโซสเฟียร์ด้วยน้ำตาล และมากถึง 40% ของคาร์บอนไดออกไซด์ในดินทั้งหมดถูกหายใจออก

ผลการทดลองหลายปีพบว่า: เมื่อมีคาร์บอนไดออกไซด์เกินกว่าใบไม้ของต้นไม้จะเริ่มดูดซับได้มากขึ้น แต่ในเวลาเดียวกันต้นไม้ก็ไม่ได้ใช้เพื่อการพัฒนาของตัวเอง แต่เพียง“ ขับมันผ่านตัวเอง” อีกครั้งโดยเน้นที่ราก เมื่อเนื้อหาของ CO2 ในดินมากกว่า 1.5% รากเริ่มสำลัก เมื่อมันปรากฏออกมาพวกมันเป็นออกซิเจนส่วนเกินที่สำคัญกว่ามาก

การสังเคราะห์แสงเป็นกระบวนการที่พืช สาหร่าย และแบคทีเรียบางชนิดใช้เพื่อดึงพลังงานจากแสงแดดมาแปลงเป็นสารอินทรีย์ที่จำเป็นต่อชีวิต

กระบวนการสังเคราะห์แสงมีสองประเภท:การสังเคราะห์ด้วยแสงแบบออกซิเจนและการสังเคราะห์ด้วยแสงแบบไม่ใช้ออกซิเจน การสังเคราะห์ด้วยแสงแบบ Anoxygenic เป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นในแบคทีเรีย มันไม่ผลิตออกซิเจน การสังเคราะห์ด้วยแสงด้วยออกซิเจนเป็นเรื่องปกติมากที่สุดและพบได้ในพืช สาหร่าย และไซยาโนแบคทีเรีย ในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงด้วยออกซิเจน พลังงานแสงจะถ่ายเทอิเล็กตรอนจากน้ำ (H₂O) ไปเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) ส่งผลให้เกิดการก่อตัวของคาร์โบไฮเดรต ในระหว่างการถ่ายโอนนี้ CO₂ จะ "ลดลง" หรือได้รับอิเล็กตรอน และน้ำจะ "ถูกออกซิไดซ์" หรือสูญเสียอิเล็กตรอน การสังเคราะห์ด้วยแสงทำให้เกิดน้ำตาลและออกซิเจน

การสังเคราะห์ด้วยแสงดำเนินการในสองขั้นตอน ที่แรกเรียกว่าแสงที่สอง - มืด ระยะการสังเคราะห์แสงช่วยให้คุณแปลงพลังงานแสงเป็นพลังงานเคมีโดยตรงเนื่องจากแสงแดด ประมาณ 15 วินาทีหลังจากที่พืชดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ปฏิกิริยาการสังเคราะห์ที่มืดจะเกิดขึ้นและผลิตภัณฑ์แรกของการสังเคราะห์ด้วยแสงจะปรากฏขึ้น - น้ำตาล: ทรีโอเพนโตสเฮกโตสและเฮปโตส มีการสร้างน้ำตาลซูโครสและแป้ง นอกจากคาร์โบไฮเดรตแล้วไขมันและโปรตีนยังสามารถพัฒนาได้โดยการจับกับโมเลกุลของไนโตรเจน

ระยะแสงเกิดขึ้นบนเยื่อหุ้มไทลาคอยด์ของคลอโรพลาสต์ และระยะมืดเกิดขึ้นในสโตรมาของคลอโรพลาสต์

แต่กระบวนการที่ไม่อาจย้อนกลับได้นั้นทำให้เกิดระดับคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศที่เพิ่มขึ้นได้เริ่มขึ้นแล้ว การศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature ในปี 2014 แสดงให้เห็นว่าข้าวที่ปลูกในสภาพแวดล้อมที่มีคาร์บอนไดออกไซด์สูงมีสารอาหารที่สำคัญในปริมาณที่น้อยกว่า ผลกระทบต่อสุขภาพที่อาจเกิดขึ้นนั้นมีนัยสำคัญ เนื่องจากผู้คนหลายพันล้านทั่วโลกไม่ได้รับโปรตีน วิตามิน และสารอาหารอื่นๆ เพียงพอจากการรับประทานอาหารในแต่ละวัน

ดร.ซิสก์ นักสรีรวิทยาพืชประจำกระทรวงUSDA และเพื่อนร่วมงานของเขาได้สร้างนาข้าวทดลองในจีนและญี่ปุ่นโดยมีความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เพิ่มขึ้น ซึ่งนักวิทยาศาสตร์คาดว่าในอีก 100 ปีข้างหน้า นักวิจัยมุ่งเน้นไปที่ข้าวเพราะเป็นแหล่งอาหารหลักของผู้คน 2 พันล้านคนทั่วโลก ข้าว 18 สายพันธุ์ที่ปลูกและเก็บเกี่ยว มีโปรตีน เหล็ก และสังกะสีน้อยกว่าข้าวที่ปลูกในปัจจุบันอย่างมีนัยสำคัญ โดยมีข้อยกเว้นบางประการ ทุกพันธุ์มีระดับวิตามินบี 1 บี 2 บี 5 และบี 9 ลดลงอย่างมาก แต่มีวิตามินอีมากกว่า

กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงในพืชประกอบด้วยชุดของขั้นตอนและปฏิกิริยาที่ขึ้นอยู่กับพลังงานแสงอาทิตย์น้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ CO₂ทำหน้าที่เป็นแหล่งกำเนิดของคาร์บอนมันเข้าสู่กระบวนการสังเคราะห์แสงในชุดของปฏิกิริยาที่เรียกว่าขั้นตอนการตรึงคาร์บอน (หรือเรียกอีกอย่างว่าปฏิกิริยาเฟสมืด) ปฏิกิริยาเหล่านี้เป็นไปตามขั้นตอนของการแปลงพลังงาน (หรือปฏิกิริยาแสง) ซึ่งแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานเคมีในรูปแบบของ ATP และ NADP โมเลกุลให้พลังงานสำหรับการเริ่มต้นการตรึงคาร์บอน

คาร์บอนไดออกไซด์เข้าสู่พืชส่วนใหญ่ผ่านรูขุมขน (ปากใบ) บนพื้นผิวของใบหรือลำต้น ในการสังเคราะห์แสงของสาหร่ายและไซยาโนแบคทีเรีย CO absorbed จะถูกดูดซับจากน้ำโดยรอบ เมื่ออยู่ในเซลล์สังเคราะห์แสงCO₂จะ“ คงที่” กับโมเลกุลอินทรีย์โดยใช้เอนไซม์ ในพืชหลายชนิดปฏิกิริยาเริ่มต้นนี้ถูกกระตุ้นด้วยเอนไซม์ Rubisco ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่มีมากที่สุดในโลก

ในชุดของปฏิกิริยาที่เรียกว่าวงจรคาลวินโมเลกุลที่ประกอบด้วยคาร์บอนซึ่งเป็นผลมาจากปฏิกิริยาการตรึงครั้งแรกนี้จะถูกแปลงเป็นสารประกอบต่าง ๆ โดยใช้พลังงานจาก ATP และ NADP ผลิตภัณฑ์ของวัฏจักรคาลวิน ได้แก่ น้ำตาลอย่างง่ายซึ่งต่อมาถูกเปลี่ยนเป็นคาร์โบไฮเดรตนั่นคือกลูโคสซูโครสและแป้ง พวกเขาทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญสำหรับพืช วัฏจักรยังสร้างใหม่โมเลกุลของรีเอเจนต์ต้นทางซึ่งจะมีการเชื่อมโยงกับคาร์บอนไดออกไซด์ในขั้นตอนต่อไปของวัฏจักรต่อไป

มีการติดตั้งท่อในสนามทดลองซึ่งปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกสู่พื้นที่เปิดโล่งขนาดเล็ก (แทนที่จะทดสอบพืชในโรงเรือนแบบปิด) เพื่อจำลองสภาพโลกแห่งความเป็นจริงในอนาคต ในพืชที่อยู่ภายใต้วัฏจักรคาลวินซึ่งรวมถึงข้าวและข้าวสาลีการเพิ่มความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์สามารถกระตุ้นการผลิตคาร์โบไฮเดรตมากขึ้นซึ่งส่งผลต่อปริมาณสารอาหาร แต่นักวิทยาศาสตร์ยังคงพยายามที่จะเข้าใจว่าทำไมสารประกอบบางชนิดเช่นวิตามินบีขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของอากาศในบรรยากาศในขณะที่สิ่งอื่นไม่ทำ

incut

หลังจากการศึกษาต่อเนื่องในด้านนี้นักวิทยาศาสตร์จะมีส่วนร่วมในการสร้างพันธุ์พืชดัดแปลงพันธุกรรมซึ่งจะรักษาคุณค่าทางโภชนาการส่วนใหญ่ไว้เมื่อเผชิญกับการเพิ่มความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ แต่มันอาจเป็นเรื่องยากอย่างไม่น่าเชื่อเมื่อพิจารณาว่าข้าวทุกพันธุ์ที่ทำการทดสอบแสดงให้เห็นว่าระดับวิตามินบีลดลงอย่างมีนัยสำคัญ

วิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปได้อีกประการหนึ่งคือการลดมลพิษจากการกระทำของมนุษย์ปริมาณการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ปัจจุบัน ระดับCO₂ในชั้นบรรยากาศเฉลี่ยประมาณ 410 ppm (ประมาณ 0.04%) เพิ่มขึ้นจาก 350 ppm ในทศวรรษ 1980 รูปแบบนี้มีสาเหตุหลักมาจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล

การลดลงเฉลี่ยของโปรตีนในเมล็ดข้าวเมื่อเพิ่มขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับ CO surrounding โดยรอบสำหรับสายพันธุ์ข้าวเปลือก 18 สายพันธุ์ที่มีภูมิหลังทางพันธุกรรมที่แตกต่างกันซึ่งปลูกในจีนและญี่ปุ่นการลดลงโดยเฉลี่ยในความเข้มข้นขององค์ประกอบการติดตามธัญพืชเหล็ก (Fe) และสังกะสี (Zn) โดยเพิ่มCO₂สำหรับข้าวที่ปลูก 18 เส้นที่มีต้นกำเนิดทางพันธุกรรมที่แตกต่างกันปลูกในจีนและญี่ปุ่นโดยใช้เทคโนโลยี FACE

ผักไร้ประโยชน์

ผักและผลไม้เติบโตเมื่อหลายสิบปีก่อนโดยการยืนยันของนักวิทยาศาสตร์นั้นอุดมไปด้วยวิตามินและแร่ธาตุมากกว่าพันธุ์ที่เรากินอยู่ในปัจจุบัน สาเหตุหลักของแนวโน้มที่น่าตกใจในอาหารของเราคือการลดลงของดิน: วิธีการก้าวร้าวที่ทันสมัยในการบรรลุผลประโยชน์สูงสุดในการเกษตรได้นำไปสู่การลดลงอย่างรุนแรงในปริมาณของสารอาหารในดิน น่าเสียดายที่แครอทรุ่นต่อ ๆ ไปที่เติบโตเร็วสวยงามและทนต่อศัตรูพืชนั้นมีประโยชน์น้อยกว่าแครอทรุ่นก่อน ๆ

Donald Davis และทีมงานของเขาจากเท็กซัสมหาวิทยาลัยตรวจสอบข้อมูลโภชนาการของ USDA สำหรับผักและผลไม้ 43 ชนิดในปี 1950 และ 1999 และพบว่าโปรตีน แคลเซียม ฟอสฟอรัส เหล็ก ไรโบฟลาวิน (วิตามินบี 2) และวิตามินซี "ลดลงอย่างแท้จริง" ในช่วงครึ่งศตวรรษที่ผ่านมา เดวิสให้เหตุผลว่าปริมาณสารอาหารที่ลดลงนี้เนื่องมาจากการเกษตรสมัยใหม่มุ่งเป้าไปที่การปรับปรุงลักษณะคุณภาพ (ขนาด อัตราการเจริญเติบโต ความต้านทานศัตรูพืช) ของพืชผลที่ได้

สมาคมผู้บริโภคอินทรีย์เปรียบเทียบการศึกษาหลายชิ้นที่มีผลลัพธ์คล้ายกัน: การวิเคราะห์ข้อมูลสารอาหารโดยสถาบันคูชิระหว่างปี 1975 ถึง 1997 พบว่าระดับแคลเซียมโดยเฉลี่ยในผักสด 12 ชนิดลดลง 27% ระดับธาตุเหล็ก 37% และระดับวิตามินเอลดลง 21 % และ ระดับวิตามินซี 30% และข้อมูลสารอาหารระหว่างปี 1930 ถึง 1980 ที่ตีพิมพ์ใน British Food Journal พบว่าปริมาณแคลเซียมโดยเฉลี่ยของผัก 20 ชนิดลดลง 19% เหล็ก 22% และโพแทสเซียม 14% ในช่วงเวลานั้น ปรากฎว่าคนยุคใหม่ต้องกินส้มแปดผลต่อวันเพื่อให้ได้วิตามิน A และ C ในปริมาณเดียวกับที่ปู่ย่าตายายของเราจะได้รับจากผลไม้เพียงผลเดียว

สัตว์ใกล้สูญพันธุ์ผึ้ง

นักวิทยาศาสตร์ยังตื่นตระหนกกับการลดลงแมลงผสมเกสร ประมาณ 74% ของไขมันที่ผลิตทั่วโลกมีอยู่ในน้ำมันจากพืชที่ต้องอาศัยการผสมเกสรของแมลง พืชเหล่านี้ยังเป็นแหล่งวิตามินที่ละลายในไขมันที่สำคัญอีกด้วย ในบรรดาวิตามินที่ละลายน้ำได้ วิตามินซี 98% มาจากพืชผสมเกสร ผลไม้รสเปรี้ยว และผักและผลไม้อื่นๆ แม้ว่าโรคเลือดออกตามไรฟันเนื่องจากการขาด C จะพบได้ยากในปัจจุบัน แต่บทบาทที่สำคัญของมันร่วมกับ E และเบต้าแคโรทีนไม่ได้ลดลงแต่อย่างใดในความเป็นจริงสมัยใหม่ วิตามินบีที่ละลายน้ำได้อุดมไปด้วยเมล็ดแป้งที่เจริญเติบโตได้โดยไม่คำนึงถึงการขาดแมลงผสมเกสร อย่างไรก็ตาม สารอาหารเหล่านี้ส่วนใหญ่จะสูญเสียไปเมื่อเมล็ดธัญพืชถูกแปรรูปเป็นข้าวขาวหรือแป้งขาว เป็นต้น แม้ว่าสหรัฐอเมริกาจะแก้ไขข้อบกพร่องนี้ด้วยการใช้แป้งโฮลเกรน ข้าวกล้อง และอาหารไม่ขัดสีอื่นๆ แต่ประชากร 2/3 ของโลกไม่สามารถเข้าถึงธัญพืชเสริมอาหารได้

ตั้งแต่ต้นปี 2000 ผู้เลี้ยงผึ้งได้รายงานจำนวนมหาศาลผึ้งตาย ตามหลักแล้วผึ้งที่หายตัวไปอย่างไร้ร่องรอยไม่ได้กลับไปเป็นลมพิษ กรณีเหล่านี้ดึงดูดความสนใจของสาธารณชนและข่าวลือเกี่ยวกับสาเหตุต่าง ๆ ของปรากฏการณ์ตั้งแต่การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศไปจนถึงสัญญาณกัมมันตภาพรังสีจากโทรศัพท์มือถือและพืชดัดแปลงพันธุกรรม

ทีมวิจัยขนาดใหญ่ค้นพบ: แม้ว่าจะพบไวรัสผึ้งเป็นอัมพาตของอิสราเอลในผึ้ง แต่ก็ไม่สามารถทำให้เกิดการสูญพันธุ์อย่างรุนแรงได้ จำนวนผึ้งลดลงอย่างรวดเร็วในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา บางส่วนถูกเพิ่มเข้าไปในรายชื่อที่ใกล้สูญพันธุ์ในปี 2017 (เจ็ดสายพันธุ์ของผึ้งฮาวาย) และในปี 2018 (Bumblebee Bombus affinis)

ในแต่ละปีจำนวนผึ้งผสมเกสรจะลดลงและบางชนิดใกล้สูญพันธุ์

การใช้ยาฆ่าแมลงอย่างเข้มข้นที่รู้จักกันเป็น neonicotinoids (ยาฆ่าแมลงชนิดใหม่ที่มีผลต่อระบบประสาทส่วนกลางของแมลงนำไปสู่การเป็นอัมพาตและตาย) มีบทบาทสำคัญในการลดจำนวนประชากรของผึ้ง เมื่อผึ้งสัมผัสกับ neonicotinoids พวกมันมีผลอย่างมากต่อระบบประสาท (เช่นแมลงอัลไซเมอร์สำหรับแมลง) และประสบกับอาการเวียนศีรษะอย่างรุนแรง

พร้อมกับยาฆ่าแมลงปรสิตเรียกว่าไร Varrao ยังเป็นสาเหตุของการตายของผึ้งด้วย Varrao สามารถผสมพันธุ์ในอาณานิคมผึ้งเท่านั้น ปรสิตดูดเลือดเหล่านี้มีผลต่อทั้งผู้ใหญ่และผึ้งน้อยอย่างเท่าเทียมกัน โรคที่เกิดจากไรเหล่านี้สามารถทำให้ผึ้งสูญเสียขาหรือปีกอย่างช้า ๆ และตายอย่างเจ็บปวด

ธัญพืชไม่ขัดสีถือเป็นธัญพืชจากธรรมชาติที่สำคัญแหล่งวิตามินบีโดยเฉพาะกรดโฟลิก ความต้องการกรดโฟลิกเพิ่มขึ้นในระหว่างตั้งครรภ์เพื่อป้องกันข้อบกพร่องของท่อประสาทของทารกในครรภ์ วิตามินเอมากกว่า 70% และแคโรทีนอยด์ 98%, คริปโตแซนธิน (โพรวิตามินเอ) และไลโคปีนแต่ละชนิดพบในพืชที่ได้รับการผสมเกสรโดยแมลง ยังไม่ทราบว่าพืชเหล่านี้ รวมถึงผักและผลไม้สีแดง สีส้ม และสีเหลือง สามารถสืบพันธุ์ได้โดยไม่ต้องผสมเกสรได้มากเพียงใด แต่การทดลองแสดงให้เห็นว่าให้ผลผลิตเพิ่มขึ้นโดยตรง 43% เนื่องจากการผสมเกสรตามธรรมชาติ วิตามินเอเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดสำหรับร่างกาย และการขาดวิตามินเอทำให้เด็กตาบอดอย่างถาวรถึง 500,000 รายทั่วโลกทุกปี อาหารที่มีแคโรทีนอยด์สูงมีประโยชน์ต่อผู้ที่เสี่ยงต่อการเป็นมะเร็ง ในการทดสอบในห้องปฏิบัติการ ไลโคปีนได้แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการชะลอการเติบโตของเนื้องอก วิตามินอีส่วนใหญ่พบได้ในพืชที่ต้องการการผสมเกสร

พร่องดินมลพิษทางอากาศและการสูญพันธุ์ของผึ้งเป็นเพียงผลสืบเนื่องจากทัศนคติที่ไม่รู้หนังสือของมนุษยชาติต่อโลกที่มีขนาดใหญ่ แต่มีความเปราะบางและเปราะบาง ผู้คนพืชสัตว์บกและอากาศล้วนมีความเชื่อมโยงกันอย่างแยกไม่ออกและทุกย่างก้าวที่ไร้ความรับผิดชอบของบุคคลสามารถกลายเป็นโศกนาฏกรรมที่แท้จริงสำหรับโลกทั้งใบ นักวิทยาศาสตร์อาจจะสามารถคืนคุณค่าทางโภชนาการของผลไม้ผักและซีเรียลได้ แต่นี่ไม่ใช่ทิศทางเดียวของการพัฒนาโลกของเรา มีความจำเป็นต้องลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ลดภาระบนพื้นดินและดูแลโลกของสัตว์ป้องกันการสูญพันธุ์ของทั้งเผ่าพันธุ์