Пластикова їжа: чому злаки, овочі і фрукти стрімко втрачають вітаміни і мікроелементи

Плюси і мінуси вуглекислого газу

Вуглекислий газ допомагає рости. Зростання вмісту СО₂ вчетверо - до 0,12% від

загального обсягу повітря - підсилює фотосинтез вдва рази і додає урожай в чотири. Підйом до 0,3% - в десять разів - дозволяє зібрати з полів в півтора рази більше. Подальше насичення повітря вуглекислим газом до 1% урожай не збільшує. А при утриманні СО₂ вище 1,5-2% урожай і зовсім починає різко падати. Фотосинтез при цьому припиняється, тому що частка СО₂ в повітрі вже така, що взагалі не дає йому виходити з цитоплазми клітин. Листя рослин на світлі за допомогою хлорофілу поглинають вуглекислоту і разом з водою переробляють її в органічні речовини. Але в разі надлишку вуглекислого газу рослини не здатні справлятися з надлишками. Коріння самі виділяють величезну кількість і цукрів, і СО₂. Цукрами вони годують своїх ризосферних бактерій. А вуглекислого газу видихають до 40% від всього грунтового.

Результати багаторічних експериментів показали: при надлишку вуглекислого газу листя дерев починають поглинати його більше. Але при цьому дерева не використовують його для власного розвитку, а просто «проганяють крізь себе», знову виділяючи через коріння. При утриманні СО₂ в грунті більше 1,5% коріння починають задихатися. Як виявилося, їм набагато важливіше надлишок кисню.

фотосинтез - це процес, який використовується рослинами, водоростями і деякими бактеріями для отримання енергії сонячного світла і перетворення її в органічні речовини, необхідні для їх життєдіяльності.

Існують два типи фотосинтетичних процесів: кисневий фотосинтез і аноксигенний фотосинтез. Аноксигенний фотосинтез - процес, який відбувається у бактерій. При ньому кисень не виробляється. Кисневий фотосинтез найбільш поширений і спостерігається у рослин, водоростей і ціанобактерій. Під час кисневого фотосинтезу енергія світла переносить електрони з води (H₂O) в вуглекислий газ (CO₂), що супроводжується утворенням вуглеводів. При цьому перенесення СО₂ «відновлюється», або отримує електрони, а вода «окислюється», або втрачає електрони. В результаті фотосинтезу утворюються цукру і кисень.

Фотосинтез протікає в дві фази. Перша називається світловий, друга - темновой. Світлова фаза фотосинтезу дозволяє безпосередньо перетворювати світлову енергію в хімічну завдяки сонячному світлу. Приблизно через 15 секунд після поглинання рослиною вуглекислого газу відбувається темновая реакція синтезу і з'являються перші продукти фотосинтезу - цукру: ТРИОС, пентози, гексози і гептози. З певних гексоз утворюються сахароза та крохмаль. Крім вуглеводів, шляхом зв'язування з молекулою азоту можуть також розвиватися ліпіди і білки.

Світлова фаза протікає на мембранах тилакоїдів хлоропласта, темновая - в стромі хлоропласта.

Але незворотні процеси, які викликаєпідвищений вміст вуглекислого газу в повітрі, вже почалися. Дослідження, опубліковане в журналі Nature в 2014 році, показує, що рис, вирощений при високому вмісті вуглекислоти, містить меншу кількість важливих поживних речовин. Потенційні наслідки для здоров'я великі, враховуючи, що в усьому світі вже мільярди людей не отримують достатню кількість білка, вітамінів та інших поживних речовин зі свого щоденного раціону.

Доктор Зіск, фізіолог рослин в Міністерствісільського господарства США, і його колеги створили експериментальні рисові поля в Китаї і Японії з підвищеною концентрацією вуглекислого газу, яка очікувана вченими через 100 років. Дослідники зосередилися на рисі, тому що у 2 млрд людей у ​​всьому світі це основне джерело їжі. 18 сортів рису, які були вирощені і зібрані, за рідкісним винятком, містили значно менше білка, заліза і цинку, ніж рис, який тут вирощували сьогодні. У всіх сортах відбулося різке зниження рівня вітамінів В1, В2, В5 і В9, але в них містилося більше вітаміну Е.

Процес фотосинтезу в рослинах включає в себеряд етапів і реакцій, які залежать від сонячної енергії, води і вуглекислого газу. CO₂ служить джерелом вуглецю, він вступає в процес фотосинтезу в серії реакцій, званих етапами фіксації вуглецю (також відомими як реакції темнової фази). Ці реакції йдуть за етапами перетворення енергії (або світловими реакціями), які перетворять сонячну енергію в хімічну в формі молекул АТФ і НАДФ, що забезпечують енергію для запуску етапів фіксації вуглецю.

Вуглекислий газ потрапляє в більшість рослинчерез пори (продихи) на поверхні листя або стебел. У фотосинтезуючих водоростях і ціанобактеріях CO₂ поглинається з навколишнього води. Опинившись в фотосинтезуючої клітці, CO₂ «фіксується» з органічної молекулою за допомогою ферменту. У багатьох видів рослин ця первісна реакція каталізується ферментом Rubisco - найпоширенішим ферментом в світі.

В ряду реакцій, званих циклом Кальвіна,углеродсодержащими молекула, отримана в результаті цієї першої реакції фіксації, перетворюється в різні сполуки з використанням енергії від АТФ і НАДФ. Продукти циклу Кальвіна включають простий цукор, який згодом перетворюється в вуглеводи - це глюкоза, сахароза та крохмаль. Вони служать важливими джерелами енергії для рослини. Цикл також регенерує молекули вихідного реагенту, з якими буде пов'язано більше вуглекислого газу в наступному етапі циклу.

На експериментальному полі встановили труби,які виділяли вуглекислий газ на невеликі ділянки під відкритим небом (замість того, щоб просто тестувати посіви в закритих теплицях) для імітації майбутніх реальних умов. У рослин, які піддаються так званому циклу Кальвіна, у рису і пшениці в тому числі, підвищення концентрації вуглекислого газу може стимулювати виробництво більшої кількості вуглеводів, що впливають на вміст поживних елементів. Але вчені все ще намагаються зрозуміти, чому деякі сполуки, такі як вітамін В, залежні від змін атмосферного повітря, а інші ні, або чому у деяких сортів рису спостерігається більш різке зниження рівня вітаміну В, ніж у інших.

врізка

Після ряду досліджень в цій області вченізаймуться створенням генетично змінених сортів сільськогосподарських культур, які збережуть більшу частину свого харчової цінності в умовах підвищення концентрації вуглекислого газу. Але це може виявитися неймовірно важко, з огляду на, що всі протестовані сорти рису показали значне зниження рівня вітаміну В, зазначає доктор Зіск.

Інше можливе рішення - зниження антропогеннихобсягів викидів вуглекислого газу. В даний час рівень СО₂ в атмосфері в середньому становить близько 410 частин на мільйон (приблизно 0,04%), в порівнянні з 350 частинами на мільйон в 1980-х роках. Така картина спостерігається в основному через спалювання викопного палива.

Середнє зниження білка зерна при підвищеному попорівняно з навколишнім CO₂ для 18 культивованих рисових ліній контрастного генетичного фону, вирощених в Китаї і Японії з використанням технології FACE.Середнє зниження концентрації мікроелементів взерні, заліза (Fe) і цинку (Zn) при підвищеному CO₂ для 18 культивованих рисових ліній контрастного генетичного походження, вирощених в Китаї і Японії з використанням технології FACE.

даремні овочі

Фрукти і овочі, вирощені десятиліття назад, позапевненням вчених, були більш багаті вітамінами і мінералами, ніж сорти, які ми вживаємо в їжу в даний час. Головним винуватцем цієї тривожної тенденції в нашому харчуванні стало виснаження ґрунту: сучасні агресивні методи досягнення максимальної вигоди в сільському господарстві призвели до катастрофічного зменшення кількості поживних речовин в грунті. На жаль, кожне наступне покоління швидкозростаючою, красивою, стійкою до шкідників моркви стає ще менш корисним, ніж попереднє.

Дональд Девіс і його команда з Техаськогоуніверситету вивчили дані по харчуванню Міністерства сільського господарства США за 1950 і 1999 роки по 43 різним овочам і фруктам і виявили у них «реальне зниження» білка, кальцію, фосфору, заліза, рибофлавіну (вітамін В2) і вітаміну С за останні півстоліття. Девіс пов'язує це зниження вмісту поживних речовин з тим, що сучасне сільське господарство направлено на поліпшення якісних ознак (розмір, швидкість росту, стійкість до шкідників) одержуваного врожаю.

Асоціація споживачів органічних продуктівпорівняла кілька досліджень з аналогічними результатами: аналіз даних про поживні речовини, проведене Інститутом куші з 1975 по 1997 роки, показав, що середній рівень кальцію в 12 свіжих овочах знизився на 27%, рівень заліза - на 37%, рівень вітаміну А - на 21 %, а рівень вітаміну С - на 30%. А дані про поживні речовини з 1930 по 1980 роки, опубліковані в British Food Journal, показали, що в 20 овочах середній вміст кальцію за цей час знизилося на 19%, заліза - на 22% і калію - на 14%. Виходить, що сучасним людям потрібно з'їдати вісім апельсинів в день, щоб отримати таку ж кількість вітамінів А і С, яке наші бабусі і дідусі отримали б всього від одного плоду.

вимираючі бджоли

Вчені також стривожені зниженням кількостізапилювачів. Близько 74% всіх глобально вироблених жирів присутні в оліях рослин, залежних від запилення комахами. Ці рослини також служать основними джерелами жиророзчинних вітамінів. З водорозчинних вітамінів 98% вітаміну С отримують з обпилених рослин, цитрусових та інших фруктів і овочів. Хоча цинга через дефіцит З в даний час зустрічається рідко, важлива роль його, поряд з Е і бета-каротином, нітрохи не зменшується і в сучасних реаліях. Водорозчинні вітаміни В багаті крохмалистими зерновими культурами, які розмножуються незалежно від дефіциту запилювачів. Однак більша частина цих поживних речовин втрачається, коли цільні зерна переробляють, наприклад, в білий рис або білу муку. У той час як США виправили цей недолік, відправивши на прилавки цельнозерновую борошно, бурий рис і інші нерафіновані продукти, 2/3 населення всього світу не мають можливості вживати в їжу збагачені зерна.

З початку 2000-х бджолярі повідомляли про масовіЗагибель медоносних бджіл. Дорослі бджоли, як правило, безслідно зникали, не повертаючись у вулики. Ці випадки привернули увагу громадськості, а чутки про різні причини явища коливалися від зміни клімату до радіоактивних сигналів мобільних телефонів і генетично модифікованих культур.

Велика дослідницька група з'ясувала: хоча у бджіл був виявлений ізраїльський бджолиний паралітичний вірус, він не міг стати причиною такого катастрофічного вимирання. Чисельність бджіл стрімко скорочується за останні роки. Деякі з них були додані в список зникаючих в 2017 році (сім видів гавайських бджіл) і в 2018 році (джміль Bombus affinis).

Щорічно чисельність бджіл-запилювачів скорочується, а деякі види виявляються на грані повного зникнення

Інтенсивне використання пестицидів, відомихяк неонікотиноїди (відносно новий клас інсектицидів, що впливають на центральну нервову систему комах, призводять до паралічу і смерті), зіграло важливу роль в зниженні популяції бджіл. Коли бджоли піддаються впливу неонікотиноїдів, вони відчувають сильний вплив на нервову систему (щось на зразок версії Альцгеймера для комах) і страждають від сильної дезорієнтації.

Поряд з пестицидами паразити, відомі яккліщі варрау, також несуть відповідальність за масову загибель бджіл. Варрау можуть розмножуватися тільки в бджолиної колонії. Ці кровоссальні паразити однаково вражають і дорослих, і молодих бджіл. Хвороба, викликана цими кліщами, може привести до того, що бджоли втрачають ноги або крила, повільно і болісно вмираючи.

Цільнозернові крупи - важливий натуральнийджерело вітамінів групи В, особливо фолієвої кислоти. Потреба в фолієвої кислоти підвищується під час вагітності для запобігання дефектам нервової трубки плода. Понад 70% вітаміну А і 98% кожного з каротиноїдів, криптоксантин (провітаміну А) і лікопену виявлені в культурах, які запилюються комахами. Невідомо, якою мірою ці рослини, в тому числі червоні, помаранчеві та жовті овочі та фрукти можуть розмножуватися без запилення, але експерименти показали пряме збільшення врожайності на 43% завдяки природному запиленню. Вітамін А є одним з найбільш необхідних елементів для організму, і його дефіцит стає причиною до 500 тис. Випадків незворотної сліпоти у дітей в усьому світі щорічно. Дієти з високим вмістом каротиноїдів корисні для людей, схильних до онкологічних захворювань; в лабораторних тестах лікопін показав свою здатність впливати на уповільнення зростання пухлин. Велика частина вітаміну Е також присутній в рослинах, які вимагають запилення.

Виснаження грунту, забруднення атмосфери івимирання бджіл - всього лише наслідки безграмотного відносини людства до великої, але такою тендітною і вразливою планеті. Люди, рослини, тварини, земля і повітря нерозривно пов'язані, і кожен безвідповідальний крок людини може обернутися справжньою трагедією для всього цього світу. Вчені зможуть, можливо, відновити харчову цінність фруктів, овочів і круп, але це не єдиний напрямок розвитку нашої планети. Необхідно знижувати викиди вуглекислого газу, послаблювати навантаження на грунт і піклуватися про тваринний світ, запобігаючи вимирання цілих видів.