Новое предварительное исследование показывает, что повышение уровня углекислого газа в атмосфере и повышение температуры способствуют снижению качества питательных веществ в продовольственных культурах, что имеет серьёзные последствия для здоровья и благополучия человека.
Большинство исследований воздействия изменения климата на производство продуктов питания сосредоточено на урожайности, но размер урожая мало что значит, если его питательная ценность низкая. «Наша работа выходит за рамки количества и фокусируется на качестве того, что мы едим», — говорит Джиата Угвах Экеле, доктор философии в Ливерпульском университете имени Джона Мурса, Великобритания.
Продолжающееся воздействие изменения климата может иметь разрушительные и необратимые последствия для растений по всему миру. Исследование Экеле в основном сосредоточено на изучении того, как на содержание питательных веществ в продовольственных культурах могут влиять повышение уровня углекислого газа и температуры, связанные с изменением климата.
«Эти изменения окружающей среды могут влиять на всё: от фотосинтеза и темпов роста до синтеза и накопления питательных веществ в сельскохозяйственных культурах», — говорит Экеле.
«Крайне важно понимать эти воздействия, потому что мы — то, что мы едим, а растения составляют основу нашей продовольственной сети как основные производители в экосистеме», — говорит Экеле. «Изучая эти взаимодействия, мы можем лучше прогнозировать, как изменение климата повлияет на питательный ландшафт наших продуктов питания, и работать над смягчением этих последствий».
Исследование Экеле сосредоточено на популярных листовых овощах, включая капусту, рукколу и шпинат. Для этого проекта эти культуры выращивают в камерах с контролируемой средой в Ливерпульском университете имени Джона Мурса, а уровни углекислого газа и температуры изменяют для имитации прогнозируемых климатических сценариев Великобритании в будущем.
«Фотосинтетические маркеры, такие как флуоресценция хлорофилла и квантовый выход, оцениваются по мере роста сельскохозяйственных культур, в то время как урожайность и биомасса регистрируются при сборе урожая», — говорит Экеле.
После того как растения были выращены в условиях изменения климата, их качество питания было проанализировано с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) и рентгеновской флуоресцентной профилометрии для измерения концентраций сахара, белка, фенольных соединений, флавоноидов, витаминов и антиоксидантов.
Предварительные результаты этого проекта показывают, что повышенные уровни атмосферного углекислого газа могут помочь сельскохозяйственным культурам расти быстрее и крупнее, но определённо не здоровее. «Через некоторое время в культурах наблюдалось снижение содержания ключевых минералов, таких как кальций, и некоторых антиоксидантных соединений», — говорит Экеле.
Эти изменения усугублялись повышением температуры. «Взаимодействие между углекислым газом и тепловым стрессом имело сложные последствия: культуры не росли такими большими или быстрыми, а снижение качества питания усиливалось», — говорит Экеле.
Ключевым ранним выводом является то, что разные культуры по-разному реагировали на эти стрессовые факторы, связанные с изменением климата, причём некоторые виды реагировали более интенсивно, чем другие. «Это разнообразие реакций подчёркивает, что мы не можем обобщать данные по культурам. Эта сложность одновременно увлекательна и сложна и напоминает нам о том, почему важно изучать несколько стрессоров вместе», — говорит Экеле.
Этот дисбаланс в питании имеет серьёзные последствия для здоровья человечества. Хотя более высокие уровни углекислого газа могут увеличить концентрацию сахаров в сельскохозяйственных культурах, они могут разбавлять необходимые белки, минералы и антиоксиданты.
«Этот изменённый баланс может способствовать тому, что диеты будут более калорийными, но менее питательными», — говорит Экеле. «Повышенное содержание сахара в сельскохозяйственных культурах, особенно во фруктах и овощах, может привести к большему риску ожирения и диабета 2 типа, особенно в группах населения, уже борющихся с неинфекционными заболеваниями».
Культуры с низким содержанием питательных веществ также могут привести к дефициту жизненно важных белков и витаминов, которые ослабляют иммунную систему человека и усугубляют существующие заболевания, особенно в странах с низким или средним уровнем дохода. «Речь идёт не только о том, сколько еды мы выращиваем, но и о том, что находится внутри этой еды и как это поддерживает долгосрочное благополучие человека», — говорит Экеле.
Хотя это исследование имитирует прогнозируемые климатические изменения в Великобритании, последствия носят глобальный характер. «Продовольственные системы в странах Глобального Севера уже испытывают трудности из-за изменения погодных условий, непредсказуемых вегетационных периодов и более частых тепловых волн», — говорит Экеле. «В тропических и субтропических регионах эти районы также сталкиваются с перекрывающимися стрессами, такими как засуха, вредители и деградация почв, — и являются домом для миллионов людей, которые напрямую зависят от сельского хозяйства в плане продовольствия и дохода».
Экеле и её команда открыты для дальнейшего сотрудничества в этом проекте с более широким исследовательским сообществом, включая специалистов в области сельского хозяйства, питания и климатической политики. «Важно связать науку о растениях с более широкими вопросами благополучия человека. Поскольку климат продолжает меняться, мы должны мыслить целостно о том, какую систему питания мы строим — такую, которая не только производит достаточно пищи, но и способствует здоровью, справедливости и устойчивости», — говорит Экеле. «Еда — это больше, чем просто калории; это основа для человеческого развития и адаптации к климату».