openscience

Για πρώτη φορά, μια δοκιμή υπαίθρου έδειξε ότι τα αυξημένα επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα παρεμποδίζουν την ικανότητα των φυτών να μεταβολίζουν τα νιτρικά ιόντα σε πρωτεΐνες, υποδεικνύοντας ότι η θρεπτική ποιότητα των καλλιεργειών παραγωγής τροφίμων βρίσκεται σε κίνδυνο, καθώς εντείνεται η κλιματική αλλαγή.

 

"Η ποιότητα των τροφίμων μειώνεται κάτω από τα αυξανόμενα επίπεδα του ατμοσφαιρικού διοξειδίου του άνθρακα που βιώνουμε", είπε ο επικεφαλής συντάκτης της μελέτης Arnold Bloom, καθηγητής στο Τμήμα Φυτικών Επιστημών του Πανεπιστημίου Davis της California και συμπλήρωσε: "Έχουν προταθεί πολλές εξηγήσεις για τη μείωση αυτή, αλλά αυτή είναι η πρώτη μελέτη που δείχνει ότι το αυξημένο διοξείδιο του άνθρακα αναστέλλει τη μετατροπή των νιτρικών σε πρωτεΐνη σε μια καλλιέργεια υπαίθρου".

 

Ο μεταβολισμός ή αλλιώς η επεξεργασία του αζώτου παίζει σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη και την παραγωγικότητα του φυτού. Στις καλλιέργειες παραγωγής τροφίμων, αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό, διότι τα φυτά χρησιμοποιούν το άζωτο για να παράξουν τις πρωτεΐνες που είναι ζωτικής σημασίας για την ανθρώπινη διατροφή. Το σιτάρι, συγκεκριμένα, παρέχει σχεδόν το ένα τέταρτο όλων των πρωτεϊνών στην παγκόσμια ανθρώπινη διατροφή. Πολλές εργαστηριακές μελέτες στο παρελθόν είχαν δείξει ότι τα αυξημένα επίπεδα του ατμοσφαιρικού διοξειδίου του άνθρακα εμπόδιζαν τον μεταβολισμό των νιτρικών στα φύλλα των σιτηρών και των μη ψυχανθών φυτών. Ωστόσο, δεν υπήρξε καμία επαλήθευση της σχέσης αυτής στα υπαίθρια καλλιεργούμενα φυτά.

 

Για να παρατηρήσουν την αντίδραση του σιταριού σε διαφορετικά επίπεδα ατμοσφαιρικού διοξειδίου του άνθρακα, οι ερευνητές εξέτασαν δείγματα σιταριού που είχαν καλλιεργηθεί τα έτη 1996 και 1997 στο γεωπονικό κέντρο Maricopa, κοντά στο Φοίνιξ της Αριζόνα. Εκείνη την περίοδο, απελευθερώθηκε στους αγρούς αέρας εμπλουτισμένος σε διοξείδιο του άνθρακα, δημιουργώντας ένα υψηλό επίπεδο ατμοσφαιρικού διοξειδίου του άνθρακα στα πειραματικά αγροτεμάχια, παρόμοιο με αυτό που αναμένεται σήμερα να υπάρχει κατά τις επόμενες δεκαετίες. Καλλιεργήθηκαν επίσης αγροί ελέγχου για το σιτάρι, σε ατμοσφαιρικό, μη επεξεργασμένο επίπεδο διοξειδίου του άνθρακα. Υλικό φύλλων που συλλέχθηκε από τα διάφορα πειραματικά αγροτεμάχια σίτου, τοποθετήθηκε αμέσως σε πάγο, στη συνέχεια ξηράνθηκε σε κλίβανο και αποθηκεύθηκε σε δοχεία σφραγισμένα υπό κενό, έτσι ώστε να ελαχιστοποιηθούν οι μεταβολές στις διάφορες ενώσεις του αζώτου με την πάροδο του χρόνου.

 

Ένα γρήγορο ταξίδι μέσα από περισσότερο από μια δεκαετία βρήκε τον Bloom και την τρέχουσα ερευνητική ομάδα σε θέση να διεξάγουν χημικές αναλύσεις που δεν ήταν διαθέσιμες κατά το χρόνο  συγκομιδής των πειραματικών σιταριών. Στην εν λόγω μελέτη, οι ερευνητές ανέφεραν πως τρεις διαφορετικές μετρήσεις του μεταβολισμού των νιτρικών επιβεβαίωσαν ότι το αυξημένο επίπεδο του ατμοσφαιρικού διοξειδίου του άνθρακα είχε αναστείλει τον μεταβολισμό των ιόντων αυτών σε πρωτεΐνη στα υπαίθρια καλλιεργούμενα σιτάρια.

 

"Αυτά τα αποτελέσματα υπαίθρου συμφωνούν με τα ευρήματα προηγούμενων εργαστηριακών μελετών, οι οποίες έδειξαν ότι υπάρχουν πολλοί φυσιολογικοί μηχανισμοί, υπεύθυνοι για την αναστολή του μεταβολισμού των νιτρικών στα φύλλα, που προκαλεί το διοξείδιο του άνθρακα", είπε ο Bloom. Ο καθηγητής σημείωσε ότι άλλες μελέτες έχουν επίσης δείξει ότι οι συγκεντρώσεις πρωτεΐνης στους κόκκους του σιταριού, του ρυζιού και του κριθαριού - καθώς επίσης και στους κονδύλους πατάτας - μειώνονται, κατά μέσο όρο, περίπου 8 % κάτω από αυξημένα επίπεδα ατμοσφαιρικού διοξειδίου του άνθρακα.

 

"Όταν αυτή η μείωση συμπεριληφθεί στο σχετικό ποσοστό της διατροφικής πρωτεΐνης που λαμβάνουν οι άνθρωποι από τις διάφορες αυτές καλλιέργειες, καθίσταται σαφές ότι η συνολική ποσότητα πρωτεΐνης που είναι διαθέσιμη για ανθρώπινη κατανάλωση μπορεί να μειωθεί κατά περίπου 3 %, όταν το ατμοσφαιρικό διοξείδιο του άνθρακα θα φτάνει στα επίπεδα που αναμένονται κατά τις επόμενες δεκαετίες", συμπλήρωσε ο Bloom.

 

Ενώ η μεγάλη χρήση λιπασμάτων αζώτου θα μπορούσε εν μέρει να αντισταθμίσει αυτή τη μείωση στην ποιότητα των τροφίμων, θα προκαλούσε επίσης αρνητικές συνέπειες, σύμφωνα με τον ερευνητή, όπως αύξηση του κόστους, περισσότερη έκπλυση νιτρικών στα υπόγεια νερά και αυξημένες εκπομπές μονοξειδίου του αζώτου, ενός αερίου του φαινομένου του θερμοκηπίου.