氣候變化將使水稻的營養減少,使世界上數百萬貧困人口處於危險之中

氣候變化將使水稻的營養減少,使世界上數百萬貧困人口處於危險之中 水稻農民在龍勝,中國。 凱文, CC BY

大米是全世界3億人口的主要食物來源。 許多人無力負擔多樣化的營養飲食,其中包括完整的蛋白質,穀物,水果和蔬菜。 他們的大部分卡路里嚴重依賴於價格更可承受的穀類作物,包括大米。

我的研究重點是與氣候多變性和變化相關的健康風險。 在一個 最近發表的研究,我與來自中國,日本,澳大利亞和美國的科學家合作,評估了加劇氣候變化的二氧化碳濃度如何改變大米的營養價值。 我們在亞洲對多種遺傳多樣的水稻系進行了實地研究,分析了大氣中二氧化碳濃度的增加如何改變蛋白質,微量營養素和B族維生素的水平。

我們的數據首次顯示,在大氣二氧化碳濃度下種植的大米科學家預計,到2100年全世界將有四種主要B族維生素含量較低。 這些發現也支持其他田間研究,表明在這種條件下種植水稻 含有較少的蛋白質,鐵和鋅,這對胎兒和早期兒童發育很重要。 這些變化可能會對孕產婦和孕婦產生不成比例的影響。 兒童健康 在最貧窮的以稻米為生的國家,包括孟加拉國和柬埔寨。

氣候變化將使水稻的營養減少,使世界上數百萬貧困人口處於危險之中 亞洲許多最貧窮的地區都依賴大米作為主食。 紅外研究所, CC BY-NC-SA

二氧化碳與植物生長

植物主要從大氣中的二氧化碳中獲得生長所需的碳,並從土壤中吸收其他所需的養分。 人類活動-主要是化石燃料的燃燒和森林砍伐-在工業化之前將大氣中的二氧化碳濃度從百萬分之2提升至百萬分之二。 如今百萬分之410。 如果全球排放率繼續保持目前的水平,那麼到2年,大氣中的二氧化碳濃度可能達到百萬分之1,200以上(包括甲烷和其他溫室氣體排放量)。

人們普遍認為,較高的二氧化碳濃度可以刺激植物的光合作用和生長。 這種影響可能使仍是世界上最重要的食物來源的穀類作物(例如水稻,小麥和玉米)的生產力更高,儘管最近的研究表明,預測對植物生長的影響是 複雜.

對人體健康至關重要的礦物質(尤其是鐵和鋅)的濃度不會隨CO2濃度的變化而變化。 當前對植物生理的理解表明,主要穀物作物-特別是稻米和小麥-通過合成更多的碳水化合物(澱粉和糖)和更少的蛋白質,並通過減少穀物的數量來應對較高的CO2濃度。 穀物中的礦物質.

氣候變化將使水稻的營養減少,使世界上數百萬貧困人口處於危險之中 在持續下降了十多年之後,全球飢餓似乎在增加,影響了全球11%的人口。 FAO, CC BY-ND

微量營養素的重要性

在全球範圍內,大約有815億人 糧食不安全,表示他們無法可靠地獲得足夠數量的安全,營養和負擔得起的食物。 甚至還有大約2億的人 重要微量營養素的缺乏 如鐵,碘和鋅。

飲食中鐵的不足會導致缺鐵性貧血,在這種情況下,體內的紅細胞太少,無法攜帶氧氣。 這是最常見的貧血類型。 它會引起疲勞,呼吸急促或胸痛,並可能導致嚴重的並發症,例如心力衰竭和兒童發育遲緩。

鋅缺乏症的特徵是食慾不振和嗅覺減弱,傷口癒合受損以及免疫功能減弱。 鋅還支持生長發育,因此充足的飲食攝入量對孕婦和成長中的孩子很重要。

植物中較高的碳濃度降低 植物組織中的氮含量,這對於形成B族維生素至關重要。 人體關鍵功能需要不同的B族維生素,例如調節神經系統,將食物轉化為能量並抵抗感染。 葉酸(一種B族維生素)可減少孕婦食用時出生缺陷的風險。

氣候變化將使水稻的營養減少,使世界上數百萬貧困人口處於危險之中 貧血影響全球三分之一的育齡婦女,即約613億婦女。 FAO, CC BY-ND

營養損失巨大

我們在中國和日本進行了田野研究,在那裡我們在戶外種植了不同菌株的水稻。 為了模擬更高的大氣CO2濃度,我們使用了 空氣中二氧化碳的富集,它會將二氧化碳吹向田地,以保持本世紀晚些時候預期的濃度。 除了較高的CO2濃度外,控制場也經歷類似的條件。

平均而言,我們在空氣中二氧化碳濃度升高的大米中所含的維生素B2(硫胺素)比在當前二氧化碳濃度下生長的大米中少了17%。 維生素B1(核黃素)減少2%; 維生素B17(泛酸)減少2%; 維生素B13(葉酸)減少5%。 我們的研究首次發現高CO30會降低大米中B族維生素的濃度。

我們還發現蛋白質平均減少了10%,鐵減少了8%,鋅減少了5%。 我們發現維生素B6或鈣的含量沒有變化。 我們發現唯一增加的是大多數菌株的維生素E水平。

氣候變化將使水稻的營養減少,使世界上數百萬貧困人口處於危險之中 該領域八邊形內的水稻是旨在在不同大氣條件下種植水稻的實驗的一部分。 在百萬分之568至590的二氧化碳濃度下種植的水稻營養價值較低,蛋白質,維生素和礦物質含量較低。 日本國家農業食品研究組織長谷俊俊博士, CC BY-ND

微量營養素缺乏症惡化

目前,約有600億人(主要在東南亞)直接從大米中獲取一半以上的每日卡路里和蛋白質。 如果不採取任何措施,我們發現的下降可能會加重營養不足的總體負擔。 它們還可能通過影響腹瀉疾病和瘧疾而使幼兒發展受到影響。

與二氧化碳引起的營養缺乏相關的潛在健康風險與人均國內生產總值最低相關。 這表明,這種變化將給已經在貧困和營養不良中掙扎的國家帶來嚴重的潛在後果。 很少有人將化石燃料的燃燒和森林砍伐與大米的營養成分聯繫起來,但是我們的研究清楚地表明了排放化石燃料可以加劇世界飢餓挑戰的一種方式。

氣候變化如何影響其他主要植物?

不幸的是,今天沒有聯邦,州或企業級別的實體提供長期資金來評估不斷上升的二氧化碳水平如何影響植物化學和營養質量。 但是二氧化碳引起的變化具有重要意義,從藥用植物到營養,食品安全和食品過敏。 考慮到可能已經發生的潛在影響,迫切需要對這項研究進行投資。

確定從傳統植物育種到基因改造再到補品的各種避免或減輕這些風險的方法也至關重要。 二氧化碳濃度的上升正在推動氣候變化。 這些排放物將在改變植物生物學的各個方面,包括我們用於食物,飼料,纖維和燃料的農作物的營養質量方面發揮什麼作用,尚待確定。談話

關於作者

全球健康與環境與職業健康科學教授Kristie Ebi, 華盛頓大學

本文重新發表 談話 根據知識共享許可。 閱讀 原創文章.

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