Khi nồng độ carbon dioxide trong khí quyển tăng lên, cây lúa - nguồn thực phẩm chính của hơn 3 tỷ người - sản xuất ít vitamin và các chất dinh dưỡng quan trọng khác.
Nông dân trồng lúa ở Long Thắng, Trung Quốc. Hình ảnh qua kevincure / Flickr.
Bởi Kristie Ebi, Đại học Washington
Gạo là nguồn thực phẩm chính cho hơn ba tỷ người trên toàn thế giới. Nhiều người không thể có được một chế độ ăn uống đa dạng và bổ dưỡng bao gồm protein, ngũ cốc, trái cây và rau quả hoàn chỉnh. Họ phụ thuộc rất nhiều vào các loại cây ngũ cốc giá cả phải chăng hơn, bao gồm cả gạo, trong phần lớn lượng calo của họ.
Nghiên cứu của tôi tập trung vào các rủi ro sức khỏe liên quan đến biến đổi khí hậu và thay đổi. Trong một nghiên cứu được công bố gần đây, tôi đã làm việc với các nhà khoa học từ Trung Quốc, Nhật Bản, Úc và Hoa Kỳ để đánh giá mức độ tăng nồng độ carbon dioxide đang thúc đẩy sự thay đổi khí hậu có thể làm thay đổi giá trị dinh dưỡng của gạo. Chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu thực địa ở châu Á cho nhiều dòng lúa đa dạng di truyền, phân tích mức độ tăng nồng độ carbon dioxide trong khí quyển làm thay đổi mức độ protein, vi chất dinh dưỡng và vitamin B.
Dữ liệu của chúng tôi cho thấy lần đầu tiên gạo được trồng ở nồng độ carbon dioxide trong khí quyển dự kiến thế giới sẽ đạt được vào năm 2100 có mức độ thấp hơn của bốn vitamin B chính. Những phát hiện này cũng hỗ trợ nghiên cứu từ các nghiên cứu thực địa khác cho thấy gạo được trồng trong điều kiện như vậy chứa ít protein, sắt và kẽm, rất quan trọng trong sự phát triển của thai nhi và trẻ nhỏ. Những thay đổi này có thể có tác động không tương xứng đến sức khỏe bà mẹ và trẻ em ở các nước nghèo nhất là gạo, bao gồm Bangladesh và Campuchia.
Nhiều khu vực nghèo nhất châu Á phụ thuộc vào gạo như một loại lương thực chính. Hình ảnh qua IRRI.
Carbon dioxide và tăng trưởng thực vật
Thực vật thu được carbon mà chúng cần để phát triển chủ yếu từ carbon dioxide trong khí quyển và thu hút các chất dinh dưỡng cần thiết khác từ đất. Các hoạt động của con người - chủ yếu là đốt nhiên liệu hóa thạch và phá rừng - đã tăng nồng độ CO2 trong khí quyển từ khoảng 280 phần triệu trong thời kỳ tiền công nghiệp lên 410 phần triệu ngày nay. Nếu tỷ lệ phát thải toàn cầu tiếp tục trên con đường hiện tại của họ, nồng độ CO2 trong khí quyển có thể đạt hơn 1.200 phần triệu vào năm 2100 (bao gồm cả khí mêtan và khí thải nhà kính khác).
Nồng độ CO2 cao hơn thường được thừa nhận để kích thích sự quang hợp và tăng trưởng của thực vật. Hiệu ứng này có thể làm cho các loại cây ngũ cốc vẫn là nguồn thực phẩm quan trọng nhất thế giới, như gạo, lúa mì và ngô, năng suất cao hơn, mặc dù nghiên cứu gần đây cho thấy dự đoán tác động đến tăng trưởng thực vật là phức tạp.
Nồng độ các khoáng chất quan trọng đối với sức khỏe con người, đặc biệt là sắt và kẽm, không thay đổi khi đồng nhất với nồng độ CO2. Sự hiểu biết hiện tại về sinh lý thực vật cho thấy rằng các loại cây ngũ cốc chính - đặc biệt là lúa và lúa mì - đáp ứng với nồng độ CO2 cao hơn bằng cách tổng hợp nhiều carbohydrate (tinh bột và đường) và ít protein hơn, và bằng cách giảm lượng khoáng chất trong hạt.
Sau khi giảm dần trong hơn một thập kỷ, nạn đói toàn cầu dường như đang gia tăng, ảnh hưởng đến 11% dân số toàn cầu. Hình ảnh qua FAO.
Tầm quan trọng của vi chất dinh dưỡng
Trên toàn thế giới, khoảng 815 triệu người trên toàn thế giới không an toàn thực phẩm, có nghĩa là họ không có quyền truy cập đáng tin cậy vào đủ số lượng thực phẩm an toàn, bổ dưỡng và giá cả phải chăng. Thậm chí, nhiều người hơn - xấp xỉ 2 tỷ - còn thiếu các vi chất quan trọng như sắt, iốt và kẽm.
Thiếu sắt trong chế độ ăn uống có thể dẫn đến thiếu máu do thiếu sắt, một tình trạng trong đó có quá ít tế bào hồng cầu trong cơ thể để mang oxy. Đây là loại thiếu máu phổ biến nhất. Nó có thể gây ra mệt mỏi, khó thở hoặc đau ngực và có thể dẫn đến các biến chứng nghiêm trọng, chẳng hạn như suy tim và chậm phát triển ở trẻ em.
Thiếu kẽm được đặc trưng bởi mất cảm giác ngon miệng và giảm khứu giác, chữa lành vết thương và chức năng miễn dịch suy yếu. Kẽm cũng hỗ trợ tăng trưởng và phát triển, do đó, chế độ ăn uống đầy đủ là rất quan trọng đối với phụ nữ mang thai và trẻ em đang lớn.
Nồng độ carbon cao hơn trong thực vật làm giảm lượng nitơ trong mô thực vật, điều này rất quan trọng cho sự hình thành các vitamin B. Các vitamin B khác nhau cần thiết cho các chức năng chính trong cơ thể, chẳng hạn như điều hòa hệ thần kinh, biến thức ăn thành năng lượng và chống nhiễm trùng. Folate, vitamin B, làm giảm nguy cơ dị tật bẩm sinh khi phụ nữ mang thai.
Thiếu máu ảnh hưởng đến 1/3 phụ nữ trong độ tuổi sinh sản trên toàn cầu - hoặc khoảng 613 triệu phụ nữ. Hình ảnh qua FAO.
Mất dinh dưỡng đáng kể
Chúng tôi đã thực hiện các nghiên cứu thực địa tại Trung Quốc và Nhật Bản, nơi chúng tôi trồng các giống lúa khác nhau ngoài trời. Để mô phỏng nồng độ CO2 trong khí quyển cao hơn, chúng tôi đã sử dụng Làm giàu CO2 không khí tự do, giúp thổi khí CO2 trên các cánh đồng để duy trì nồng độ dự kiến vào cuối thế kỷ. Các lĩnh vực kiểm soát trải qua các điều kiện tương tự ngoại trừ nồng độ CO2 cao hơn.
Trung bình, gạo mà chúng ta trồng trong không khí có nồng độ CO2 tăng cao chứa ít hơn 17% vitamin B1 (thiamine) so với gạo được trồng dưới nồng độ CO2 hiện tại; Ít hơn 17% vitamin B2 (riboflavin); 13% ít vitamin B5 (axit pantothenic); và ít hơn 30% vitamin B9 (folate). Nghiên cứu của chúng tôi là người đầu tiên xác định rằng nồng độ vitamin B trong gạo bị giảm khi có CO2 cao hơn.
Chúng tôi cũng tìm thấy mức giảm trung bình 10% protein, 8% về sắt và 5% về kẽm. Chúng tôi không tìm thấy sự thay đổi về mức độ vitamin B6 hoặc canxi. Sự gia tăng duy nhất chúng tôi tìm thấy là ở mức vitamin E đối với hầu hết các chủng.
Lúa trong bát giác trong lĩnh vực này là một phần của thí nghiệm được thiết kế để trồng lúa trong các điều kiện khí quyển khác nhau. Gạo được trồng dưới nồng độ carbon dioxide từ 568 đến 590 phần triệu là ít dinh dưỡng, với lượng protein, vitamin và khoáng chất thấp hơn. Hình ảnh thông qua Tiến sĩ Toshihiro Hasegawa, Tổ chức nghiên cứu nông nghiệp và thực phẩm quốc gia Nhật Bản.
Thiếu hụt vi chất dinh dưỡng
Hiện tại, khoảng 600 triệu người - chủ yếu ở Đông Nam Á - nhận được hơn một nửa lượng calo và protein hàng ngày trực tiếp từ gạo. Nếu không có gì được thực hiện, sự suy giảm mà chúng tôi tìm thấy có thể sẽ làm trầm trọng thêm gánh nặng của tình trạng thiếu dinh dưỡng. Chúng cũng có thể ảnh hưởng đến sự phát triển của trẻ nhỏ thông qua các tác động bao gồm các tác động xấu đi từ bệnh tiêu chảy và sốt rét.
Những rủi ro sức khỏe tiềm ẩn liên quan đến thâm hụt dinh dưỡng do CO2 gây ra có liên quan trực tiếp đến tổng sản phẩm quốc nội thấp nhất trên đầu người. Điều này cho thấy những thay đổi như vậy sẽ có những hậu quả tiềm tàng nghiêm trọng đối với các quốc gia đang phải vật lộn với nghèo đói và thiếu dinh dưỡng. Rất ít người sẽ liên kết việc đốt nhiên liệu hóa thạch và phá rừng với hàm lượng dinh dưỡng của gạo, nhưng nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rõ một cách mà việc phát ra nhiên liệu hóa thạch có thể làm tồi tệ hơn các thách thức đói trên thế giới.
Làm thế nào thay đổi khí hậu có thể ảnh hưởng đến các nhà máy quan trọng khác?
Thật không may, ngày nay không có tổ chức nào ở cấp liên bang, tiểu bang hoặc doanh nghiệp cung cấp tài trợ dài hạn để đánh giá mức độ tăng CO2 có thể ảnh hưởng đến hóa học thực vật và chất lượng dinh dưỡng. Nhưng những thay đổi do CO2 gây ra có ý nghĩa quan trọng, từ cây thuốc đến dinh dưỡng, an toàn thực phẩm và dị ứng thực phẩm. Với các tác động tiềm năng, có thể đã xảy ra, có một nhu cầu rõ ràng và cấp bách để đầu tư vào nghiên cứu này.
Kristie Ebi, Giáo sư Khoa học Sức khỏe và Môi trường và Sức khỏe Toàn cầu, Đại học Washington
Bài viết này ban đầu được xuất bản trên Cuộc hội thoại. Đọc bài viết gốc.
Điểm mấu chốt: Biến đổi khí hậu có thể làm cho gạo kém dinh dưỡng, khiến hàng triệu người trên thế giới nghèo gặp nguy hiểm.