24112017 Збільшення СО2 із підозрою на пошкодження складу їжі
"Підвищена концентрація СО2 загрожує харчовій цінності ключових культур", - підкреслив Кур'єр Пікар у серпні, тоді як інша сторона Атлантичного політика опублікувала в вересні велике опитування "Великий колапс поживних речовин". Обидва реагували на нещодавню роботу, присвячену вивченню впливу підвищеного атмосферного CO2 на склад зернових культур.
За 250 років атмосферна концентрація СО2 фактично впала з 280 ppm до майже 400 ppm і може досягти, згідно з прогнозами Міжурядової групи з питань зміни клімату (IPCC), до 550 ppm до 2050 р. Дослідження, опубліковане в серпні минулого року (1 ) припускає, що 18 країн можуть втратити більше 5% споживання білка до середини століття. Під питанням, дієта, орієнтована на введення овочів та білкову цінність рису, пшениці, ячменю та картоплі, яка знизиться відповідно на 7,6%, 7,8%, 14,1% та 6, 4% при прогнозованих показниках CO2 на 2050 рік.
Інші дослідження (2, 3, 4, 5, 6) показують, що при високому рівні СО2 рослини не тільки накопичують менше білка і більше цукру, але й втрачають такі мікроелементи, як цинк або залізо, і засвоюють азот гірше.
CO2 і врожайність: позитивний ефект, але не диво
До цього часу вчені добре усвідомлювали позитивний вплив CO2 на врожайність та ріст рослин (7). "Вплив СО2 на врожайність можна пояснити двома явищами: збільшенням фотосинтезу - у рослинах С3, таких як пшениця, але не в рослинах С4, таких як кукурудза, - і регулюванням транспірації через листя", - пояснює Жан-Луї Дюран, дослідник з біокліматології в INRA.
Однак збільшення фотосинтезу в рослинах С3 (першими синтезованими молекулами є органічні кислоти з 3 атомами вуглецю) слід розглядати в перспективі, оскільки збільшення здатності фотосинтезу супроводжується більшим попитом на азот, який в даний час не задоволений. Так само, ми знаємо, що збільшення СО2 обмежує газообмін між атмосферою та дозволяє рослині утримувати більше води в ґрунті, що спричиняє затримку посушливих періодів. Це явище спостерігається як у рослин С3, так і у С4. Але ці ефекти, виміряні в теплицях, слід перевіряти у відкритому грунті.
"Дослідження у відкритому грунті із системою FACE (збагачення CO2 вільним повітрям), коли трубки виділяють CO2 у певному периметрі, показало, що при збагаченні 550 ppm урожай кукурудзи зростає до 40% за рахунок економії води під час цвітіння" ілюструє Жан-Луї Дюран. «Однак перші дослідження впливу СО2 на врожайність, проведені в теплицях або в культурній камері, значно переоцінили корисний ефект СО2, темпераменту Вінсент Аллард, дослідник відділу генетики, різноманітності, екофізіології. Зернові культури з INRA Клермонт -Ферран. Експерименти FACE показують, що його підживлюючий ефект може становити від 10 до 20% залежно від сортів та ґрунтів "
"Необхідні додаткові польові дослідження, але вони обмежені кількома десятками м2 і є дорогими та складними, отже, розробка моделювання з високою невизначеністю", - підрахував Жан-Луї Дюран. Безперечно, що вплив СО2 не призведе до повного стирання негативних наслідків зміни клімату на врожайність у посушливих районах, у тому числі вздовж Середземного моря у Франції чи, що ще гірше, в Магрібі "
Харчова якість, про яку йдеться
Вчені відзначають, що частина спостережуваного виснаження білка через збільшення СО2 є ефектом розведення. "З більшою кількістю СО2 рослини засвоюють більше вуглецю, виробляють більше цукру, але не збагачуються білками", - описує Жан-Луї Дюран. Насправді ефект виходить навіть за межі розведення. "Рослини більше не інвестують у білки фотосинтезу шляхом зворотного зв'язку", - додає Вінсент Аллард. Щодо мікроелементів, таких як залізо або цинк, важче зробити висновок. "Тут також ми перевищуємо ефект розбавлення, але між мікроелементами існують складні взаємодії, процеси яких ще не описані".
Проблема відбору
Зважаючи на ці тиски, вибір сприятливих генотипів є актуальним як ніколи раніше. "Ми також будемо проводити великі польові експерименти, варіюючи СО2 та кількість опадів, щоб вивчити врожайність близько сотні генотипів пшениці. Ідея полягає в тому, щоб побачити вплив усього цього на якість випічки при різних співвідношеннях білкових фракцій у зерні. Генетична мінливість буде вирішальною », - оголошує Вінсент Аллард.
До цього часу вибір був зосереджений лише на хлібопекарських якостях, що стосується пшениці. «У разі відбору м’якої пшениці ми намагаємось зменшити негативний вплив розведення білка на якість випічки шляхом арбітражу між урожайністю та вмістом білка. Щодо мінералів, теоретично можна було б зробити те саме. Однак якість поживних речовин не є одним із критеріїв, що враховуються при реєстрації сортів пшениці », - пояснює Франсуа-Ксав’є Уррі, селекціонер відділу генетики, різноманітності та екофізіології зернових культур INRA Клермон-Ферран.
Деякі дослідження починають вивчати взаємозв'язок між CO2 та генотипами рису, сої, крім пшениці. «Будьте обережні, - попереджає Жан-Луї Дюран, - знайти рослини, які повільно ростуть і накопичують білок та азот, дуже просто. Однак це призведе до значного падіння врожаю. Нам потрібен компроміс ".
(1) Medek et al., Env Health Persp, 2017 - (2) Myers et al., Nature, 2014 - (3) Loladze, eLife, 2014 - (4) Myers et al., Lancet Glob Health, 2015 - ( 5) Майерс та ін., GeoHealth, 2017 - (6) Блум та ін., Наука, 2010 - (7) Ейнсворт та ін., 2008
При високому рівні СО2 рослини накопичують менше білка і більше цукру, втрачаючи мікроелементи
«У разі відбору м’якої пшениці ми намагаємось зменшити негативний вплив розведення білка на якість випічки»