Sự gia tăng carbon dioxide dẫn đến chất lượng thực phẩm kém trên Trái đất

2024 Tác giả: Seth Attwood | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-16 16:20

Một bài báo về các công trình của một nhà khoa học Gruzia, người đã đến Hoa Kỳ, ngoài toán học, còn học sinh học. Ông bắt đầu quan sát những thay đổi trong đời sống thực vật tùy thuộc vào chất lượng không khí và ánh sáng. Kết luận là về mặt sinh thái: sự phát triển của carbon dioxide trong khí quyển làm tăng tốc độ phát triển của thực vật, nhưng lại lấy đi các chất hữu ích cho con người của chúng.

Irakli Loladze là một nhà toán học được đào tạo bài bản, nhưng chính trong phòng thí nghiệm sinh học, anh đã phải đối mặt với một câu đố đã thay đổi toàn bộ cuộc đời anh. Điều này xảy ra vào năm 1998, khi Loladze đang nhận bằng tiến sĩ tại Đại học Arizona. Đứng bên những chiếc hộp thủy tinh lấp lánh tảo lục sáng, một nhà sinh vật học nói với Loladze và nửa tá nghiên cứu sinh khác rằng các nhà khoa học đã phát hiện ra điều gì đó bí ẩn về động vật phù du.

Động vật phù du là những động vật cực nhỏ bơi trong các đại dương và hồ trên thế giới. Chúng ăn tảo, về cơ bản là những loài thực vật nhỏ bé. Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng bằng cách tăng luồng ánh sáng, có thể đẩy nhanh sự phát triển của tảo, do đó tăng nguồn cung cấp nguồn thức ăn cho động vật phù du và có tác động tích cực đến sự phát triển của chúng. Nhưng hy vọng của các nhà khoa học đã không thành hiện thực. Khi các nhà nghiên cứu bắt đầu phủ sóng nhiều tảo hơn, sự phát triển của chúng thực sự tăng tốc. Những con vật nhỏ bé có rất nhiều thức ăn, nhưng nghịch lý thay, tại một số thời điểm, chúng đã ở trên bờ vực của sự sống còn. Sự gia tăng lượng thức ăn lẽ ra phải cải thiện chất lượng cuộc sống của các loài động vật phù du, nhưng cuối cùng lại trở thành một vấn đề. Làm thế nào điều này có thể xảy ra?

Mặc dù thực tế là Loladze đã chính thức học tại Khoa Toán, anh vẫn yêu sinh học và không thể ngừng suy nghĩ về kết quả nghiên cứu của mình. Các nhà sinh vật học đã có một ý tưởng sơ bộ về những gì đã xảy ra. Nhiều ánh sáng hơn khiến tảo phát triển nhanh hơn, nhưng cuối cùng lại làm giảm chất dinh dưỡng cần thiết cho động vật phù du sinh sản. Bằng cách đẩy nhanh sự phát triển của tảo, các nhà nghiên cứu về cơ bản đã biến chúng thành thức ăn nhanh. Động vật phù du có nhiều thức ăn hơn, nhưng nó trở nên ít dinh dưỡng hơn, và do đó chúng bắt đầu chết đói.

Loladze đã sử dụng nền tảng toán học của mình để giúp đo lường và giải thích các động lực mô tả sự phụ thuộc của động vật phù du vào tảo. Cùng với các đồng nghiệp, ông đã phát triển một mô hình cho thấy mối quan hệ giữa nguồn thức ăn và động vật phụ thuộc vào nó. Họ đã xuất bản bài báo khoa học đầu tiên về chủ đề này vào năm 2000. Nhưng ngoài điều này, sự chú ý của Loladze còn dồn vào câu hỏi quan trọng hơn của thí nghiệm: vấn đề này có thể đi được bao xa?

Loladze nhớ lại trong một cuộc phỏng vấn: “Tôi rất ngạc nhiên về mức độ phổ biến của kết quả này. Cỏ và bò có thể bị ảnh hưởng bởi cùng một vấn đề không? Còn lúa và người thì sao? “Khoảnh khắc khi tôi bắt đầu nghĩ về dinh dưỡng cho con người là một bước ngoặt đối với tôi,” nhà khoa học nói.

Trong thế giới bên ngoài đại dương, vấn đề không phải là thực vật đột nhiên nhận được nhiều ánh sáng hơn: chúng đã tiêu thụ nhiều carbon dioxide hơn trong nhiều năm. Cả hai đều cần thiết cho thực vật phát triển. Và nếu nhiều ánh sáng hơn dẫn đến tảo "thức ăn nhanh" phát triển nhanh nhưng ít dinh dưỡng hơn với tỷ lệ đường trên chất dinh dưỡng kém cân bằng, thì sẽ là hợp lý khi cho rằng việc tăng nồng độ carbon dioxide có thể gây ra tác động tương tự. Và nó có thể ảnh hưởng đến thực vật trên khắp hành tinh. Điều này có ý nghĩa gì đối với thực vật chúng ta ăn?

Khoa học đơn giản là không biết Loladze đã khám phá ra điều gì. Đúng vậy, thực tế là mức độ carbon dioxide trong khí quyển tăng lên đã được biết rõ, nhưng các nhà khoa học đã bị ấn tượng bởi có rất ít nghiên cứu được dành cho tác động của hiện tượng này đối với thực vật ăn được. Trong 17 năm tiếp theo, tiếp tục sự nghiệp toán học của mình, ông đã nghiên cứu cẩn thận các tài liệu khoa học và dữ liệu mà ông có thể tìm thấy. Và kết quả dường như chỉ ra một hướng: Ảnh hưởng của thức ăn nhanh mà anh ấy học được ở Arizona đã xuất hiện trên các cánh đồng và khu rừng trên khắp thế giới. Loladze giải thích: “Khi mức CO₂ tiếp tục tăng lên, mỗi chiếc lá và ngọn cỏ trên Trái đất ngày càng sản sinh ra nhiều đường hơn. "Chúng tôi đã chứng kiến vụ tiêm carbohydrate vào sinh quyển lớn nhất trong lịch sử - một mũi tiêm làm loãng các chất dinh dưỡng khác trong nguồn thực phẩm của chúng tôi."

Nhà khoa học đã công bố dữ liệu mà ông thu thập được chỉ vài năm trước, và nó nhanh chóng thu hút sự chú ý của một nhóm nhỏ nhưng khá quan tâm đến các nhà nghiên cứu, những người đặt ra những câu hỏi rắc rối về tương lai của dinh dưỡng chúng ta. Carbon dioxide có thể có ảnh hưởng đến sức khỏe con người mà chúng ta chưa nghiên cứu? Có vẻ như câu trả lời là có, và để tìm kiếm bằng chứng, Loladze và các nhà khoa học khác đã phải đặt ra những câu hỏi khoa học cấp bách nhất, bao gồm: "Làm thế nào khó khăn để thực hiện nghiên cứu trong một lĩnh vực chưa tồn tại?"

Trong nghiên cứu nông nghiệp, tin tức cho rằng nhiều loại thực phẩm quan trọng đang trở nên ít dinh dưỡng hơn không phải là mới. Các phép đo về trái cây và rau quả cho thấy hàm lượng khoáng chất, vitamin và protein trong chúng đã giảm rõ rệt trong vòng 50-70 năm qua. Các nhà nghiên cứu cho rằng lý do chính khá đơn giản: khi chúng ta lai tạo và chọn cây trồng, ưu tiên hàng đầu của chúng ta là năng suất cao hơn chứ không phải giá trị dinh dưỡng, trong khi các giống cho năng suất cao hơn (có thể là bông cải xanh, cà chua hoặc lúa mì) lại ít dinh dưỡng hơn …

Vào năm 2004, một nghiên cứu kỹ lưỡng về trái cây và rau quả đã phát hiện ra rằng tất cả mọi thứ từ protein, canxi đến sắt và vitamin C đã giảm đáng kể trong hầu hết các loại cây trồng làm vườn kể từ năm 1950. Các tác giả kết luận rằng điều này chủ yếu là do sự lựa chọn các giống để nhân giống tiếp theo.

Loladze, cùng với một số nhà khoa học khác, nghi ngờ rằng đây chưa phải là kết thúc, và có lẽ chính bầu khí quyển đang thay đổi thức ăn của chúng ta. Thực vật cần khí cacbonic giống như con người cần ôxy. Mức độ CO₂ trong khí quyển tiếp tục tăng lên - trong một cuộc tranh luận ngày càng phân cực về khoa học khí hậu, điều này không bao giờ xảy ra với bất cứ ai để tranh cãi về thực tế này. Trước cuộc cách mạng công nghiệp, nồng độ carbon dioxide trong bầu khí quyển của Trái đất là khoảng 280 ppm (phần triệu, một phần triệu là đơn vị đo lường của bất kỳ giá trị tương đối nào, bằng 1 · 10-6 của chỉ số cơ bản - ed.). Năm ngoái, giá trị này đạt 400 ppm. Các nhà khoa học dự đoán rằng trong nửa thế kỷ tới, chúng ta có thể sẽ đạt tới 550 ppm, gấp đôi so với lượng khí trong không khí khi người Mỹ mới bắt đầu sử dụng máy kéo trong nông nghiệp.

Đối với những người có niềm đam mê với việc nhân giống cây trồng, động lực này có vẻ tích cực. Hơn nữa, đây là cách mà các chính trị gia thường dùng để che giấu, biện minh cho sự thờ ơ của họ trước những hậu quả của biến đổi khí hậu. Đảng Cộng hòa Lamar Smith, Chủ tịch Ủy ban Khoa học Hạ viện Hoa Kỳ, gần đây đã lập luận rằng mọi người không nên quá lo lắng về mức độ tăng carbon dioxide. Theo ông, cái gì tốt cho cây cối, còn cái gì tốt cho cây cối thì chúng ta mới tốt.

Một đảng viên Đảng Cộng hòa từ Texas viết: “Nồng độ carbon dioxide cao hơn trong bầu khí quyển của chúng ta sẽ thúc đẩy quá trình quang hợp, do đó sẽ dẫn đến việc tăng tốc độ phát triển của thực vật”. "Các sản phẩm thực phẩm sẽ được sản xuất với khối lượng lớn hơn và chất lượng của chúng sẽ tốt hơn."

Nhưng như thí nghiệm động vật phù du đã chỉ ra, khối lượng nhiều hơn và chất lượng tốt hơn không phải lúc nào cũng đi đôi với nhau. Ngược lại, một mối quan hệ nghịch đảo có thể được thiết lập giữa chúng. Đây là cách các nhà khoa học giỏi nhất giải thích hiện tượng này: nồng độ carbon dioxide ngày càng tăng làm tăng tốc độ quang hợp, một quá trình giúp thực vật chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành thức ăn. Kết quả là, sự phát triển của chúng tăng nhanh, nhưng đồng thời chúng cũng bắt đầu hấp thụ nhiều carbohydrate hơn (chẳng hạn như glucose) với giá trị các chất dinh dưỡng khác mà chúng ta cần, chẳng hạn như protein, sắt và kẽm.

Năm 2002, trong khi tiếp tục nghiên cứu tại Đại học Princeton sau khi bảo vệ luận án tiến sĩ, Loladze đã xuất bản một bài báo nghiên cứu vững chắc trên tạp chí hàng đầu Xu hướng Sinh thái và Tiến hóa, trong đó lập luận rằng việc tăng mức độ carbon dioxide và dinh dưỡng của con người có liên quan chặt chẽ với những thay đổi toàn cầu trong thực vật. phẩm chất. Trong bài báo, Loladze phàn nàn về việc thiếu dữ liệu: trong số hàng nghìn ấn phẩm về thực vật và mức độ tăng carbon dioxide, ông chỉ tìm thấy một ấn phẩm tập trung vào tác động của khí đối với sự cân bằng dinh dưỡng trong lúa, một loại cây trồng mà hàng tỷ người dựa vào. mùa gặt. (Một bài báo xuất bản năm 1997 đề cập đến việc giảm hàm lượng kẽm và sắt trong gạo.)

Trong bài báo của mình, Loladze là người đầu tiên chỉ ra ảnh hưởng của carbon dioxide đối với chất lượng của thực vật và dinh dưỡng của con người. Tuy nhiên, nhà khoa học đã đưa ra nhiều câu hỏi hơn là anh ta tìm ra câu trả lời, lập luận đúng rằng vẫn còn nhiều lỗ hổng trong nghiên cứu. Nếu những thay đổi về giá trị dinh dưỡng xảy ra ở tất cả các cấp của chuỗi thức ăn, chúng cần được nghiên cứu và đo lường.

Hóa ra một phần của vấn đề là ở chính giới nghiên cứu. Để có được câu trả lời, Loladze yêu cầu phải có kiến thức trong lĩnh vực nông học, dinh dưỡng và sinh lý học thực vật, am hiểu về toán học. Phần cuối có thể giải quyết được, nhưng lúc đó ông mới bắt đầu sự nghiệp khoa học, các khoa toán chưa đặc biệt quan tâm đến việc giải quyết các vấn đề về nông nghiệp và sức khỏe con người. Loladze đã phải vật lộn để đảm bảo tài trợ cho nghiên cứu mới và đồng thời tiếp tục thu thập một cách điên cuồng tất cả các dữ liệu có thể được công bố bởi các nhà khoa học từ khắp nơi trên thế giới. Ông đi đến miền trung của đất nước, đến Đại học Nebraska-Lincoln, nơi ông được đề nghị làm trợ lý cho khoa. Trường đại học đã tích cực tham gia vào nghiên cứu trong lĩnh vực nông nghiệp, mang lại triển vọng tốt, nhưng Loladze chỉ là một giáo viên toán học. Như đã được giải thích cho anh ta, anh ta có thể tiếp tục thực hiện nghiên cứu của mình, nếu anh ta tự tài trợ cho chúng. Nhưng anh vẫn tiếp tục chiến đấu. Trong việc phân phối các khoản trợ cấp tại Khoa Sinh học, anh ta đã bị từ chối vì thực tế là ứng dụng của anh ta chú trọng quá nhiều đến toán học, và tại Khoa Toán - vì sinh học.

“Năm này qua năm khác, tôi đã bị từ chối sau khi bị từ chối,” Loladze nhớ lại. - Tôi đã tuyệt vọng. Tôi không nghĩ mọi người hiểu được tầm quan trọng của nghiên cứu."

Câu hỏi này đã bị loại khỏi hội đồng không chỉ trong toán học và sinh học. Nói rằng việc giảm giá trị dinh dưỡng của các loại cây lương thực do sự gia tăng nồng độ carbon dioxide ít được nghiên cứu là một cách nói quá. Hiện tượng này chỉ đơn giản là không được thảo luận trong nông nghiệp, y tế và dinh dưỡng. Ở tất cả.

Khi các phóng viên của chúng tôi liên hệ với các chuyên gia dinh dưỡng để thảo luận về chủ đề của nghiên cứu, hầu hết tất cả họ đều vô cùng ngạc nhiên và hỏi rằng họ có thể tìm thấy dữ liệu ở đâu. Một nhà khoa học hàng đầu từ Đại học Johns Hopkins trả lời rằng câu hỏi này khá thú vị, nhưng thừa nhận rằng ông không biết gì về nó. Anh ấy đã giới thiệu tôi đến một chuyên gia khác, người cũng đã nghe về nó lần đầu tiên. Học viện Dinh dưỡng và Ăn kiêng, một hiệp hội gồm nhiều chuyên gia dinh dưỡng, đã giúp tôi kết nối với chuyên gia dinh dưỡng Robin Forutan, người cũng không quen với nghiên cứu này.

“Nó thực sự thú vị, và bạn nói đúng, ít người biết,” Forutan viết sau khi đọc một số bài báo về chủ đề này. Cô cũng nói thêm rằng cô muốn khám phá vấn đề sâu hơn. Đặc biệt, bà quan tâm đến việc dù chỉ một lượng nhỏ carbohydrate trong thực vật tăng lên cũng có thể ảnh hưởng đến sức khỏe con người như thế nào.

“Chúng tôi không biết một sự thay đổi nhỏ về hàm lượng carbohydrate trong thực phẩm có thể dẫn đến kết quả như thế nào”, Forutan nói và lưu ý rằng xu hướng tổng thể hướng tới nhiều tinh bột hơn và lượng carbohydrate cao hơn dường như có liên quan đến việc gia tăng tỷ lệ mắc bệnh trong chế độ ăn uống. liên quan như béo phì và tiểu đường. - Những thay đổi trong chuỗi thức ăn có thể ảnh hưởng đến điều này ở mức độ nào? Chúng tôi chưa thể nói chắc chắn”.

Chúng tôi đã nhờ một trong những chuyên gia nổi tiếng nhất trong lĩnh vực này bình luận về hiện tượng này - Marion Nesl, giáo sư tại Đại học New York. Nesl giải quyết các vấn đề về văn hóa ẩm thực và chăm sóc sức khỏe. Lúc đầu, cô ấy khá nghi ngờ về mọi thứ, nhưng hứa sẽ nghiên cứu chi tiết các thông tin có sẵn về biến đổi khí hậu, sau đó cô ấy nhận một vị trí khác. “Bạn đã thuyết phục tôi,” cô ấy viết, cũng bày tỏ sự lo lắng. - Việc giảm giá trị dinh dưỡng của thực phẩm do tăng nồng độ khí cacbonic gây ra có thể ảnh hưởng đáng kể đến sức khoẻ con người hay không vẫn chưa hoàn toàn rõ ràng. Chúng tôi cần thêm rất nhiều dữ liệu."

Christy Eby, một nhà nghiên cứu tại Đại học Washington, đang nghiên cứu mối liên hệ giữa biến đổi khí hậu và sức khỏe con người. Cô ấy là một trong số ít các nhà khoa học ở Hoa Kỳ quan tâm đến những hậu quả nghiêm trọng có thể xảy ra của việc thay đổi lượng carbon dioxide, và cô ấy đề cập đến điều này trong mọi bài phát biểu.

Có quá nhiều điều chưa biết, Ebi tin chắc như vậy. "Ví dụ, làm thế nào bạn biết rằng bánh mì không còn chứa các vi chất dinh dưỡng đã có trong nó 20 năm trước?"

Ebi cho biết mối liên hệ giữa carbon dioxide và dinh dưỡng không ngay lập tức trở nên rõ ràng đối với cộng đồng khoa học, chính xác là vì họ đã mất nhiều thời gian để xem xét nghiêm túc sự tương tác của khí hậu và sức khỏe con người nói chung. Eby nói: "Đây là cách mọi thứ thường trông như thế này trước khi có sự thay đổi."

Trong tác phẩm đầu tiên của Loladze, những câu hỏi nghiêm túc đã được đặt ra, rất khó, nhưng khá thực tế, để tìm ra câu trả lời. Sự gia tăng nồng độ CO₂ trong khí quyển ảnh hưởng như thế nào đến sự phát triển của thực vật? Tỷ lệ ảnh hưởng của khí cacbonic đến việc giảm giá trị dinh dưỡng của thực phẩm so với tỷ lệ của các yếu tố khác, ví dụ, điều kiện trồng trọt là bao nhiêu?

Thực hiện một thí nghiệm trên toàn trang trại để tìm hiểu xem carbon dioxide ảnh hưởng đến thực vật như thế nào cũng là một nhiệm vụ khó khăn nhưng có thể thực hiện được. Các nhà nghiên cứu sử dụng một phương pháp biến hiện trường thành một phòng thí nghiệm thực sự. Một ví dụ lý tưởng ngày nay là thí nghiệm làm giàu carbon dioxide (FACE) trong không khí tự do. Trong quá trình thí nghiệm này, các nhà khoa học ở ngoài trời đã tạo ra các thiết bị quy mô lớn để phun khí cacbonic lên thực vật ở một khu vực cụ thể. Các cảm biến nhỏ giám sát mức CO₂. Khi có quá nhiều carbon dioxide rời khỏi ruộng, một thiết bị đặc biệt sẽ phun một liều lượng mới để giữ mức độ không đổi. Sau đó, các nhà khoa học có thể so sánh trực tiếp những cây này với những cây được trồng trong điều kiện bình thường.

Các thí nghiệm tương tự đã chỉ ra rằng thực vật phát triển trong điều kiện hàm lượng carbon dioxide tăng lên sẽ trải qua những thay đổi đáng kể. Vì vậy, trong nhóm thực vật C3, bao gồm gần 95% thực vật trên Trái đất, bao gồm cả những thực vật mà chúng ta ăn (lúa mì, gạo, lúa mạch và khoai tây), đã có sự giảm sút về lượng các khoáng chất quan trọng - canxi, natri, kẽm. và sắt. Theo dự báo về phản ứng của thực vật trước sự thay đổi nồng độ khí cacbonic, trong tương lai gần lượng khoáng chất này sẽ giảm trung bình 8%. Dữ liệu tương tự cũng chỉ ra sự giảm, đôi khi khá đáng kể, hàm lượng protein trong cây trồng C3 - trong lúa mì và lúa mì lần lượt là 6% và 8%.

Vào mùa hè năm nay, một nhóm các nhà khoa học đã công bố công trình đầu tiên trong đó nỗ lực đánh giá tác động của những thay đổi này đối với dân số Trái đất. Thực vật là nguồn cung cấp protein thiết yếu cho người dân ở các nước đang phát triển. Các nhà nghiên cứu ước tính rằng 150 triệu người có nguy cơ thiếu protein vào năm 2050, đặc biệt là ở các nước như Ấn Độ và Bangladesh. Các nhà khoa học cũng phát hiện ra rằng 138 triệu người sẽ gặp rủi ro do giảm lượng kẽm, chất rất quan trọng đối với sức khỏe của bà mẹ và trẻ em. Họ ước tính rằng hơn 1 tỷ bà mẹ và 354 triệu trẻ em sống ở các quốc gia được dự đoán là sẽ giảm lượng sắt trong thực phẩm của họ, điều này có thể làm trầm trọng thêm nguy cơ thiếu máu lan rộng vốn đã nghiêm trọng.

Những dự báo như vậy vẫn chưa được áp dụng cho Hoa Kỳ, nơi mà chế độ ăn uống của hầu hết dân số rất đa dạng và chứa đủ protein. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu ghi nhận sự gia tăng lượng đường trong thực vật và lo ngại rằng nếu tỷ lệ này tiếp tục, thì sẽ có thêm nhiều vấn đề về béo phì và tim mạch.

USDA cũng đang đóng góp đáng kể vào nghiên cứu về mối quan hệ của carbon dioxide với dinh dưỡng thực vật. Lewis Ziska, một nhà sinh lý học thực vật tại Cơ quan Nghiên cứu Nông nghiệp ở Beltsville, Maryland, đã viết một số bài báo về dinh dưỡng trình bày chi tiết về một số câu hỏi mà Loladze đặt ra cách đây 15 năm.

Ziska đã nghĩ ra một thí nghiệm đơn giản hơn mà không cần trồng cây. Anh quyết định nghiên cứu chế độ dinh dưỡng của loài ong.

Goldenrod là một loài hoa dại được nhiều người coi là một loài cỏ dại, nhưng rất cần thiết cho loài ong. Nó nở hoa vào cuối mùa hè và phấn hoa của nó là nguồn protein quan trọng cho những loài côn trùng này trong mùa đông khắc nghiệt. Người ta chưa bao giờ đặc biệt trồng cây vàng hoặc tạo ra các giống mới, vì vậy theo thời gian nó không thay đổi nhiều, không giống như ngô hay lúa mì. Hàng trăm mẫu vật của Goldenrod được lưu trữ trong kho lưu trữ khổng lồ của Viện Smithsonian, nơi có niên đại sớm nhất vào năm 1842. Điều này cho phép Ziska và các đồng nghiệp của mình theo dõi xem nhà máy đã thay đổi như thế nào kể từ thời điểm đó.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng kể từ cuộc cách mạng công nghiệp, hàm lượng protein trong phấn hoa cây vàng đã giảm đi một phần ba, và sự sụt giảm này có liên quan mật thiết đến sự gia tăng carbon dioxide. Các nhà khoa học từ lâu đã cố gắng tìm ra nguyên nhân dẫn đến sự suy giảm số lượng ong trên khắp thế giới - điều này có thể gây ảnh hưởng xấu đến cây trồng mà chúng cần thụ phấn. Trong công trình của mình, Ziska cho rằng sự sụt giảm protein trong phấn hoa trước mùa đông có thể là một lý do khác khiến ong khó tồn tại trong mùa đông.

Nhà khoa học lo lắng rằng tác động của carbon dioxide đối với thực vật chưa được nghiên cứu ở một tỷ lệ đầy đủ, do việc thay đổi thực hành nông nghiệp có thể mất nhiều thời gian. “Chúng tôi vẫn chưa có cơ hội để can thiệp và bắt đầu sử dụng các phương pháp truyền thống để khắc phục tình hình,” Ziska nói. "Sẽ mất 15-20 năm để các kết quả của các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm được đưa vào thực tế"

Như Loladze và các đồng nghiệp của ông đã phát hiện ra, những câu hỏi xuyên suốt mới có thể khá phức tạp. Có rất nhiều nhà sinh lý học thực vật trên khắp thế giới nghiên cứu về cây trồng, nhưng họ hầu như chỉ tập trung vào các yếu tố như năng suất và kiểm soát sâu bệnh. Nó không liên quan gì đến dinh dưỡng. Theo kinh nghiệm của Loladze, các khoa toán học không đặc biệt quan tâm đến các sản phẩm thực phẩm như là đối tượng nghiên cứu. Và việc nghiên cứu thực vật sống là một công việc lâu dài và tốn kém: sẽ mất vài năm và kinh phí nghiêm túc để có đủ dữ liệu trong quá trình thử nghiệm FACE.

Bất chấp những khó khăn, các nhà khoa học ngày càng quan tâm đến những câu hỏi này, và trong vài năm tới có thể họ sẽ tìm ra câu trả lời cho chúng. Ziska và Loladze, dạy toán tại trường Đại học Khoa học Y tế Brian ở Lincoln, Nebraska, đang làm việc với một nhóm các nhà khoa học từ Trung Quốc, Nhật Bản, Úc và Hoa Kỳ trong một nghiên cứu lớn về tác động của carbon dioxide đối với các đặc tính dinh dưỡng của lúa, một trong những cây trồng quan trọng nhất. Ngoài ra, họ đang nghiên cứu sự thay đổi lượng vitamin, các thành phần quan trọng trong thực phẩm, điều mà thực tế cho đến nay vẫn chưa làm được.

Gần đây, các nhà nghiên cứu của USDA đã tiến hành một thí nghiệm khác. Để tìm hiểu mức độ CO₂ cao hơn ảnh hưởng đến cây trồng như thế nào, họ đã lấy mẫu gạo, lúa mì và đậu nành từ những năm 1950 và 1960 và trồng chúng ở những khu vực mà các nhà khoa học khác đã trồng cùng loại giống này nhiều năm trước.

Tại khu vực nghiên cứu của USDA ở Maryland, các nhà khoa học đang thử nghiệm với ớt chuông. Họ muốn xác định lượng vitamin C thay đổi như thế nào khi nồng độ carbon dioxide tăng lên. Họ cũng nghiên cứu cà phê để xem liệu lượng caffeine có giảm hay không. “Vẫn còn rất nhiều câu hỏi,” Ziska nói trong khi giới thiệu cơ sở nghiên cứu ở Beltsville. "Điều này chỉ là khởi đầu."

Lewis Ziska là một phần của một nhóm nhỏ các nhà khoa học đang cố gắng đánh giá những thay đổi và tìm hiểu xem chúng sẽ ảnh hưởng đến mọi người như thế nào. Một nhân vật quan trọng khác trong câu chuyện này là Samuel Myers, một nhà khí hậu học tại Đại học Harvard. Myers là người đứng đầu Liên minh Sức khỏe Hành tinh. Mục tiêu của tổ chức là tái hợp nhất khí hậu và chăm sóc sức khỏe. Myers tin rằng cộng đồng khoa học không chú ý đầy đủ đến mối quan hệ giữa carbon dioxide và dinh dưỡng, đây chỉ là một phần của bức tranh lớn hơn nhiều về cách những thay đổi này có thể ảnh hưởng đến hệ sinh thái. Myers nói: “Đây chỉ là phần nổi của tảng băng chìm. "Chúng tôi đã gặp khó khăn để mọi người hiểu họ nên đặt bao nhiêu câu hỏi."

Năm 2014, Myers và một nhóm các nhà khoa học đã công bố một nghiên cứu lớn trên tạp chí Nature về các loại cây trồng chính được trồng tại nhiều địa điểm ở Nhật Bản, Úc và Hoa Kỳ. Trong thành phần của chúng, người ta quan sát thấy sự giảm lượng protein, sắt và kẽm do sự gia tăng nồng độ carbon dioxide. Lần đầu tiên, ấn phẩm đã thu hút được sự chú ý thực sự của giới truyền thông.

“Rất khó để dự đoán biến đổi khí hậu toàn cầu sẽ ảnh hưởng đến sức khỏe con người như thế nào, nhưng chúng tôi đã sẵn sàng cho những điều bất ngờ. Một trong số đó là mối quan hệ giữa sự gia tăng nồng độ khí cacbonic trong khí quyển và sự giảm giá trị dinh dưỡng của cây trồng C3. Bây giờ chúng tôi biết về nó và có thể dự đoán những phát triển tiếp theo,”các nhà nghiên cứu viết.

Đúng ra vào cùng năm đó, cùng ngày, Loladze, lúc đó đang dạy toán tại Đại học Công giáo Daegu, Hàn Quốc, đã xuất bản bài báo của chính mình - với dữ liệu mà ông đã thu thập trong hơn 15 năm. Đây là nghiên cứu lớn nhất từ trước đến nay về việc tăng nồng độ CO₂ và ảnh hưởng của nó đối với dinh dưỡng thực vật. Loladze thường mô tả khoa học thực vật là "ồn ào" - như trong thuật ngữ khoa học, các nhà khoa học gọi một khu vực chứa đầy dữ liệu phức tạp khác nhau dường như "tạo ra tiếng ồn", và thông qua "tiếng ồn" này, không thể nghe thấy tín hiệu bạn đang tìm kiếm. Lớp dữ liệu mới của ông cuối cùng cũng đủ lớn để nhận ra tín hiệu mong muốn thông qua tiếng ồn và phát hiện "sự thay đổi ẩn", như cách gọi của nhà khoa học.

Loladze nhận thấy rằng giả thuyết năm 2002 của ông, hay đúng hơn là sự nghi ngờ mạnh mẽ mà ông đã lên tiếng vào thời điểm đó, hóa ra lại đúng. Nghiên cứu liên quan đến gần 130 giống cây trồng và hơn 15.000 mẫu thu được trong các thí nghiệm trong 30 năm qua. Tổng nồng độ của các khoáng chất như canxi, magiê, natri, kẽm và sắt giảm trung bình 8%. Lượng carbohydrate so với lượng chất khoáng tăng lên. Thực vật, như tảo, đã trở thành thức ăn nhanh.

Vẫn còn phải xem khám phá này sẽ ảnh hưởng như thế nào đến con người, những người có chế độ ăn chính là thực vật. Các nhà khoa học đi sâu vào chủ đề này sẽ phải vượt qua nhiều trở ngại khác nhau: tốc độ chậm chạp và sự mù mờ của nghiên cứu, thế giới chính trị, nơi mà từ "khí hậu" đủ để ngăn cản mọi cuộc nói chuyện về tài trợ. Sẽ là cần thiết để xây dựng những "cây cầu" hoàn toàn mới trong thế giới khoa học - Loladze nói về điều này với một nụ cười toe toét trong công việc của mình. Khi bài báo cuối cùng được xuất bản vào năm 2014, Loladze đã bao gồm một danh sách tất cả các trường hợp từ chối tài trợ trong ứng dụng.