Cây trồng lớn hơn, ít chất dinh dưỡng hơn: Cái giá tiềm ẩn phải trả của biến đổi khí hậu

Khí hậu nóng hơn, giàu CO₂ giúp cây trồng phát triển nhanh hơn nhưng lại làm mất đi các chất dinh dưỡng thiết yếu, dẫn đến những rủi ro sức khỏe tiềm ẩn. Nguồn: Shutterstock.

Nghiên cứu sơ bộ mới cho thấy sự kết hợp giữa lượng CO₂ trong khí quyển cao hơn và nhiệt độ nóng hơn góp phần làm giảm chất lượng dinh dưỡng của cây lương thực, gây ra những tác động nghiêm trọng đến sức khỏe và tinh thần của con người.

Hầu hết các nghiên cứu về tác động của biến đổi khí hậu đối với sản xuất lương thực đều tập trung vào năng suất cây trồng, nhưng quy mô vụ thu hoạch sẽ không có ý nghĩa gì nếu giá trị dinh dưỡng thấp. “Nghiên cứu của chúng tôi không chỉ tập trung vào số lượng mà còn hướng đến chất lượng của những gì chúng ta ăn”, Jiata Ugwah Ekele, nghiên cứu sinh tiến sỹ tại Đại học Liverpool John Moores, Vương quốc Anh, cho biết.

Những tác động liên tục của biến đổi khí hậu được cho là sẽ gây ra những hậu quả tàn khốc và không thể đảo ngược đối với thực vật trên toàn cầu. Nghiên cứu của Ekele chủ yếu tập trung vào việc khám phá cách hàm lượng dinh dưỡng của cây lương thực có thể bị ảnh hưởng bởi các tác động tương tác của nồng độ CO₂ và nhiệt độ tăng liên quan đến biến đổi khí hậu. “Những thay đổi môi trường này có thể ảnh hưởng đến mọi thứ, từ quang hợp và tốc độ sinh trưởng đến tổng hợp và dự trữ chất dinh dưỡng trong cây trồng”, Ekele nói.

“Điều quan trọng là phải hiểu những tác động này bởi vì chúng ta là những gì chúng ta ăn và thực vật tạo thành nền tảng cho mạng lưới thực phẩm của chúng ta với tư cách là nhà sản xuất chính của hệ sinh thái”, Ekele nói. “Bằng cách nghiên cứu những tương tác này, chúng ta có thể dự đoán tốt hơn cách biến đổi khí hậu sẽ định hình bối cảnh dinh dưỡng của thực phẩm và nỗ lực giảm thiểu những tác động đó”.

Nghiên cứu của Ekele tập trung vào các loại rau ăn lá phổ biến, bao gồm cải xoăn, xà lách rocket và cải bó xôi. Trong dự án này, các loại cây trồng này được trồng trong các buồng sinh trưởng được kiểm soát môi trường tại Đại học Liverpool John Moores và mức CO₂ và nhiệt độ được thay đổi để mô phỏng các kịch bản khí hậu trong tương lai được dự đoán của Vương quốc Anh. Ekele cho biết: “Các dấu hiệu quang hợp như huỳnh quang diệp lục và năng suất lượng tử được đánh giá khi cây trồng phát triển, trong khi năng suất và sinh khối được ghi nhận khi thu hoạch”.

Sau khi cây được trồng trong điều kiện biến đổi khí hậu, chất lượng dinh dưỡng của chúng được phân tích bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) và phân tích huỳnh quang tia X để đo nồng độ đường, protein, phenol, flavonoid, vitamin và chất chống oxy hóa.

Kết quả sơ bộ từ dự án này cho thấy nồng độ CO₂ trong khí quyển tăng cao có thể giúp cây trồng phát triển nhanh hơn và to hơn, nhưng chắc chắn không tốt cho sức khỏe hơn. Ekele cho biết: “Sau một thời gian, cây trồng cho thấy sự suy giảm các khoáng chất quan trọng như canxi và một số hợp chất chống oxy hóa”.

Những thay đổi này chỉ trở nên trầm trọng hơn khi nhiệt độ tăng. “Tương tác giữa CO₂ và căng thẳng nhiệt có những tác động phức tạp - cây trồng không phát triển nhanh hoặc lớn, và sự suy giảm chất lượng dinh dưỡng ngày càng trầm trọng hơn”, Ekele cho biết.

Một phát hiện ban đầu quan trọng là các loại cây trồng khác nhau phản ứng khác nhau với các tác nhân gây căng thẳng do biến đổi khí hậu, với một số loài phản ứng mạnh hơn những loài khác. “Sự đa dạng trong phản ứng này cho thấy chúng ta không thể khái quát hóa trên tất cả các loại cây trồng. Sự phức tạp này vừa hấp dẫn vừa đầy thách thức, đồng thời nhắc nhở chúng ta tại sao việc nghiên cứu nhiều tác nhân gây căng thẳng cùng lúc lại quan trọng”, Ekele cho biết.

Sự mất cân bằng dinh dưỡng này gây ra những tác động nghiêm trọng đến sức khỏe con người. Mặc dù nồng độ CO₂ cao hơn có thể làm tăng nồng độ đường trong cây trồng, nhưng nó có thể làm loãng các protein, khoáng chất và chất chống oxy hóa thiết yếu. “Sự thay đổi cân bằng này có thể góp phần vào chế độ ăn uống nhiều calo hơn nhưng lại kém giá trị dinh dưỡng hơn”, Ekele cho biết. “Hàm lượng đường tăng lên trong cây trồng, đặc biệt là trái cây và rau quả, có thể dẫn đến nguy cơ béo phì và tiểu đường tuýp 2 cao hơn - đặc biệt là ở những nhóm dân số đang phải vật lộn với các bệnh không lây nhiễm”.

Cây trồng có hàm lượng dinh dưỡng kém cũng có thể dẫn đến thiếu hụt các protein và vitamin thiết yếu, gây tổn hại đến hệ miễn dịch của con người và làm nặng thêm tình trạng sức khỏe hiện có - đặc biệt là ở các nước có thu nhập thấp hoặc trung bình. “Vấn đề không chỉ nằm ở lượng thực phẩm chúng ta trồng, mà còn ở những gì bên trong thực phẩm đó và cách nó hỗ trợ sức khỏe lâu dài của con người”, Ekele nói.

Mặc dù nghiên cứu này mô phỏng những thay đổi khí hậu dự kiến của Vương quốc Anh, nhưng những tác động này mang tính toàn cầu. “Hệ thống lương thực ở Bắc bán cầu đang phải đối mặt với những thách thức do các kiểu thời tiết thay đổi, mùa vụ khó lường và các đợt nắng nóng thường xuyên hơn”, Ekele nói. “Ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, những khu vực này cũng phải đối mặt với các tác nhân gây căng thẳng chồng chéo như hạn hán, sâu bệnh và suy thoái đất - và là nơi sinh sống của hàng triệu người phụ thuộc trực tiếp vào nông nghiệp để có thực phẩm và thu nhập”.

Ekele và nhóm của bà sẵn sàng hợp tác sâu hơn nữa trong dự án này với cộng đồng nghiên cứu rộng lớn hơn, bao gồm cả những người trong lĩnh vực nông nghiệp, dinh dưỡng và chính sách khí hậu. “Điều quan trọng là phải kết nối khoa học cây trồng với các vấn đề rộng hơn về phúc lợi con người. Khi khí hậu tiếp tục biến đổi, chúng ta phải suy nghĩ toàn diện về loại hệ thống thực phẩm mà chúng ta đang xây dựng - một hệ thống không chỉ sản xuất đủ lương thực mà còn thúc đẩy sức khỏe, công bằng và khả năng phục hồi”, Ekele cho biết. “Thực phẩm không chỉ là calo, nó còn là nền tảng cho sự phát triển của con người và thích ứng với khí hậu”.

Nguyễn Tiến Hải theo Sciencedaily.