پایان منابع غذایی در راه است

ایراکلی لولادزه ریاضیدانی کارآزموده است، اما زمانی که در آزمایشگاه زیست‌شناسی مشغول به کار بود با معمایی روبرو شد که زندگی‌اش را تغییر داد. سال 1998، لولادزه در حال تحصیل برای درجه دکتری‌اش در دانشگاه ایالتی آریزونا بود. یک زیست‌شناس و تعدادی دیگر از دانشجویان فارغ‌التحصیل به لولادزه گفتند که دانشمندان، در مقابلِ ‌زمینه‌ی محفظه‌های شیشه‌ای که با خزه‌های سبز روشن می‌درخشند، چیزی رازآلود را درباره‌ی پلانکتون‌های دریازی کشف کرده‌اند.

پلانکتون‌های دریایی حیوانات میکروسکوپیِ شناور بر سطح اقیانوس‌ها و دریاچه‌های دنیا هستند، و خزه‌های دریایی که گیاهانی کوچک هستند غذای پلانتکتون‌ها به شمار می‌آیند. دانشمندان دریافتند که می‌توانند با تاباندن نور بیشتر به خزه‌ها موجب رشد سریعترشان شوند ـ به عبارتی آنها شروع کردند به افزایش منبع غذایی مورد نیاز برای پلانکتون‌هایی که ناگزیر از رشدونمو هستند. اما این برنامه جواب نداد. وقتی محققان نور بیشتری بر جلبک‌ها یا خزه‌های دریایی تاباندند، آنها سریعتر رشد کردند، و حیوانات بسیار ریز غذای خیلی خیلی زیادی برای خوردن داشتند ــ اما در نقطه‌ای مشخص، این جانداران ریز درگیر نزاع برای بقا شدند. این یک تناقض بود. غذای بیشتر باید به رشد بیشتر منجر می‌شد. اما جلبکِ بیشتر چگونه به یک مشکل بدل می‌شود؟

به زبان فنی و قانونی، لولادزه در دپارتمان ریاضی مشغول کار بود اما به زیست‌شناسی علاقه داشت و دائماً به آن فکر می‌کرد. زیست‌شناسان درباره‌ی آنچه در حال وقوع بود ایده‌ای داشتند: افزایش نور باعث رشد سریعتر جلبک‌ها می‌شود، اما کارشان به جایی می‌کشد که حاوی مقادیر بسیار کمی از مواد مغذی مورد نیاز پلانکتون‌های هستند. با افزایش میزان رشد جلبک‌ها، محققان اساساً جلبک‌ها را به یک خوراک آشغال [فاقد ارزش غذایی] تبدیل کردند. پلانکتون‌های دریایی غذای زیادی برای خوردن داشتند اما غذایشان ارزش غذیی بسیار کمتری داشت، در نتیجه به گرسنگی افتادند.

لولادزه از تجربه‌اش در زمینه‌ی ریاضی برای کمک به ارزیابی و توضیحِ دینامیسمِ موثر بر مناسباتِ جلبک‌ـ‌پلانکتون استفاده کرد. او و همکارانش مدلی ساختند که رابطه‌ی بین یک منبع غذایی و یک چرنده‌ی متکی به آن غذا را نشان می‌داد. آنها این اولین مقاله‌شان را در سال 2000 منتشر کردند. اما لولادزه همچنین مفتونِ مسئله‌ی بسیار بزرگتری شد که این آزمایش آنرا پیش کشیده بود: این مسئله تا کجا می‌توانست پیش برود و بسط یابد.

لولادزه در مصاحبه‌ای به خاطر می‌آورد که «آنچه مرا تحت تاثیر قرار می‌دهد این است که کاربست‌اش گسترده‌تر است». آیا همین مسئله بر علف و احشام هم تاثیر می‌گذارد؟ بر برنج و انسان چطور؟ او گفت، «اندیشیدن درباره‌ی تغذیه‌ی بشری برای من یکجور نقطه عطف بود.»

در دنیای واقعی بیرون آزمایشگاه، مشکل این نیست که گیاهان ناگهان نور بیشتری دریافت می‌کنند: سال‌ها است که گیاهان دی‌اکسیدکربن بیشتری دریافت می‌کنند. گیاهان برای رشد هم به نور و هم به دی‌اکسیدکربن وابسته هستند. اگر نورِ بیشتر باعث رشد سریعترِ جلبک‌ها و کم‌ارزش‌تر شدنِ مواد مغذی‌شان می‌شود ــ که یعنی ایجاد جلبک‌هایی حاوی خوراک آشغال که نسبتِ شکر به ماده مغذی در آنها ناجور است ــ پس منطقی به نظر می‌رسد که فرض کنیم افزایش دی‌اکسیدکربن نیز احتمالا همین کار را می‌کند. و این فرایند می‌توانست در گیاهان سرتاسر سیاره هم اتفاق بیفتد. انجام این کار برای گیاهانی که مردم می‌خورند، می‌تواند چه عواقب و چه معنایی داشته باشد؟

آنچه لولادزه یافت این است که دانشمندان واقعا در این باره چیزی نمی‌دانستند. پیش از این به خوبی اثبات شده بود که سطوحِ CO2 در جو در حال افزایش هستند، اما لولادزه از این موضوع متحیر بود که چقدر کم در مورد چگونگیِ تاثیرگذاریِ جو بر کیفیت گیاهانی که تغذیه می‌کنیم تحقیق شده است. طی هفده سال بعد، لولادزه ضمن پیگیری پیشه‌ی ریاضی‌اش، در جستجوی ادبیاتی علمی برای مطالعات و داده‌هایش بود. نتایج جستجوی لولادزه، بر طبق گردآوری او، همگی انگار یک جهت را نشان می‌دادند: اثرِ غذای آشغال یا همان پدیده‌ی بی‌ارزش‌شدن ماده مغذی که او در آزمایشگاه آریزونا درباره‌اش مطالعه کرده بود، حالا انگار این فرایند در سرزمین‌ها و جنگل‌های سرتاسر زمین در حال وقوع بود. لولادزه گفت، «در حالیکه سطوحِ CO2 هنوز افزایش می‌یابند، هر برگ و هر پهنه‌ی علف بر روی زمین شکرِ بیشتری تولید می‌کند. ما شاهد عظیمترین تزریقِ کربوهیدارت‌ها در سپهرِ زیستی بشر در طول تاریخ هستیم، تزریقی که سایر مواد مغذی در منبع غذایی ما را رقیق و ضعیف می‌کند.»

او این یافته‌ها را همین چند سال قبل منتشر کرد، یافته‌هایی که به دغدغه‌های یک گروه کوچک اما شدیدا نگران از محققان افزود؛ این محققان با گذشت زمان سوالاتِ هرچه تشویش‌آمیزتری درباره‌ی آینده‌ی منبع غذایی بشر طرح می‌کنند. آیا دی‌اکسید کربن می‌تواند تاثیری بر سلامتی بشر بگذارد، تاثیری که هنوز توضیحی برایش نداریم؟ ظاهرا پاسخ این پرسش «بله» است، و در همین حین، چنین پرسشی لولادزه و سایر دانشمندان را صاف به سمتِ غامض‌ترین پرسش‌های دوران کاری‌شان هدایت کرد، از جمله پرسش‌هایی درباره‌ی میزان دشواریِ پژوهش در زمینه‌ای که هنوز سروشکل اش را پیدا نکرده است.

دانشمندان طی مدتها از خلال تحقیقات کشاورزی فهمیدند که خیلی از مهمترین غذاهای بشر مواد مغذی کمتری نسبت به سایر خوراک‌ها دارند. اندازه‌گیری ارزش‌های غذاییِ میوه‌ها و سبزیجات نشان می‌دهد که مواد معدنی‌، ویتامین، و محتوای پروتئینی‌شان به طور عمده و قابل سنجشی طی 50 تا 70 سال اُفت کرده است. محققان عموماً فرض کرده‌اند که دلیل این امر کاملا مشخص و سرراست است: بشر از دیرباز محصولات کشاورزی مورد نظرش را برای بازدهِ افزونتر و اهدافی مهمتر از صِرفِ مواد مغذی پرورانده و برگزیده، و این محصولاتِ پربازده ــ چه گل‌کلم، چه گوجه فرنگی و چه گندم ــ از حیث ارزش غذایی کمتر مغذی هستند.

در سال 2004، یک بررسی شاخص و برجسته درباره‌ی میوه‌ها و سبزیجات به این نکته پی برد که از سال 1950 تا امروز در بیشتر مزارع و باغستان‌هایی که محصول داده‌اند، همه چیز از پروتئین گرفته تا کلسیم، آهن، و ویتامین C، به طور قابل توجهی کاهش یافته است. محققان نتیجه گرفته‌اند که این وضعیت عمدتا با تنوعی از اقلام میوه و سبزی که برای کشت انتخاب کرده بودیم قابل توضیح است.

لولادزه و عده‌ای از سایر دانشمندان ظنین شدند که تمام ماجرا همین نیست و اینکه خودِ جو نیز می‌تواند موجب تغییر غذایی که می‌خوریم بشود. گیاهان برای زیستن به دی‌اکسیدکرین احتیاج دارند درست همانطور که انسان‌ها هم برای ادامه‌ی حیات نیازمند اکسیژن هستند. و در مناقشاتِ شدیداً قطبی‌شده‌ درباره‌ی علم هواشناسی، آنچه در این مناقشه بررسی نمی‌شود همین افزایشِ سطحِ CO2 در جو زمین است. پیش از انقلاب صنعتی، جو زمین به ازای هر یک میلیون بخش، 280 بخش دی‌اکسیدکربن داشت. سال قبل، سیاره زمین مرزِ «400 بخش دی‌اکسید کربن به ازای هر یک میلیون بخش» را رد کرد؛ دانشمندان پیش‌بینی می‌کنند که طی نیم قرن آتی محتملا به 550 بخش دی‌اکسیدکربن به ازای هر یک میلیون بخش خواهیم رسیدــ این حجم دی‌اکسید کربن در جو زمین اساسا دو برابرِ میزان دی‌اکسیدکربنی است که وقتی آمریکایی‌ها زراعت را با تراکتور شروع کردند در هوای این سیاره وجود داشت.

اگر شما کسی هستید که دغدغه‌ی رشد گیاهان را دارد، پس این وضعیت خوب به نظرتان می‌رسد. این وضعیت بهانه به دردخوری به دست آن سیاستمدارانِ عوام‌فریبی می‌دهد که به دنبال دلایلی می‌گردند تا نگرانی کمتری درباره‌ی دلالت‌های تغییر آب‌و‌هوایی ایجاد کنند. مثلا نماینده‌ای چون لامار اسمیت، یک جمهوری‌خواه که در هیاتی از مجلس که به علم می‌پردازد صاحب کرسی است، اخیرا استدلال کرد که مردم نباید درباره‌ی افزایش سطوحِ CO2 آنقدرها نگران باشند، زیرا دی‌اکسیدکربن برای گیاهان مفید است، و آنچه برای گیاهان مفید باشد برای ما هم مفید است.

این جمهوری‌خواه تگزاسی نوشت «افزایش غلظتِ دی‌اکسید کربن در جو زمین به فوتوسنتز کمک می‌کند، و فوتوسنتز هم به نوبه‌ی خود در رشد گیاهِ بالیده‌تر مشارکت می‌کند. و این هم باعث تولیدِ حجمِ عظیمتر غذا و افزایش کیفیت آن می‌شود.»

اما آزمایش بر روی پلانکتون دریازی معلوم کرد که «حجمِ بیشتر» و «کیفیت بهتر» نمی‌توانند در کنار همدیگر به دست آیند. در واقع، آنها می‌توانند به طور وارونه یا برعکس به هم مرتبط شوند. آنطور که بهترین دانشمندان می‌گویند اتفاقی که دارد می‌افتد از این قرار است: افزایش CO2 باعث تسریع فوتوسنتز می‌شود، فرایندی که به گیاهان کمک می‌کند نور خورشید را به ماده‌ی مغذی تبدیل کنند. این باعث رشد گیاهان می‌شود، اما همچنین گیاهان را به مرحله‌ای می‌رساند که به هزینه‌ی اضمحلالِ موادی چون پروتئین، آهن و روی و سایر مواد مغذی که بهشان وابسته‌ایم، کربوهیدرات‌های بیشتری چون گلوکز یا شکر را انباشت کنند.

در سال 2002، لولادزه در حالیکه دانشجوی پسادکترای دانشگاه پرینستون بود، مقاله‌ی پژوهشی مهمی را در یک مجله‌‌ی پیشرو به اسم گرایش‌ها در بوم‌شناسی و تمایل منتشر کرد، و در آن استدلال کرد که دو مقوله‌ی «افزایش دی‌اکسیدکربن» و «تغذیه‌ی بشر» از خلال تغییراتِ جهانی در کیفیت گیاهان اکیداً به هم مرتبطند. لولادزه در این مقاله درباره‌ی کمیابیِ اطلاعات شکوه سر می‌دهد: در بین هزاران متنِ منتشرشده‌ای که او در زمینه‌ی گیاهان و افزایش دی‌اکسیدکربن مطالعه و مرور کرده است، تنها یک متن مشخصا به این موضوع می‌پرداخت که چگونه افزایش دی‌اکسیدکربن بر توازن مواد مغذی در برنج تاثیر می‌گذارد، همان محصولی که میلیاردها نفر به آن وابسته‌اند. (این مقاله که در سال 1997 منتشر شد به اُفتِ میزانِ روی و آهن پی برد.)

افزایش دی‌اکسیدکربن در جو در حال کاستنِ پروتئین در محصولات اساسی مثل برنج، گندم، جو و سیب زمینی، و افزایش خطرات ناشناخته برای سلامتی بشر در آینده است.

مقاله‌ی لولادزه اولین مقاله‌ای بود که تاثیر دی‌اکسیدکربن بر کیفیت گیاه را به تغذیه‌ی بشر مرتبط می‌کرد. اما این مقاله با این استدلال که حفره‌های بنیادی در این پژوهش وجود دارند، بیش از اینکه پاسخ‌هایی در اختیار مان بگذارد، سوالاتی مطرح کرد. اگر این تغییرات غذایی در بالا و پایین زنجیره‌ی غذایی در حال وقوع هستند، پس چنین پدیده‌ای باید اندازه‌گیری و فهمیده شود.

لولادزه داشت کشف می‌کرد که بخشی از مشکل در خودِ دنیای پژوهش است. پاسخ‌دادن به این پرسش مستلزم فهمی درباره‌ی فیزیولوژی گیاهی، کشاورزی و تغذیه است ــ و نیز نیازمندِ اندکی ریاضیات. او می‌توانست به ریاضی بپردازد، اما یک دانشگاهیِ جوان بود که سعی داشت جای پایش را محکم کند، و دپارتمان‌های ریاضی مشخصاً علاقه‌ای به حل مشکلات زراعت و سلامتی بشر نداشتند. لولادزه برای دریافت کمک‌هزینه برای تولید داده‌های جدید بسیار کوشید و با وسواس به گردآوری داده‌های منتشرشده از محققان سرتاسر دنیا پرداخت. او برای به اختیارگرفتن منصب دستیاری پروفسور در دانشگاهِ نبراسکا‌ـ‌لینکلن به مرکز کشور رفت. نبراسکا‌ـ‌لینکلن یکی از دانشکده‌های مهم کشاورزی بود، و انتصاب در آنجا ظاهرا خبر خوبی بود، اما لولادزه همچنان یک پروفسور ریاضی بود. به او گفتند که می‌تواند علائق پژوهشی‌اش را تا وقتی که کمک‌هزینه دارد دنبال کند، اما او باز هم تقلا کرد. کسانی که کمک‌هزینه‌های زیست‌شناسی اعطا می‌کردند به او گفتند که طرح‌های پیشنهادی‌اش زیادی ریاضیاتی‌اند؛ کسانی که کمک‌هزینه‌هایی در زمینه‌ی ریاضیات اعطا می‌کردند به او گفتند که طرح‌های پیشنهادی‌اش بیش از حد به زیست‌شناسی پرداخته‌اند.

لولادزه گفت، «سال‌ها سپری می‌شدند و طرح‌های پیشنهادی‌ام مدام رد می‌شدند. خیلی مایوس‌کننده بود. گمان نمی‌کنم کسی بتواند مقیاس این تلخ‌کامی را دریابد.»

فقط در زمینه‌هایی چون زیست‌شناسی و ریاضی نبود که تلاش‌های لولادزه درباره این موضوع به نتیجه نمی‌رسید. اگر بگوییم که موضوع پژوهش صرفا در این باره است که محصولات زارعی به خاطر افزایش دی‌اکسید کربن مواد مغذی کمتری به دست می‌آورند مسئله مطروحه را دست کم گرفته‌‌ایم. این مسئله هنوز هم در زمینه‌هایی چون کشاورزی، بهداشت عمومی، یا در انجمن‌های مواد غذایی مورد بحث قرار نگرفته. به هیچ وجه.

وقتی مجله‌ی POLITICO با کارشناسان درجه‌ی یک تغذیه تماس گرفت و نظرشان را درباره‌ی افزایش تحقیقات در این زمینه جویا شد، آنها عمدتا به طور کامل متحیر ماندند و خواستار دیدن پژوهش لولادزه شدند. یک دانشمند پیشگام در زمینه تغذیه در دانشگاه جان هاپکینز گفت که پژوهش جالبی است اما پذیرفت که هیچ چیز در این‌باره نمی‌داند. او مرا به کارشناس دیگری ارجاع داد. این کارشناس گفت که آنها هم چیزی درباره این موضوع نمی‌دانند. آکادمیِ مواد غذایی و علم تغذیه، انجمنی که انبوهی کارشناس تغذیه به سراسر کشور عرضه کرده است، از طریق رابین فروتن که یک کارشناسِ پزشکیِ تغذیه است با من تماس گرفت؛ او هم با این پژوهش آشنا نبود.

فروتن بعد از اینکه چند مقاله در این باره برایش ارسال شد، در ایمیلی نوشت: «این پژوهش واقعا جالب است، حق با شماست، خیلی‌ها به چنین موضوعی توجه نکرده‌اند.» فروتن گفت که مایل است در این زمینه داده‌های خیلی بیشتری را مطالعه کند، خصوصا درباره‌ی اینکه چگونه تغییری اندک در افزایش کربوهیدرات در گیاهان می‌تواند بر سلامت همگانی تاثیر بگذارد. او گفت، «نهایتاً نمی‌دانیم چه تغییر کوچکی در میزان کربوهیدرات‌ها در رژیم غذایی در حال وقوع است»، و به این مسئله توجه کرد که گرایش کلی در قبال مصرفِ خوراک‌های پُر نشاسته و پُر کربوهیدارت با افزایشِ بیماری‌های مبتنی بر عادات غذایی چون بیماری دیابت و چاقی پیوند دارد. رابین: «تغییر سیستم تغذیه تا چه میزان در چنین وضعیتی دخیل است؟ واقعا نمی‌توانیم به این سوال پاسخ دهیم.»

از ماریون نستله، پروفسور در زمینه‌ی سیاست‌گذاریِ تغذیه در دانشگاه نیویورک که یکی از معروف‌ترین کارشناسان در این کشور محسوب می‌شود خواستند که درباره این ماجرا اظهار نظر کند؛ او ابتدا شک‌اش درباره‌ی کل ماجرا را بیان کرد اما پیشنهاد داد که روی فایلی در زمینه‌ی موضوعات آب‌و‌هوایی کندوکاو شود که وی مشغول کار بر روی‌اش بود.

بعد از مرور شواهد، لحن او عوض شد. او هم در ایمیلی ضمن تاکید بر احتیاطی الزامی، گفت که «قانع شدم»: احتیاط او از این مسئله ناشی می‌شد که هنوز معلوم نبود کمبود مواد مغذی تحت تاثیر تغییر میزان دی‌اکسیدکربن در هوا تاثیری معنادار بر سلامت همگانی بگذارد. به گفته او، ما احتیاج داریم که خیلی خیلی بیشتر در این مورد بدانیم.

کریستی اِبی، محققی در دانشگاه واشنگتن طی دو دهه تلاقیِ بین دو زمینه‌ی «تغییر آب‌و‌هوا» و «بهداشت عمومی» را مطالعه می‌کند، او یکی از چند دانشمند در آمریکا است که درباره‌ی بالقوگی پیامدهای فراگیر و دینامیکِ موادمغذیِ متاثر از دی‌اکسیدکربن صاحب نظر به شمار می‌آید، و در هر سخنرانی و صحبتی که ارائه می‌دهد از آن سخن می‌گوید.

اِبی می‌گوید، «این مسئله برای ما هنوز موضوعی پنهان است. از کجا این مسئله را می‌دانید که نانِ مصرفیِ ما دارای آن خُرد‌ـ‌‌مغذی‌هایی نیست که 20 سال قبل داشت؟»

بنا به نظرگاه اِبی، موضوعِ پیوندِ مواد مغذی‌ـ‌دی‌اکسیدکربن برای آنکه یک کشف علمی ناگهانی به شمار آید هنوز رشد کندی دارد، تقریبا همانطور که وقت زیادی صرف شد تا جماعت دانشگاهی کلاً نگاه جدی به همپوشانی میان آب‌و‌هوا و بهداشت عمومی داشته باشند. او می‌گوید، «اما این موضوع [رابطه بین مواد مغذی و دی‌اکسید کربن] به قبل از تغییرات آب‌وهوایی برمی‌گردد. اینطور به نظر می‌آید.»

دانه‌های سویا در زمینی خارج از لینکلن، نبراسکا، در حال رشد هستند، یکی از انبوهِ محصولاتی که در اثر افزایش سطوح دی‌اکسیدکربن، محتوای مغذی‌اش در حال تغییر است.

مقاله‌ی اولیه‌ی لولادزه برخی مسائل بزرگ را مطرح کرد که پاسخ‌دادن به آنها نه ناممکن بل دشوار است. چگونه افزایش دی‌اکسیدکربنِ مربوط به جو نحوه‌ی رشد گیاهان را عوض می‌کند؟ جو زمین تا چه میزان موجبِ کاهش بلندمدت مواد مغذی است، و تا چه حد عوامل دیگری چون تخم‌کشی و پرورش گیاه در این بین نقش دارند؟

به کارانداختنِ آزمایش‌هایی در مقیاس مزرعه درباره‌ی نحوه‌ی تاثیرگذاری دی‌اکسیدکربن بر گیاهان هم البته نه ناممکن بلکه سخت است. محققان از تکنیکی استفاده می‌کنند که اساسا کل زمین را به یک آزمایشگاه بدل می‌سازد. معیار پایه یا استاندارد طلایی فعلی برای این سنخ از تحقیقات تحت عنوانِ آزمایشِ FACE (مخففِ «غنی‌سازیِ دی‌اکسیدکربن با هوای آزاد») شناخته می‌شود، و در آن، محققان ساختارهای هوای آزاد عظیمی می‌سازند که دی‌اکسیدکربن را در ناحیه‌ای مفروض بر روی گیاهان بدمد. حسگرهای کوچکی مسیر سطوح دی‌اکسیدکربن را ردگیری می‌کنند. وقتی دی‌اکسیدکربن بسیار زیادی از محیط پیرامونی بگریزد، دستگاه دی‌اکسید بیشتری در هوا می‌دمد تا سطوح مورد نظر را پایدار نگه دارد. بعد دانشمندان می‌توانند رشد آن گیاهان را مستقیما با سایر گیاهانی که در همان نزدیکی در هوایی نرمال رشد می‌کنند به مقایسه بگذارند.

این آزمایش‌ها و آزمایشاتی از این دست به دانشمندان نشان دادند که وقتی گیاهان ذیل سطوح در حال افزایشِ دی‌اکسیدکربن رشد کنند به انحای مختلف و مهمی تغییر می‌کنند. بر طبق دسته‌بندیِ گیاهان که تحت عنوان «C3» می‌شناسیم ــ دسته‌بندی‌ای که تقریبا 95 درصد گونه‌های گیاهی روی زمین را دربرمی‌گیرد، از جمله گیاهانی که می‌خوریم مثل گندم، برنج، جو و سیب‌زمینی ــ افزایش دی‌اکسیدکربن موجب کاهش کانی‌های معدنی مهمی چون کلسیم، پتاسیم، روی و آهن در گیاهان می‌شود. داده‌های موجود به نحوه‌ی پاسخدهی گیاهان به آن نوع از اشباع یا تغلیظِ دی‌اکسیدکربن که در طول حیات‌شان می‌توان دید می‌پردازند؛ این داده‌ها نشان می‌دهند که این مواد معدنی مهم به طور میانگین تا 8 درصد کاهش می‌یابند. همین شرایط در مورد محتوای پروتئینیِ محصولات موسوم به C3 نیز صدق می‌کند، در برخی موارد به طرزی چشمگیر، با سقوطِ به ترتیب 6 و 8 درصدیِ پروتئین در گندم و برنج روبروییم.

اوایل این تابستان، گروهی از محققان اولین مطالعات‌شان در این‌باره را منتشر کردند، مطالعاتی که سعی داشتند برآورد کنند که این تغییرات برای جمعیتِ این سیاره چه معنایی می‌تواند داشته باشد. گیاهان منبع عمده‌ی پروتئین برای مردمِ کشورهای در حال توسعه به شمار می‌آیند، و تا سال 2050، بنا به تخمین محققان، 150 میلیون نفر در خطر کمبود پروتئین قرار می‌گیرند، خصوصا در کشورهایی چون هند و بنگلادش. محققان دریافتند که کمبود روی، که به ویژه برای سلامت مادر و نوزاد اهمیت حیاتی دارد، می‌تواند 138 میلیون نفر را در معرض خطر قرار دهد. محققان همچنین برآورد می‌کنند که بیش از یک میلیارد مادر و 34 میلیون کودک در کشورهایی زندگی می‌کنند که آهن در رژیم غذایی‌شان به طور چشمگیری کم شده است، که این امر می‌تواند باعث وخامت مشکلات گسترده‌ی بهداشت عمومی در زمینه کم‌خونی شود، البته این مشکلات از قبل هم وجود داشتند.

شواهدی حاکی از کاهش آهن در برنامه‌ی غذایی در آمریکا وجود ندارد، جایی که ما اکثراً از رژیمی متنوع بدون کمبود پروتئین بهره می‌بریم؛ اما برخی محققان با نظر به نسبت فزاینده‌ی شکرها در گیاهان، فرض می‌کنند که تغییر نظام‌مند در گیاهان می‌تواند بعدا در نرخ‌های هشداردهنده‌ی بیماری چاقی و قلبی‌ـ‌عروقی دخیل باشد.

رگه‌ای مهم و جدید از پژوهش درباره‌ی دی‌اکسیدکربن و مواد مغذی گیاهی اکنون از دپارتمان‌های کشاورزی آمریکا دارد شکوفا می‌شود. لوئیس زیسکا، یک فیزیولوژیست گیاهی در ستاد خدمات پژوهشی کشاورزی در بلتسویل، در حال کندوکاو درباره‌ی برخی مسائل است که لولادزه اولین بار پانزده سال قبل به همراهِ شماری از مطالعات جدیدش در زمینه‌ی تغذیه طرح کرد.

لویس زیسکا، یک فیزیولوژیستِ گیاهی که با دپارتمان کشاورزی آمریکا همکاری دارد، رشد برنج را در آزمایشگاهش در بلتسویل بررسی می‌کند، زیسکا و همکارانش در حال هدایتِ آزمایشاتی هستند که بناست کشف کنند که افزایش سطوح دی‌اکسیدکربن به چه نحوی بر حیات مغذی گیاهان تاثیر می‌گذارد. پایین‌تر در سمتِ راست، جولی ولف، فیزیولوژیست گیاهی، برای مطالعه‌ی تغییرات در ویتامین C فلفل‌ها را درو می‌کند.

زیسکا آزمایشی ابداع کرد که در آن، عاملی که کِشت و تخم‌کشیِ گیاه را پیچیده می‌کرد را حذف می‌کرد: او تصمیم گرفت به غذای زنبور توجه کند.

علف طلایی [Goldenrod]، گیاهی خودرو یا وحشی که بسیاری آنرا یکجور علف هرز به حساب می‌آورند، شدیدا برای زنبورها اهمیت دارد. این گیاه در اواخر فصل گل می‌دهد، و گَرده‌اش منبع مهمی از پروتئین برای زنبورها فراهم می‌آورد، خاصه برای زمانی که زنبورها به مصاف بی‌رحمی و سرسختیِ زمستان می‌روند. از آنجاکه علف طلایی گیاهی خودرو یا وحشی است و انسان‌ها نسل یا نژاد جدیدی از تخم‌اش نکشیده‌اند، پس این گیاه به اندازه‌ی گندم یا ذرت دستخوش تغییر نشده است. و از قضا موسسه اسمیتسونیان نیز در بایگانی تاریخی عظیم‌اش صدها نمونه از این گیاه در اختیار دارد که تاریخ نخستین‌ نمونه‌اش به سال 1842 برمی‌گردد ــ و همین هم به زیسکا و همکارانش شانسی داد که دریابند یک گیاه چطور در طول زمان تغییر کرده است.

این دانشمندان دریافتند که محتوای پروتئینِ موجود در گرده‌ی این گیاه از زمان انقلاب صنعتی تا به امروز به یک سوم کاهش یافته است ــ و این تغییر دقیقا با افزایش دی‌اکسیدکربن همراستایی دارد. دانشمندان در تلاش بوده‌اند که دریابند چرا جمعیت‌های زنبور در سرتاسر دنیا کاهش یافته‌اند، اتفاقی که بسیاری از محصولاتی را که بر گرده‌افشانی به زنبورها متکی هستند تهدید می‌کند. مقاله‌ی زیسکا اشاره می‌کند که کاهش میزان پروتئین پیش از زمستان می‌تواند عامل دیگری باشد که باعث شده برای زنبورها دشوار باشد از سایر محرکهای تنش‌زا جان به در ببرند.

زیسکا نگران است که ما در حال مطالعه‌ی همه‌ی شیوه‌هایی نیستیم که دی‌اکسیدکربن بر گیاهان تاثیر می‌گذارد، گیاهانی که با فوریت مبرمی به آنها وابسته‌ایم، خصوصا با در نظرگرفتنِ این واقعیت که نوساماندهیِ محصولات زمان زیادی می‌برد.

او می‌گوید، «توانایی ما برای پا به میان گذاشتن و شروع به استفاده از ابزار کشاورزی سنتی مثلا پرورش و تخم‌کشی، برای جبران و اصلاح این وضع همینطور دارد به تاخیر می‌افتد. همین حالا هم حدود 15 تا 20 سال طول می‌کشد که از آزمایشگاه به سراغ زمین زراعی برویم.»

همانطور که لولادزه و سایرین دریافته‌اند، دست‌و‌پنجه‌نرم‌کردن با مسائلِ جدیدِ جهان‌فراگیری که از مرزهای زمینه‌های علمی فراتر می‌روند دشوار است. انبوهی فیزیولوژیست گیاهی وجود دارد که در حال پژوهش بر روی محصولات زراعی هستند، اما اغلب‌شان وقت خود را وقفِ مطالعه‌ی عواملی چون بازده [به بار نشستنِ محصول] و مقاومتِ آفات می‌کنند ــ کیفیاتی که ربطی به مواد مغذی ندارند. همانطور که لولادزه پی برد، دپارتمان‌های ریاضی دقیقاً پژوهش‌های غذایی را در اولویت‌شان قرار نمی‌دهند. و مطالعه‌ی چیزهای زنده‌ای مثل گیاه می‌تواند هزینه‌بر و کُند پیش برود: چنین مطالعاتی چندین سال طول می‌کشد و مجموعه مبالغ هنگفتی برای انجام یک آزمایشِ FACE به قصد کسب داده‌های کافی و نتیجه‌گیری‌های متعاقب‌اش لازم است.

به رغم این چالش‌ها، محققان بیش از پیش در باب این مسائل در حال مطالعه‌اند، که این یعنی طی سال‌های آتی می‌توانیم جواب‌های بیشتری در اختیار داشته باشیم. زیسکا و لولادزه، که اکنون در دانشکده‌ی براین دانشگاه علومِ سلامتی در لینکلن نبراسکا به تدریسِ ریاضیات مشغول‌اند، به همراهِ ائتلافی از سایر محققان از چین، ژاپن، استرالیا و سایر کشورها در امریکا در زمینه‌ی یک بررسی گسترده با نظر به افزایش دی‌اکسیدکربن و حیاتِ غذاییِ برنج ــ که یکی از مهمترین محصولات زراعی نزد بشر است ــ مشغول همکاری هستند. مطالعه‌ی آنها شامل ویتامین‌ها نیز می‌شود که مولفه‌ی مغذی مهمی به شمار می‌آیند، چنین مطالعه‌ای تا کنون به هیچ وجه انجام نشده بود.

پژوهندگانِ وزارت کشاوزی آمریکا نیز اخیرا گونه‌های مختلفی از برنج، سویا و گندم را که از دهه‌های 60 و 50 نگه داشته شده بودند بررسی کردند و این پژوهشگران آن دانه‌ها را در زمین‌هایی در سرتاسر آمریکا کاشتند، همان جاهایی که محققان پیشین همین اقلام زراعتی را دهه‌ها پیش از این کشت کرده بودند، هدف این محققان فهم بهترِ این مسئله است که امروزه سطوح بالاتری از دی‌اکسیدکربن چطور بر این گیاهان تاثیر می‌گذارد.

ایراکلی لولادزه‌ ریاضیدان بیرونِ منزلش در لینکلن نبراسکا گیاهان را به شکر آغشته می‌سازد، تا نشان دهد که محتوای شکریِ گیاهانی که می‌خوریم چگونه تحت تاثیرِ افزایش سطوح دی‌اکسیدکربن در حال افزایش است. لولادزه اولین دانشمندی بود که پژوهشی را منتشر کرد که به ارتباط بین افزایش دی‌اکسیدکربن و تغییرات در کیفیتِ مغذی گیاهان برای بشر می‌پرداخت.

در زمین تحقیقاتیِ وزارت کشاورزی آمریکا در مریلند، محققان در حال پیشبردِ آزمایشاتی درباره‌ی فلفلِ زنگ‌سان هستند تا بسنجند که ویتامین  C چطور تحت افزایش دی‌اکسیدکربن تغییر می‌کند. محققان همچنین به قهوه نیز توجه می‌کنند تا ببینند که آیا میزان کافئین قهوه کاهش می‌یابد یا نه. زیسکا همچنانکه دور و برِ محوطه‌ی پژوهشی‌اش در بلتسویل را به من نشان می‌داد گفت، «سوالات بسیاری وجود دارد. ما تازه اول راه هستیم.»

اکنون زیسکا بخشی از یک گروه کوچکِ محققان است که سعی دارند این تغییرات را بسنجند و دریابند که این تغییرات چه عواقبی برای انسان‌ها دارند. چهره‌ی مهمِ دیگری که این پیوندگاه [بین اثرات جوی و مواد مغذیِ گیاهان] را مطالعه می‌کند، سموئل مه‌یرز است، یک پزشک که در دانشگاه هاروارد پژوهشگرِ آب‌و‌هوا شد و اتحاد سیاره‌ای در زمینه‌ی سلامتی را پیش می‌برد، یک تلاشِ جهانی که دو حوزه‌ی جدا از همِ «علم آب‌و‌هوا و سلامت بشری» را به هم پیوند می‌دهد.

مه‌یرز نگران این است که جماعت محقق تمرکز کافی بر فهمِ پویایی‌های میان دی‌اکسیدکربن و مواد مغذی ندارند، زیرا فهمِ این نسبت بخش سرنوشت‌سازی از یک تصویر بسیار بزرگتر است: این که چطور چنین تغییراتی می‌توانند اکوسیستم‌ها را دربنوردند. مه‌یرز می‌گوید، «ما فعلا فقط نوک کوه یخ را دیده‌ایم و ابعاد این وخامت گسترده‌تر خواهد بود. برای ما دشوار بود که مردم را واداریم درک کنند که این مسئله چقدر برای آنها مشکل‌ساز است.»

در سال 2014، مه‌یرز و تیمی از سایر دانشمندان یک بررسیِ گسترده و مملو از داده‌ها را در نشریه‌ی «طبیعت» منتشر کردند. آنها در این بررسی به محصولاتِ مهمی پرداختند که در ژاپن، استرالیا و آمریکا کشت شدند. آنها دریافتند که افزایش دی‌اکسیدکربن به کاهش پروتئین، آهن و روی منجر می‌شود. این اولین بار است که این موضوع است موفق به جلب نظر رسانه‌های گروهی شده است.

این محققان نوشتند که «پیش‌بینیِ دلالت‌های ضمنیِ «بهداشت عمومی» درباره‌ی تغییراتِ جهانی آب‌و‌هوا دشوار است، و ما انتظار غافلگیری‌های زیادی داریم. کشفِ اینکه افزایش دی‌اکسید کربن اتمسفر زمین باعث کاهشِ ارزشِ غذاییِ محصولات زراعیِ C3 می‌شود یکی از چنین غافلگیری‌هایی است که اکنون می‌توانیم آنرا بهتر پیش‌بینی کنیم و برای مواجهه با آن مهیا شویم.»

در همان سال ــ در واقع در همان روز ــ لولادزه، که بعدا مدرسِ دانشگاه کاتولیکِ دایجو در کره‌ی جنوبی شد، مقاله‌اش را منتشر کرد، مقاله‌ای که نتیجه‌ی بیش از 15 سال گردآوریِ داده‌ها درباره‌ی همین موضوع است. این گسترده‌ترین مطالعات درباره‌ی افزایش دی‌اکسیدکربن و تاثیرش بر مواد مغذیِ گیاهی بود. لولادزه دوست دارد دانشِ گیاهی را به‌منزله‌ی چیزی «نویزی [یا پرغوغا]» توصیف کند؛ تحقیقاتی پرسروصدا که از درهم‌ریختگی با داده‌های پیچیده طرفداری می‌کند، نوعی درهم‌ریختگی که از خلالش دشوار بتوان علامتی را که به دنبالش هستید ردیابی کنید. مجموعه داده‌های جدید لولادزه سرانجام آنقدر بزرگ بود که از خلال غوغای نویز، علامت را تشخیص بدهد، و بتواند به قول خودش این «تغییر پنهان» را شناسایی کند.

 چطور یک گیاه را بسنجیم

تغییرات جوی چطور بر محصولات کشاورزی تأثیر می‌گذارد؟ در مرکز تحقیقات کشاورزی بلتس‌ویل، قصد کرده‌اند که به این سوالات درازمدت پاسخ دهند. گاهی این قضیه خیلی طول می‌کشد.

دکتر لوییس زیسکا، فیزیولوژیست گیاهان است. آزمایش‌های او نشان داد که با افزایش میزان دی‌اکسید کربن در جو، میزان پروتیین زخیره‌ی گیاه علف طلایی هم کاهش پیدا کرده است.

برای بررسی تأثیر افزایش دی‌اکسید کربن روی گیاهان غذایی، دانشمندان از گلخانه‌های کوچکی به اسم SPAR استفاده می‌کنند.

دکتر فیزیولوژی گیاهان، جولی ولف در حال چیدن فلفل دلمه برای بررسی سطح ویتامین C.

کلاهک‌های سبزی که می‌بینید در حال پخش CO2 هستند تا تأثیر این گاز را روی گیاهان خوراکی بسنجند.

ولف به اتاق کنترل آزمایش‌های دی‌اکسید کربن وارد می‌شود.

داشبورد اتاق کنترل آزمایش‌های دی‌اکسید کربن.

یکی از وسایل کنترل سطح دی‌اکسید کربن در مرکز تحقیقاتی.

دکتر زیسکا در حال بررسی نمونه‌های کشت.

امیلی موریس، تکنیسین آزمایشگاه، در حال بررسی فوتوسنتز گیاهان با یک دستگاه برای بررسی تأثیر دی‌اکسید کربن روی گیاهان خوراکی.

دستگاهی فوق‌العاده پیشرفته که در حال ثبت فوتوسنتز یک برگ است. این تکنولوژی هنوز در حال پیشرفت است. زیسکا می‌گوید: «هنوز اول راه هستیم.»

کشفِ لولادزه ــ یا در عوض، ظن قوی او که بعدا مفصلبندی و بیان شد ــ  ای   ن است که نظریه‌ی او در سال 2000 ظاهرا به اثبات رسیده است. حدود تقریبا 130 نوع از گیاه و بیش از 15000 نمونه‌ی گردآوری‌شده از آزمایشات در طی سه دهه‌ی گذشته، غلظت یا اشباعِ کلیِ مواد معدنی مثل کلسیم، منیزیوم، پتاسیم، روی و آهن به طور میانگین تا 8 درصد اُفت داشته‌ است. نسبتِ کربوهیدرات‌ها به مواد معدنی در حال افزایش بود. گیاهانی مثل خزه یا جلبک در حال بدل شدن به غذای آشغال یا فاقد ‌ارزش مغذی بودند.

اینکه همه‌ی اینها برای بشر ــ که جذبِ اصلی غذایی‌اش گیاه است ــ چه عواقب یا چه معنایی دارد تازه دارد به تدریج کندوکاو می‌شود. محققانی که در این زمینه در حال تحقیق هستند بر موانعِ پیش رو چیره خواهند شد، موانعی مثلِ حیات کوتاه این زمینه‌ی پژوهشی و سرعت آهسته‌ی تحقیقات، و البته مانعی چون آن محیط سیاسی که در آن، حتا استفاده از واژه‌ی «آب و هوا» برای مختل‌کردنِ گفتگوها برای اخذ کمک‌هزینه کافی است. این پژوهش‌ها همچنین نیازمندِ ایجاد پیوندهای کاملا جدیدی در دنیای علم است ــ مسئله‌ای که خود لولادزه سرسختانه در تحقیق‌اش آنرا تایید می‌کند. وقتی این مقاله در سال 2014 منتشر شد، درخواستِ ابتداً ردشده‌ی کمک‌هزینه‌ی لولادزه هم سرانجام در فهرست تاییدشده‌ها قرار گرفت.

سفید کاغذی

جدیدترین شماره کاغذی سفید را بخرید

شماره ۳: پری‌زدگی

خرید این شماره