Mit steigendem Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre produzieren Reispflanzen - die Hauptnahrungsquelle für mehr als 3 Milliarden Menschen - weniger Vitamine und andere wichtige Nährstoffe.
Reisbauer in Longsheng, China. Bild über KevinCure / Flickr.
Von Kristie Ebi, University of Washington
Reis ist die Hauptnahrungsquelle für mehr als drei Milliarden Menschen auf der ganzen Welt. Viele sind nicht in der Lage, sich eine abwechslungsreiche und nahrhafte Ernährung mit vollständigem Eiweiß, Getreide, Obst und Gemüse zu leisten. Sie sind in hohem Maße auf erschwinglichere Getreidepflanzen angewiesen, einschließlich Reis, für die meisten ihrer Kalorien.
Mein Forschungsschwerpunkt liegt auf Gesundheitsrisiken im Zusammenhang mit Klimavariabilität und Klimawandel. In einer kürzlich veröffentlichten Studie habe ich mit Wissenschaftlern aus China, Japan, Australien und den Vereinigten Staaten zusammengearbeitet, um festzustellen, wie die steigenden Kohlendioxidkonzentrationen, die den Klimawandel befeuern, den Nährwert von Reis verändern können. Wir haben in Asien Feldstudien für mehrere genetisch unterschiedliche Reislinien durchgeführt und analysiert, wie steigende Kohlendioxidkonzentrationen in der Atmosphäre den Gehalt an Proteinen, Mikronährstoffen und B-Vitaminen verändert haben.
Unsere Daten zeigten zum ersten Mal, dass Reis, der in Konzentrationen von atmosphärischem Kohlendioxid angebaut wird, laut Wissenschaftlern bis zum Jahr 2100 einen niedrigeren Gehalt an vier wichtigen B-Vitaminen aufweist. Diese Ergebnisse stützen auch Untersuchungen aus anderen Feldstudien, die zeigen, dass Reis, der unter solchen Bedingungen angebaut wird, weniger Eiweiß, Eisen und Zink enthält, was für die Entwicklung des Fötus und des frühen Kindes wichtig ist. Diese Veränderungen könnten sich in den ärmsten reisabhängigen Ländern, einschließlich Bangladesch und Kambodscha, überproportional auf die Gesundheit von Mutter und Kind auswirken.
Viele der ärmsten Regionen Asiens verlassen sich auf Reis als Grundnahrungsmittel. Bild über IRRI.
Kohlendioxid und Pflanzenwachstum
Pflanzen erhalten den Kohlenstoff, den sie benötigen, um hauptsächlich aus Kohlendioxid in der Atmosphäre zu wachsen, und ziehen andere benötigte Nährstoffe aus dem Boden. Durch menschliche Aktivitäten - hauptsächlich durch Verbrennung und Entwaldung fossiler Brennstoffe - wurden die atmosphärischen CO2-Konzentrationen in vorindustriellen Zeiten von etwa 280 ppm auf heute 410 ppm erhöht. Wenn die globalen Emissionsraten auf ihrem derzeitigen Weg bleiben, könnten die atmosphärischen CO2-Konzentrationen bis 2100 mehr als 1.200 ppm erreichen (einschließlich Methan und anderer Treibhausgasemissionen).
Es wird allgemein anerkannt, dass höhere CO2-Konzentrationen die Photosynthese und das Wachstum von Pflanzen stimulieren. Dieser Effekt könnte die Getreidekulturen, die nach wie vor die wichtigsten Nahrungsquellen der Welt sind, wie Reis, Weizen und Mais, produktiver machen, auch wenn neuere Untersuchungen belegen, dass die Vorhersage der Auswirkungen auf das Pflanzenwachstum komplex ist.
Die Konzentrationen von für die menschliche Gesundheit kritischen Mineralien, insbesondere Eisen und Zink, ändern sich nicht im Einklang mit den CO2-Konzentrationen. Das gegenwärtige Verständnis der Pflanzenphysiologie legt nahe, dass große Getreidepflanzen - insbesondere Reis und Weizen - auf höhere CO2-Konzentrationen reagieren, indem sie mehr Kohlenhydrate (Stärke und Zucker) und weniger Protein synthetisieren und die Menge der Mineralien in ihren Körnern reduzieren.
Nach einem stetigen Rückgang über ein Jahrzehnt hinweg scheint der weltweite Hunger zuzunehmen, von dem 11 Prozent der Weltbevölkerung betroffen sind. Bild über FAO.
Die Bedeutung von Mikronährstoffen
Weltweit sind ungefähr 815 Millionen Menschen lebensmittelunsicher, was bedeutet, dass sie keinen zuverlässigen Zugang zu ausreichenden Mengen sicherer, nahrhafter und erschwinglicher Lebensmittel haben. Noch mehr Menschen - ungefähr 2 Milliarden - leiden an einem Mangel an wichtigen Mikronährstoffen wie Eisen, Jod und Zink.
Unzureichendes Eisen in der Nahrung kann zu Eisenmangelanämie führen, einem Zustand, bei dem zu wenig rote Blutkörperchen im Körper vorhanden sind, um Sauerstoff zu transportieren. Dies ist die häufigste Art von Anämie. Es kann Müdigkeit, Atemnot oder Brustschmerzen verursachen und zu schwerwiegenden Komplikationen wie Herzinsuffizienz und Entwicklungsverzögerungen bei Kindern führen.
Zinkmangel ist gekennzeichnet durch Appetitlosigkeit und verminderten Geruchssinn, Wundheilungsstörungen und geschwächte Immunfunktion. Zink unterstützt auch Wachstum und Entwicklung, sodass eine ausreichende Nahrungsaufnahme für schwangere Frauen und wachsende Kinder wichtig ist.
Höhere Kohlenstoffkonzentrationen in Pflanzen reduzieren die Stickstoffmengen im Pflanzengewebe, was für die Bildung von B-Vitaminen entscheidend ist. Verschiedene B-Vitamine werden für Schlüsselfunktionen im Körper benötigt, wie zum Beispiel die Regulation des Nervensystems, die Umwandlung von Nahrungsmitteln in Energie und die Bekämpfung von Infektionen. Folsäure, ein Vitamin B, verringert das Risiko von Geburtsfehlern, wenn es von schwangeren Frauen eingenommen wird.
Anämie betrifft 1/3 der Frauen im gebärfähigen Alter weltweit - oder etwa 613 Millionen Frauen. Bild über FAO.
Erhebliche Ernährungsverluste
Wir haben unsere Feldstudien in China und Japan durchgeführt, wo wir verschiedene Reissorten im Freien angebaut haben. Um höhere atmosphärische CO2-Konzentrationen zu simulieren, haben wir Free-Air CO2 Enrichment verwendet, bei dem CO2 über Felder geblasen wird, um die zu einem späteren Zeitpunkt des Jahrhunderts erwarteten Konzentrationen aufrechtzuerhalten. Kontrollfelder unterliegen ähnlichen Bedingungen, mit Ausnahme der höheren CO2-Konzentrationen.
Im Durchschnitt enthielt der Reis, den wir in Luft mit erhöhten CO2-Konzentrationen angebaut haben, 17 Prozent weniger Vitamin B1 (Thiamin) als Reis, der unter den derzeitigen CO2-Konzentrationen angebaut wurde. 17 Prozent weniger Vitamin B2 (Riboflavin); 13 Prozent weniger Vitamin B5 (Pantothensäure); und 30 Prozent weniger Vitamin B9 (Folsäure). Unsere Studie ist die erste, die feststellt, dass die Konzentrationen von B-Vitaminen im Reis mit höherem CO2-Ausstoß verringert werden.
Wir fanden auch eine durchschnittliche Verringerung des Eiweißgehalts um 10 Prozent, des Eisengehalts um 8 Prozent und des Zinkgehalts um 5 Prozent. Wir fanden keine Veränderung des Vitamin B6- oder Calciumspiegels. Der einzige Anstieg, den wir fanden, war bei den meisten Stämmen der Vitamin-E-Spiegel.
Reis innerhalb des Achtecks auf diesem Gebiet ist Teil eines Experiments, das darauf ausgelegt ist, Reis unter verschiedenen atmosphärischen Bedingungen anzubauen. Reis, der unter Kohlendioxidkonzentrationen von 568 bis 590 ppm angebaut wird, ist weniger nahrhaft und enthält weniger Eiweiß, Vitamine und Mineralien. Bild über Dr. Toshihiro Hasegawa, Nationale Organisation für Landwirtschaft und Lebensmittelforschung in Japan.
Verschlechterung von Mikronährstoffmängeln
Gegenwärtig beziehen etwa 600 Millionen Menschen - hauptsächlich in Südostasien - mehr als die Hälfte ihrer täglichen Kalorien und Proteine direkt aus Reis. Wenn nichts unternommen wird, würden die festgestellten Rückgänge wahrscheinlich die Gesamtbelastung durch Unterernährung verschlechtern. Sie könnten sich auch auf die frühkindliche Entwicklung auswirken, indem sie Auswirkungen haben, die sich durch Durchfallerkrankungen und Malaria verschlimmern.
Die potenziellen Gesundheitsrisiken, die mit CO2-bedingten Ernährungsdefiziten verbunden sind, stehen in direktem Zusammenhang mit dem niedrigsten Bruttoinlandsprodukt pro Kopf. Dies deutet darauf hin, dass solche Änderungen schwerwiegende potenzielle Folgen für Länder haben könnten, die bereits mit Armut und Unterernährung kämpfen. Nur wenige Menschen würden die Verbrennung und Entwaldung fossiler Brennstoffe mit dem Nährstoffgehalt von Reis in Verbindung bringen, aber unsere Forschung zeigt deutlich, wie die Emission fossiler Brennstoffe die Hungerprobleme der Welt verschlimmern kann.
Wie könnte sich der Klimawandel auf andere wichtige Pflanzen auswirken?
Leider gibt es heute auf Bundes-, Landes- oder Unternehmensebene keine Einrichtung, die langfristige Finanzmittel bereitstellt, um zu bewerten, wie sich steigende CO2-Werte auf die Pflanzenchemie und die Ernährungsqualität auswirken könnten. Aber CO2-induzierte Veränderungen haben erhebliche Auswirkungen, von Heilpflanzen über Ernährung und Lebensmittelsicherheit bis hin zu Lebensmittelallergien. Angesichts der potenziellen Auswirkungen, die möglicherweise bereits eintreten, besteht ein klarer und dringender Investitionsbedarf für diese Forschung.
Kristie Ebi, Professorin für globale Gesundheits-, Umwelt- und Arbeitsmedizin an der University of Washington
Dieser Artikel wurde ursprünglich am veröffentlicht Die Unterhaltung. Lesen Sie den Originalartikel.
Fazit: Der Klimawandel könnte Reis weniger nahrhaft machen und Millionen der Armen der Welt gefährden.