作物产量增加，营养减少：气候变化的隐性代价

大多数关于气候变化对粮食生产影响的研究都集中在作物产量上，但如果营养价值低下，丰收的规模就毫无意义。"我们的研究不仅关注数量，更关注食物的质量，"英国利物浦约翰摩尔斯大学的博士生吉塔·乌格瓦·埃克勒说。

气候变化的持续影响将对全球植物造成毁灭性且不可逆转的后果。埃克勒女士的研究主要探索粮食作物的营养成分如何受到气候变化带来的二氧化碳水平上升和温度升高的交互影响。"这些环境变化会影响从光合作用、生长速率到作物养分合成与储存的方方面面，"埃克勒女士表示。

"理解这些影响至关重要，因为我们吃什么就是什么，而植物作为生态系统的初级生产者，构成了我们食物网络的基础，"埃克勒女士说。"通过研究这些相互作用，我们能更好地预测气候变化将如何塑造食物的营养格局，并努力减轻这些影响。"

埃克勒女士的研究聚焦于羽衣甘蓝、芝麻菜和菠菜等常见叶菜。在该项目中，这些作物被种植在利物浦约翰摩尔斯大学的环境控制生长室内，通过调节CO₂浓度和温度来模拟英国未来的预测气候情景。"作物生长过程中会评估叶绿素荧光和量子产率等光合标记，收获时则记录产量和生物量，"埃克勒女士解释道。

在气候变化条件下培育后，研究团队采用高效液相色谱法（HPLC）和X射线荧光分析技术测定糖分、蛋白质、酚类、黄酮类、维生素和抗氧化剂的浓度。

初步研究结果表明，大气CO2浓度升高虽能促进作物生长加速和体积增大，但无益于健康。"经过一段时间后，作物中钙等关键矿物质和某些抗氧化化合物的含量出现下降，"埃克勒女士指出。

温度升高加剧了这些变化。"CO2与热胁迫的交互作用产生了复杂影响——作物生长速度和体积增幅减缓，同时营养质量加速恶化，"埃克勒女士说。

一个重要发现是不同作物对这些气候胁迫因子的响应存在差异，某些物种的反应更为剧烈。"这种响应差异表明我们不能对作物进行笼统判断。这种复杂性既引人入胜又充满挑战，提醒我们必须综合研究多重胁迫因子，"埃克勒女士强调。

这种营养失衡将对人类健康产生严重影响。虽然CO2浓度升高会增加作物糖分含量，但会稀释必需蛋白质、矿物质和抗氧化剂。"这种失衡可能导致饮食结构趋向高热量低营养，"埃克勒女士分析道。"作物尤其是果蔬中糖分增加，可能加剧肥胖和2型糖尿病风险——对已受慢性病困扰的人群影响尤甚。"

营养匮乏的作物还会导致必需蛋白质和维生素缺乏，损害人体免疫系统并加重现有健康问题——在中低收入国家情况更严峻。"这不仅关乎粮食产量，更关乎食物内涵及其对人类长期健康的支撑作用，"埃克勒女士表示。

尽管本研究模拟的是英国的气候变化预测，但其影响具有全球性。"全球北方的粮食系统已受到天气模式转变、生长季紊乱和热浪频发的挑战，"埃克勒女士说。"在热带和亚热带地区，这些区域还面临干旱、虫害和土壤退化等多重胁迫——而这里生活着数百万直接依赖农业获取食物和收入的人群。"

埃克勒女士及其团队欢迎与农业、营养和气候政策等领域的研究机构开展深度合作。"将植物科学与人类福祉的宏观议题联系起来至关重要。随着气候持续变化，我们必须整体性思考要构建怎样的粮食系统——不仅要产量充足，更要促进健康、公平和韧性，"埃克勒女士总结道。"食物不仅是卡路里，更是人类发展和气候适应的基石。"

该研究将于2025年7月8日在比利时安特卫普举行的实验生物学会年会上发表。