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Treibhauseffekt führt zu Nährstoffmangel

Mittwoch 31 Oktober 2018

Ein ungewöhnlich heißer Sommer liegt hinter uns. War dies bereits ein erstes Zeichen für einen chronischen Temperaturanstieg durch Treibhausgase? Wenn ja, dann sollten wir uns wirklich Sorgen um den Nährwert unserer Pflanzen machen.

Der Mensch kann selbst keine Mikronährstoffe bilden, aber er braucht sie, um seine körperliche und geistige Leistungsfähigkeit zu erhalten. Daher sind wir auf die Aufnahme dieser Substanzen mit der Nahrung angewiesen.
Weltweit verzehren Menschen die unterschiedlichsten Pflanzen, um ihren Körper mit essenziellen Nährstoffen zu versorgen: 63 % des Nahrungsproteins stammen aus pflanzlichen Quellen, ebenso 81 % des Eisens und 68 % des Zinks.

 

CO2-Bildung

Die durch menschliche Aktivitäten entstehenden CO2-Emissionen bilden eine direkte Gefahr für die menschliche Ernährung, indem sie das Ernährungsprofil unserer Grundnahrungsmittel verändern und das globale Klimasystem stören. Teile der Weltbevölkerung waren aufgrund von Faktoren wie Nahrungsmittelverteilung, Zugang zu Nahrungsmitteln und Konfliktsituationen bereits in der Vergangenheit von Nährstoffmangel betroffen. Nun wird der bestehende Nährstoffmangel durch verminderte Produktionskapazitäten und eine verringerte Nährstoffdichte der Pflanzen aufgrund von Klimawandel und extremen Wetterbedingungen weiter verschärft.

So ist es eher unwahrscheinlich, dass dieser Rückgang des Nährwerts ganz einfach zu einer Zunahme des Hungergefühls und damit einer vermehrten Aufnahme von Nahrung führen wird, um so die verringerte Nährstoffaufnahme zu kompensieren. Daher dürfte die Prävalenz und Schwere eines weltweiten Nährstoffmangels in Zukunft weiter zunehmen. Und das ist wirklich besorgniserregend, da Schätzungen zufolge bereits jetzt etwa zwei Milliarden Menschen unter dem Mangel an einem oder mehreren Nährstoffen leiden.

 

Pflanzenentwicklung und CO2

Jede Pflanze hat einen genetisch bedingten Temperaturbereich, in dem sie am besten gedeiht. Temperaturen außerhalb dieses Bereichs können den Lebenszyklus der Pflanze erheblich beeinträchtigen. Wenn daher die Temperaturen durch den Ausstoß von CO2 und anderen Treibhausgasen weiterhin ansteigen, führt dies zu beunruhigenden Konsequenzen für das Pflanzenwachstum. Vorhersagen zufolge könnte der erwartete Anstieg der Oberflächentemperaturen in tropischen und subtropischen Gebieten bis zum Ende dieses Jahrhunderts zu einem Rückgang der Reis- und Maisernten um 20 bis 40 % führen. Zudem wurde vor kurzem eine weitere Studie veröffentlicht, die darauf hinweist, dass der steigende CO2-Gehalt auch noch auf andere Weise die Qualität unserer Nahrung gefährdet: durch die direkte Verringerung des Nährwerts wichtiger Nutzpflanzen.

 

Nährwert von Nutzpflanzen

Die steigenden CO2-Werte führen zu verringerten Konzentrationen von Proteinen und wichtigen Mikronährstoffen wie Zink und Eisen in Nahrungsmitteln wie Reis, Weizen, Sorghum und Soja.

Jede Pflanze hat ihre eigene chemische Zusammensetzung, einschließlich Mineralstoffen und Spurenelementen. Die meisten dieser Nährstoffe und Elemente bezieht die Pflanze über ihre Wurzeln aus dem Boden, doch in den Blättern nutzen die Pflanzen CO2 aus der Atmosphäre, um kohlenstoffreichen Zucker und andere Kohlenhydrate zu erzeugen. Nun liegen Hinweise darauf vor, dass eine erhöhte CO2-Konzentration in der Atmosphäre zu einer erhöhten Kohlenhydratproduktion in der Pflanze führt, die deren chemische Zusammensetzung verändert. Dies könnte dazu führen, dass in der Pflanze auf Kosten der Mineralstoffe zu viele Kohlenhydrate gebildet werden. Möglich wäre auch, dass sich eine veränderte Art und Weise, wie die Mineralstoffe in der Pflanze verwendet werden, herausbildet.

 

Untersuchung an Reis

Weltweit nutzen zwei Milliarden Menschen Reis als Grundnahrungsmittel. Auch hier führt eine erhöhte CO2-Konzentration zu Problemen. Forscher aus China, Japan, den USA und Australien haben gemeinsam eine mehrjährige Versuchsreihe zur CO2-Anreicherung in der Luft durchgeführt. Die entsprechenden Versuche fanden in China und Japan statt. An beiden Standorten wurden mehrere Reissorten einem hohen CO2-Gehalt ausgesetzt, wie er für das Ende des Jahrhunderts erwartet wird (570 ppm). Zurzeit haben wir soeben den Wert von 410 ppm CO2 überschritten.

Die Analyse zeigte, dass die Konzentrationen von Proteinen, Eisen und Zink in den Pflanzen um 3-17 % abnahmen. Zudem wurden Abnahmen der Vitamine B1 (Thiamin), B2 (Riboflavin), B5 (Pantothensäure) und B9 (Folsäure) beobachtet. Im Gegensatz dazu zeigte sich ein Anstieg des Vitamins E. Dies deutet darauf hin, dass ein hoher CO2-Gehalt die Fähigkeit der Pflanze beeinträchtigt, stickstoffhaltige Moleküle zu bilden. Daher geht ihr Gehalt an stickstoffhaltigen B-Vitaminen zurück. Stickstofffreie und kohlenstoffreiche Verbindungen wie Vitamin E können hingegen zunehmen.

 

Giftstoffe durch CO2

Ein reduzierter Nährwert ist nicht das einzige Problem, das die steigenden CO2-Werte mit sich bringen. Sie können auch dazu führen, dass einige Nahrungspflanzen mehr Giftstoffe produzieren.

Die Bildung cyanogener Glycoside durch Pflanzen ist nichts Ungewöhnliches: Etwa sechzig Prozent aller Pflanzen erzeugen kleine Mengen dieser Substanzen im Rahmen ihrer Stoffwechselprozesse und zur Abwehr von Insekten. Eines der möglichen Abbauprodukte ist Cyanid. In konzentrierter Form ist Cyanid tödlich, aber auch eine chronische Belastung durch geringere Mengen von Cyanid kann zu gesundheitlichen Problemen führen. Darum wird derzeit nach geeigneten Methoden gesucht, um den Gehalt an Cyanogenen in Grundnahrungsmitteln wie Maniok zu reduzieren.

Maniok ist eine der Pflanzen, die seit jeher eine besonders hohe Menge dieser Substanzen enthalten, daher stellt bereits sein aktueller Gehalt an cyanogenen Glycosiden ein Problem dar. Ein höherer CO2-Gehalt der Atmosphäre erhöht die Konzentration von cyanogenen Glycosiden im Maniok, wodurch das Risiko einer chronischen Cyanidvergiftung bei Menschen, deren Kalorienzufuhr stark von dieser Nutzpflanze abhängt, weltweit zunimmt.

 

Folgen

Wissenschaftler von Harvard schätzen, dass bis zum Jahr 2050 175 Millionen Menschen von Zinkdefizienz und 122 Millionen von Proteindefizienz betroffen sein werden, während mehr als 1 Milliarde Frauen und Kinder unzureichende Mengen von Eisen über ihre Ernährung aufnehmen werden.

 

Zukunft

Erhöhte CO2-Emissionen können möglicherweise direkt und über Temperaturerhöhungen aufgrund des Treibhauseffekts zu einem Rückgang der in der Nahrung enthaltenen Nährstoffe führen, von dem ein hoher Anteil der Weltbevölkerung betroffen sein wird. Neben den Bemühungen, den Anstieg des CO2-Gehalts in der Atmosphäre in den Griff zu bekommen, scheint es wichtig, den Gesundheitszustand und den Nährstoffgehalt unserer Nutzpflanzen zu überwachen und Wege zur Verbesserung ihres Nährstoffgehalts zu finden.

 

Literatur

Chunwu Zhu, Kazuhiko Kobayashi, Irakli Loladze, Jianguo Zhu, Qian Jiang, Xi Xu, Gang Liu, Saman Seneweera, Kristie L. Ebi, Adam Drewnowski, Naomi K. Fukagawa, Lewis H. Ziska (2018) Carbon dioxide (CO2) levels this century will alter the protein, micronutrients, and vitamin content of rice grains with potential health consequences for the poorest rice-dependent countries.

Science Advances Vol. 4, no. 5. DOI: 10.1126/sciadv.aaq1012


Smith M, Myers S (2018) Impact of anthropogenic CO2 emissions on global human nutrition. Nature Climate Change DOI: 10.1038/s41558-018-0253-3


https://www.forbes.com/sites/fionamcmillan/2018/05/27/rising-co2-is-reducing-the-nutritional-value-of-our-food/#62bb6fd51337


https://www.nutraingredients.com/Article/2018/08/30/Millions-risking-nutritional-deficiencies-as-CO2-levels-rise

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