ي حين أنه من المؤكد أن النباتات تحتاج إلى ثاني أكسيد الكربون لتزهر، يبدو أنه حتى النباتات يمكن أن تفرط في ذلك.

وتجعل عادتنا الخاصة بثاني أكسيد الكربون من الصعب تدريجيا على النباتات امتصاص العناصر الغذائية الحيوية التي تحتاجها للنمو، وهي العناصر الغذائية نفسها التي نعتمد عليها.

وهذا ما توصلت إليه مراجعة جديدة للبحوث السابقة والحالية من كل من البيانات التجريبية والطبيعية.

ويوضح عالم الأحياء الجزيئية أنطوان مارتن، من المركز الوطني الفرنسي للبحث العلمي: "ما هو واضح هو أن التركيب الغذائي للمحاصيل الرئيسية المستخدمة في جميع أنحاء العالم، مثل الأرز والقمح، يتأثر سلبا بارتفاع ثاني أكسيد الكربون. وسيكون لهذا تأثير قوي على جودة الغذاء والأمن الغذائي العالمي".

وبينما يزود استخدام ثاني أكسيد الكربون في عملية التمثيل الضوئي النباتات بسكرياتها، تستخدم معظم النباتات جذورها لجمع العناصر الغذائية الأخرى - بما في ذلك النيتروجين والفوسفور والحديد - في التربة.

ويقول عالم الأحياء آلان جوجون، من المعهد الوطني الفرنسي لبحوث الزراعة والغذاء والبيئة: "هناك العديد من التقارير في الأدبيات التي تظهر أن مستويات ثاني أكسيد الكربون المتوقعة في نهاية القرن الحادي والعشرين ستؤدي إلى تركيز أقل للنيتروجين في معظم النباتات، ما يؤثر بشكل أساسي على محتوى البروتين في المنتجات النباتية".

ولاحظ الباحثون هذه الظاهرة لأول مرة في ظل ظروف تجريبية منذ أكثر من 20 عاما، لكنها ترسخت الآن في البيئة الطبيعية أيضا.

وأفادت الدراسات طويلة المدى التي أجريت على الغابات عن انخفاض في المعادن الموجودة في أوراق الشجر، كما أن عينات النباتات المؤرشفة منذ قرن مضى تحتوي على محتوى مغذ أعلى من نظيراتها الحالية. وما هو أكثر من ذلك، أن النباتات التي تنمو بالفعل في مواقع ذات مستويات عالية من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بشكل طبيعي - مثل البراكين - خفضت مستويات النيتروجين مقارنة بالنباتات القريبة التي تحتوي على مستويات منخفضة من ثاني أكسيد الكربون.

ويوضح جوجون: "قد يتأثر عنصران غذائيان أساسيان لتغذية الإنسان بهذه الظاهرة. الأول هو البروتينات المبنية من النيتروجين. وفي البلدان النامية، يمكن أن يكون هذا مشكلة كبيرة، لأن العديد من الأنظمة الغذائية في هذه البلدان ليست غنية بالبروتينات، والنباتات التي تزرع في ثاني أكسيد الكربون المرتفع يمكن أن تحتوي على بروتين أقل بنسبة 20 إلى 30%. والثاني هو الحديد. ويؤثر نقص الحديد بالفعل على ما يقدر بنحو 2 مليار شخص في جميع أنحاء العالم".

وإذا أدت الزيادات في ثاني أكسيد الكربون إلى تقليل العناصر الغذائية في مصدرها، فمن غير المحتمل أن تكون العامل الوحيد. كما أن التفسير البسيط لعدم قدرة إمدادات المغذيات على مواكبة النمو الأسرع في الكتلة الحيوية للكربون لا يغطيها أيضا.

ويجب أن يحدث شيء آخر، لكن كل ما لدينا حتى الآن هو بعض الفرضيات المثيرة للاهتمام. والمشتبه به الرئيسي، خاصة فيما يتعلق بنقص النيتروجين، هو أن فائض ثاني أكسيد الكربون يتداخل مع الفسيولوجيا المشاركة في أنظمة نقل المغذيات في النباتات.

ويدعو الباحثون إلى إجراء تحقيقات عاجلة في الآليات المعنية.

ويوضح الفريق في ورقتهم البحثية أن "ثاني أكسيد الكربون هو تغيير بيئي لم تضطر المصانع إلى مواجهته منذ 3 ملايين سنة على الأقل. وقد يُفترض بعد ذلك أنه، على عكس القيود اللاأحيائية الأخرى (الإجهاد المائي، درجة الحرارة، جوع المغذيات)، لم يكن هناك ضغط اختيار لدفع ظهور الاستجابات التكيفية والحفاظ عليها. إنها أخبار سيئة لنا جميعا، لأن نمو النبات هو أحد الأساليب القليلة جدا المثبتة لخفض ثاني أكسيد الكربون - وهو أمر نحتاج بشدة إلى تحقيقه الآن لإبطاء تغير المناخ".

وفي حين أن الزيادات الأولية في ثاني أكسيد الكربون شجعت حتى الآن المزيد من نمو الغطاء النباتي خلال الأربعين عاما الماضية، فإن حدود المغذيات هذه ستبطئ قدرة الغطاء النباتي العالمي على سحب الكربون خلال هذا القرن، كما يحذر جوجون والفريق.

ومع ذلك، نظرا لوجود بعض الاختلاف بين سلالات النباتات المختلفة ومستويات فقدان المغذيات فيها، فقد نتمكن من استخدام علم الوراثة للمساعدة في تخفيف المشكلة، كما يقترح الباحثون.

واستنتج جوجون وزملاؤه في ورقتهم البحثية أن "فهم أسباب التأثير السلبي لارتفاع ثاني أكسيد الكربون على تغذية النيتروجين في النبات لن يساعد فقط في تأمين الجودة الغذائية للمحاصيل، بل سيساهم أيضا في زيادة إنتاجية المحاصيل وتخفيف تغير المناخ".

ونُشر هذا البحث في مجلة Trends in Plant Science.