कार्बन डाइऑक्साइड में वृद्धि से पृथ्वी पर खराब गुणवत्ता वाला भोजन होता है

2024 लेखक: Seth Attwood | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-12-16 16:05

जॉर्जियाई वैज्ञानिक के कार्यों के बारे में एक लेख, जो संयुक्त राज्य अमेरिका में गणित के अलावा, जीव विज्ञान में आया था। उन्होंने हवा और प्रकाश की गुणवत्ता के आधार पर पौधों के जीवन में परिवर्तन देखना शुरू किया। निष्कर्ष पारिस्थितिक था: वातावरण में कार्बन डाइऑक्साइड की वृद्धि पौधों की वृद्धि को तेज करती है, लेकिन उन्हें मनुष्यों के लिए उपयोगी पदार्थों से वंचित करती है।

इरकली लोलाडज़े शिक्षा से गणितज्ञ हैं, लेकिन जैविक प्रयोगशाला में उन्हें एक ऐसी पहेली का सामना करना पड़ा जिसने उनके पूरे जीवन को बदल दिया। यह 1998 में हुआ था, जब लोलाडज़े एरिज़ोना विश्वविद्यालय से डॉक्टरेट की उपाधि प्राप्त कर रहे थे। चमकीले हरे शैवाल के साथ चमकते कांच के कंटेनरों के पास खड़े होकर, एक जीवविज्ञानी ने लोलाडेज़ और आधा दर्जन अन्य स्नातक छात्रों को बताया कि वैज्ञानिकों ने ज़ोप्लांकटन के बारे में कुछ रहस्यमय खोज लिया है।

ज़ोप्लांकटन सूक्ष्म जानवर हैं जो दुनिया के महासागरों और झीलों में तैरते हैं। वे शैवाल पर भोजन करते हैं, जो अनिवार्य रूप से छोटे पौधे हैं। वैज्ञानिकों ने पाया है कि प्रकाश के प्रवाह को बढ़ाकर शैवाल के विकास में तेजी लाना संभव है, जिससे ज़ोप्लांकटन के लिए खाद्य संसाधनों की आपूर्ति बढ़ जाती है और इसके विकास पर सकारात्मक प्रभाव पड़ता है। लेकिन वैज्ञानिकों की उम्मीदें पूरी नहीं हुईं। जब शोधकर्ताओं ने अधिक शैवाल को कवर करना शुरू किया, तो उनकी वृद्धि वास्तव में तेज हो गई। छोटे जानवरों के पास बहुत सारा भोजन होता है, लेकिन विडंबना यह है कि किसी समय वे अस्तित्व के कगार पर थे। भोजन की मात्रा में वृद्धि से ज़ूप्लंकटन के जीवन की गुणवत्ता में सुधार होना चाहिए था, और अंत में एक समस्या बन गई। यह कैसे हो सकता है?

इस तथ्य के बावजूद कि लोलाडेज़ ने औपचारिक रूप से गणित संकाय में अध्ययन किया, वह अभी भी जीव विज्ञान से प्यार करता था और अपने शोध के परिणामों के बारे में सोचना बंद नहीं कर सका। जीवविज्ञानियों को इस बात का अंदाजा था कि क्या हुआ है। अधिक प्रकाश ने शैवाल को तेजी से बढ़ने का कारण बना दिया, लेकिन अंततः ज़ोप्लांकटन के पुनरुत्पादन के लिए आवश्यक पोषक तत्वों को कम कर दिया। शैवाल के विकास को तेज करके, शोधकर्ताओं ने अनिवार्य रूप से उन्हें फास्ट फूड में बदल दिया। ज़ूप्लंकटन के पास अधिक भोजन था, लेकिन यह कम पौष्टिक हो गया, और इसलिए जानवर भूखे रहने लगे।

लोलाडेज़ ने अपनी गणितीय पृष्ठभूमि का उपयोग शैवाल पर ज़ोप्लांकटन की निर्भरता को दर्शाने वाली गतिकी को मापने और समझाने में मदद करने के लिए किया। सहकर्मियों के साथ, उन्होंने एक मॉडल विकसित किया जो एक खाद्य स्रोत और उस पर निर्भर जानवर के बीच के संबंध को दर्शाता है। उन्होंने 2000 में इस विषय पर अपना पहला वैज्ञानिक पत्र प्रकाशित किया। लेकिन इसके अलावा, लोलाडेज़ का ध्यान प्रयोग के अधिक महत्वपूर्ण प्रश्न पर गया: यह समस्या कितनी दूर जा सकती है?

लोलाडेज़ ने एक साक्षात्कार में कहा, "मैं इस बात से चकित था कि परिणाम कितने व्यापक थे।" क्या घास और गाय एक ही समस्या से प्रभावित हो सकते हैं? चावल और लोगों के बारे में क्या? "वह क्षण जब मैंने मानव पोषण के बारे में सोचना शुरू किया, मेरे लिए एक महत्वपूर्ण मोड़ था," वैज्ञानिक ने कहा।

समुद्र से परे की दुनिया में समस्या यह नहीं है कि पौधों को अचानक अधिक रोशनी मिल रही है: वे वर्षों से अधिक कार्बन डाइऑक्साइड का उपभोग कर रहे हैं। पौधों के बढ़ने के लिए दोनों आवश्यक हैं। और यदि अधिक प्रकाश तेजी से बढ़ने वाले लेकिन कम पौष्टिक "फास्ट फूड" शैवाल की ओर ले जाता है जिसमें खराब संतुलित चीनी-से-पोषक तत्व अनुपात होता है, तो यह मानना तर्कसंगत होगा कि कार्बन डाइऑक्साइड एकाग्रता में वृद्धि का एक ही प्रभाव हो सकता है। और यह पूरे ग्रह पर पौधों को प्रभावित कर सकता है। हमारे द्वारा खाए जाने वाले पौधों के लिए इसका क्या अर्थ है?

विज्ञान को बस यह नहीं पता था कि लोलाडेज़ ने क्या खोजा था। हां, यह तथ्य कि वातावरण में कार्बन डाइऑक्साइड का स्तर बढ़ गया था, पहले से ही सर्वविदित था, लेकिन वैज्ञानिक इस बात से चकित थे कि खाद्य पौधों पर इस घटना के प्रभाव के लिए कितना कम शोध किया गया है। अगले 17 वर्षों तक, अपने गणितीय करियर को जारी रखते हुए, उन्होंने वैज्ञानिक साहित्य और डेटा का ध्यानपूर्वक अध्ययन किया जो उन्हें मिल सकता था। और परिणाम एक दिशा में इंगित करने लगते थे: एरिज़ोना में उन्होंने जो फास्ट फूड सीखा उसका प्रभाव दुनिया भर के खेतों और जंगलों में दिख रहा था। "जैसा कि CO₂ के स्तर में वृद्धि जारी है, पृथ्वी पर घास का हर पत्ता और ब्लेड अधिक से अधिक शर्करा का उत्पादन कर रहा है," लोलाडेज़ ने समझाया। "हमने इतिहास में जीवमंडल में कार्बोहाइड्रेट का सबसे बड़ा इंजेक्शन देखा है - एक इंजेक्शन जो हमारे खाद्य संसाधनों में अन्य पोषक तत्वों को पतला करता है।"

वैज्ञानिक ने कुछ साल पहले एकत्र किए गए डेटा को प्रकाशित किया, और इसने जल्दी ही शोधकर्ताओं के एक छोटे लेकिन चिंतित समूह का ध्यान आकर्षित किया जो हमारे पोषण के भविष्य के बारे में परेशान करने वाले प्रश्न उठाते हैं। क्या कार्बन डाइऑक्साइड का मानव स्वास्थ्य पर प्रभाव पड़ सकता है जिसका हमने अभी तक अध्ययन नहीं किया है? ऐसा लगता है कि इसका उत्तर हां है, और सबूतों की तलाश में, लोलाडेज़ और अन्य वैज्ञानिकों को निम्नलिखित सहित सबसे अधिक दबाव वाले वैज्ञानिक प्रश्न पूछने पड़े: "ऐसे क्षेत्र में अनुसंधान करना कितना मुश्किल है जो अभी तक अस्तित्व में नहीं है?"

कृषि अनुसंधान में, कई महत्वपूर्ण खाद्य पदार्थ कम पौष्टिक होते जा रहे हैं, यह खबर नई नहीं है। फलों और सब्जियों के माप से पता चलता है कि पिछले 50-70 वर्षों में उनमें खनिज, विटामिन और प्रोटीन की मात्रा में उल्लेखनीय कमी आई है। शोधकर्ताओं का मानना है कि मुख्य कारण काफी सरल है: जब हम फसलों का प्रजनन और चयन करते हैं, तो हमारी सर्वोच्च प्राथमिकता उच्च पैदावार होती है, न कि पोषण मूल्य, जबकि अधिक उपज देने वाली किस्में (जैसे ब्रोकोली, टमाटर या गेहूं) कम पौष्टिक होती हैं। …

2004 में, फलों और सब्जियों के गहन अध्ययन में पाया गया कि 1950 के बाद से अधिकांश बागवानी फसलों में प्रोटीन और कैल्शियम से लेकर आयरन और विटामिन सी तक सब कुछ काफी कम हो गया था। लेखकों ने निष्कर्ष निकाला कि यह मुख्य रूप से आगे प्रजनन के लिए किस्मों की पसंद के कारण है।

कई अन्य वैज्ञानिकों की संगति में लोलाडेज़ को संदेह है कि यह अंत नहीं है, और शायद यह कि वातावरण ही हमारे भोजन को बदल रहा है। पौधों को कार्बन डाइऑक्साइड की उसी तरह जरूरत होती है जैसे लोगों को ऑक्सीजन की जरूरत होती है। वातावरण में CO₂ का स्तर लगातार बढ़ रहा है - जलवायु विज्ञान के बारे में तेजी से ध्रुवीकृत बहस में, इस तथ्य पर विवाद करने के लिए कभी भी किसी के साथ ऐसा नहीं होता है। औद्योगिक क्रांति से पहले, पृथ्वी के वायुमंडल में कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता लगभग 280 पीपीएम थी (भाग प्रति मिलियन, दस लाखवाँ किसी भी सापेक्ष मूल्यों के मापन की एक इकाई है, आधार संकेतक के 1 · 10-6 के बराबर - एड।). पिछले साल यह मान 400 पीपीएम तक पहुंच गया था। वैज्ञानिकों का अनुमान है कि अगली आधी सदी में, हम संभवत: 550 पीपीएम तक पहुंच जाएंगे, जो कि हवा में उस समय की तुलना में दोगुना है जब अमेरिकियों ने पहली बार कृषि में ट्रैक्टरों का उपयोग करना शुरू किया था।

पौधों के प्रजनन के जुनून वाले लोगों के लिए, यह गतिशील सकारात्मक लग सकता है। इसके अलावा, जलवायु परिवर्तन के परिणामों के प्रति अपनी उदासीनता को सही ठहराते हुए, राजनेता इस तरह पीछे छिप जाते थे। यूएस हाउस साइंस कमेटी के अध्यक्ष रिपब्लिकन लैमर स्मिथ ने हाल ही में तर्क दिया कि लोगों को कार्बन डाइऑक्साइड के बढ़ते स्तर के बारे में इतना चिंतित नहीं होना चाहिए। उनके अनुसार, यह पौधों के लिए अच्छा है, और जो पौधों के लिए अच्छा है वह हमारे लिए अच्छा है।

टेक्सास के एक रिपब्लिकन ने लिखा, "हमारे वातावरण में कार्बन डाइऑक्साइड की उच्च सांद्रता प्रकाश संश्लेषण को बढ़ावा देगी, जिससे बदले में पौधों की वृद्धि दर में वृद्धि होगी।" "खाद्य उत्पादों का उत्पादन अधिक मात्रा में किया जाएगा, और उनकी गुणवत्ता बेहतर होगी।"

लेकिन जैसा कि ज़ूप्लंकटन प्रयोग ने दिखाया है, अधिक मात्रा और बेहतर गुणवत्ता हमेशा साथ-साथ नहीं चलती है। इसके विपरीत, उनके बीच एक विपरीत संबंध स्थापित किया जा सकता है। यहां बताया गया है कि सर्वश्रेष्ठ वैज्ञानिक इस घटना की व्याख्या कैसे करते हैं: कार्बन डाइऑक्साइड की बढ़ती सांद्रता प्रकाश संश्लेषण को तेज करती है, एक प्रक्रिया जो पौधों को सूर्य के प्रकाश को भोजन में बदलने में मदद करती है। नतीजतन, उनकी वृद्धि तेज हो जाती है, लेकिन साथ ही वे प्रोटीन, लोहा और जस्ता जैसे अन्य पोषक तत्वों की कीमत पर अधिक कार्बोहाइड्रेट (जैसे ग्लूकोज) को अवशोषित करना शुरू कर देते हैं।

2002 में, अपने डॉक्टरेट शोध प्रबंध का बचाव करने के बाद प्रिंसटन विश्वविद्यालय में अपनी पढ़ाई जारी रखते हुए, लोलाडेज़ ने प्रमुख पत्रिका ट्रेंड्स इन इकोलॉजी एंड इवोल्यूशन में एक ठोस शोध पत्र प्रकाशित किया, जिसमें तर्क दिया गया था कि कार्बन डाइऑक्साइड के स्तर और मानव पोषण में वृद्धि पौधे में वैश्विक परिवर्तनों से अटूट रूप से जुड़ी हुई है। गुणवत्ता। लेख में, लोलाडेज़ ने डेटा की कमी के बारे में शिकायत की: पौधों पर हजारों प्रकाशनों और कार्बन डाइऑक्साइड के बढ़ते स्तर के बीच, उन्होंने केवल एक ही पाया जो चावल में पोषक तत्व संतुलन पर गैस के प्रभाव पर केंद्रित था, एक ऐसी फसल जिस पर अरबों लोग भरोसा करते हैं फसल। (1997 में प्रकाशित एक लेख चावल में जस्ता और लोहे के स्तर में गिरावट से संबंधित है।)

लोलाडेज़ ने अपने लेख में पौधों की गुणवत्ता और मानव पोषण पर कार्बन डाइऑक्साइड के प्रभाव को दिखाने वाले पहले व्यक्ति थे। हालांकि, वैज्ञानिक ने जवाब मिलने की तुलना में अधिक प्रश्न उठाए, ठीक ही तर्क दिया कि अध्ययन में अभी भी कई अंतराल हैं। यदि खाद्य श्रृंखला के सभी स्तरों पर पोषण मूल्य में परिवर्तन होता है, तो उनका अध्ययन और मापन करने की आवश्यकता होती है।

समस्या का एक हिस्सा, यह पता चला है, अनुसंधान की दुनिया में ही था। उत्तर प्राप्त करने के लिए, लोलाडेज़ को कृषि विज्ञान, पोषण और पादप शरीर क्रिया विज्ञान के क्षेत्र में ज्ञान की आवश्यकता थी, जो गणित के साथ पूरी तरह से सुगंधित था। अंतिम भाग को निपटाया जा सकता था, लेकिन उस समय वह अपना वैज्ञानिक करियर शुरू ही कर रहा था, और गणित के विभाग कृषि और मानव स्वास्थ्य की समस्याओं को हल करने में विशेष रुचि नहीं रखते थे। लोलाडेज़ ने नए शोध के लिए धन सुरक्षित करने के लिए संघर्ष किया और साथ ही साथ दुनिया भर के वैज्ञानिकों द्वारा पहले से प्रकाशित सभी संभावित डेटा को उन्मादी रूप से एकत्र करना जारी रखा। वे नेब्रास्का-लिंकन विश्वविद्यालय में देश के मध्य भाग में गए, जहाँ उन्हें विभाग में सहायक के पद की पेशकश की गई। विश्वविद्यालय सक्रिय रूप से कृषि के क्षेत्र में अनुसंधान में लगा हुआ था, जिसने अच्छी संभावनाएं दीं, लेकिन लोलाडेज़ सिर्फ गणित के शिक्षक थे। जैसा कि उसे समझाया गया था, वह अपने शोध को जारी रख सकता है, यदि वह स्वयं उन्हें वित्तपोषित करता है। लेकिन उन्होंने लड़ाई जारी रखी। जीव विज्ञान विभाग में अनुदान के वितरण में, उन्हें इस तथ्य के कारण मना कर दिया गया था कि उनका आवेदन गणित पर बहुत अधिक ध्यान देता है, और गणित विभाग में - जीव विज्ञान के कारण।

"साल दर साल, मुझे अस्वीकृति के बाद अस्वीकृति मिली," लोलाडेज़ याद करते हैं। - मैं हताश था। मुझे नहीं लगता कि लोगों ने शोध के महत्व को समझा।"

यह प्रश्न न केवल गणित और जीव विज्ञान में बोर्ड से छूट गया था। यह कहना कि कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता में वृद्धि के कारण मुख्य फसलों के पोषण मूल्य में कमी का बहुत कम अध्ययन किया गया है, एक अल्पमत है। कृषि, स्वास्थ्य और पोषण में इस घटना की चर्चा नहीं की जाती है। बिल्कुल भी।

जब हमारे पत्रकारों ने अध्ययन के विषय पर चर्चा करने के लिए पोषण विशेषज्ञों से संपर्क किया, तो उनमें से लगभग सभी बेहद हैरान थे और उन्होंने पूछा कि उन्हें डेटा कहां मिल सकता है। जॉन्स हॉपकिन्स विश्वविद्यालय के एक प्रमुख वैज्ञानिक ने उत्तर दिया कि प्रश्न काफी दिलचस्प था, लेकिन उन्होंने स्वीकार किया कि उन्हें इसके बारे में कुछ भी नहीं पता था। उन्होंने मुझे एक अन्य विशेषज्ञ के पास भेजा जिसने भी पहली बार इसके बारे में सुना।पोषण और डायटेटिक्स अकादमी, बड़ी संख्या में पोषण विशेषज्ञों के एक संघ ने मुझे पोषण विशेषज्ञ रॉबिन फ़ोरुटन से जुड़ने में मदद की, जो अध्ययन से अपरिचित भी थे।

"यह वास्तव में दिलचस्प है, और आप सही कह रहे हैं, बहुत कम लोग जानते हैं," Forutan ने इस विषय पर कुछ पेपर पढ़ने के बाद लिखा। उन्होंने यह भी कहा कि वह इस मुद्दे को और गहराई से तलाशना चाहेंगी। विशेष रूप से, वह इस बात में रुचि रखती है कि पौधों में कार्बोहाइड्रेट की मात्रा में थोड़ी सी भी वृद्धि मानव स्वास्थ्य को कैसे प्रभावित कर सकती है।

Forutan ने कहा, "हम नहीं जानते कि भोजन में कार्बोहाइड्रेट सामग्री में एक छोटा सा बदलाव क्या हो सकता है, यह देखते हुए कि अधिक स्टार्च और उच्च कार्बोहाइड्रेट सेवन की ओर समग्र रुझान बीमारी की बढ़ती घटनाओं के साथ कुछ करना प्रतीत होता है। आहार मोटापा और मधुमेह जैसे संबंधित। - खाद्य श्रृंखला में परिवर्तन किस हद तक इसे प्रभावित कर सकते हैं? हम अभी पक्के तौर पर नहीं कह सकते।"

हमने इस क्षेत्र के सबसे प्रसिद्ध विशेषज्ञों में से एक को इस घटना पर टिप्पणी करने के लिए कहा - मैरियन नेस्ल, न्यूयॉर्क विश्वविद्यालय में प्रोफेसर। नेसल खाद्य संस्कृति और स्वास्थ्य देखभाल के मुद्दों से संबंधित है। सबसे पहले, वह हर चीज के बारे में उलझन में थी, लेकिन जलवायु परिवर्तन पर उपलब्ध जानकारी का विस्तार से अध्ययन करने का वादा किया, जिसके बाद उसने एक अलग स्थिति ले ली। "आपने मुझे आश्वस्त किया," उसने लिखा, चिंता भी व्यक्त की। - यह पूरी तरह से स्पष्ट नहीं है कि कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता में वृद्धि के कारण खाद्य पदार्थों के पोषण मूल्य में कमी मानव स्वास्थ्य को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित कर सकती है या नहीं। हमें बहुत अधिक डेटा चाहिए।"

वाशिंगटन विश्वविद्यालय के एक शोधकर्ता क्रिस्टी ईबी जलवायु परिवर्तन और मानव स्वास्थ्य के बीच की कड़ी का अध्ययन कर रहे हैं। वह संयुक्त राज्य अमेरिका के कुछ वैज्ञानिकों में से एक हैं, जो कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा को बदलने के संभावित गंभीर परिणामों में रुचि रखते हैं, और वह हर भाषण में इसका उल्लेख करती हैं।

बहुत सारे अज्ञात हैं, एबी आश्वस्त है। "उदाहरण के लिए, आप कैसे जानते हैं कि रोटी में अब सूक्ष्म पोषक तत्व नहीं हैं जो 20 साल पहले थे?"

कार्बन डाइऑक्साइड और पोषण के बीच की कड़ी वैज्ञानिक समुदाय के लिए तुरंत स्पष्ट नहीं हुई, ईबी कहते हैं, ठीक है क्योंकि उन्हें सामान्य रूप से जलवायु और मानव स्वास्थ्य की बातचीत पर गंभीरता से विचार करने में काफी समय लगा। "इस तरह चीजें आमतौर पर दिखती हैं," एबी कहते हैं, "परिवर्तन की पूर्व संध्या पर।"

लोलाडेज़ के शुरुआती काम में, गंभीर सवाल उठाए गए थे, जिनके जवाब ढूंढना मुश्किल है, लेकिन काफी यथार्थवादी है। वायुमंडलीय CO₂ सांद्रता में वृद्धि से पौधे की वृद्धि कैसे प्रभावित होती है? अन्य कारकों, उदाहरण के लिए, बढ़ती परिस्थितियों के हिस्से के संबंध में भोजन के पोषण मूल्य में गिरावट पर कार्बन डाइऑक्साइड के प्रभाव का हिस्सा क्या है?

यह पता लगाने के लिए कि कार्बन डाइऑक्साइड पौधों को कैसे प्रभावित करता है, एक कृषि-व्यापक प्रयोग चलाना भी एक कठिन, लेकिन साध्य, कार्य है। शोधकर्ता एक ऐसी विधि का उपयोग करते हैं जो क्षेत्र को वास्तविक प्रयोगशाला में बदल देती है। एक आदर्श उदाहरण आज फ्री-एयर कार्बन डाइऑक्साइड संवर्धन (FACE) प्रयोग है। इस प्रयोग के दौरान, खुली हवा में वैज्ञानिक बड़े पैमाने पर उपकरण बनाते हैं जो एक विशिष्ट क्षेत्र में पौधों पर कार्बन डाइऑक्साइड स्प्रे करते हैं। छोटे सेंसर CO₂ स्तर की निगरानी करते हैं। जब बहुत अधिक कार्बन डाइऑक्साइड खेत छोड़ देता है, तो एक विशेष उपकरण स्तर को स्थिर रखने के लिए एक नई खुराक का छिड़काव करता है। इसके बाद वैज्ञानिक सीधे इन पौधों की तुलना सामान्य परिस्थितियों में उगाए गए पौधों से कर सकते हैं।

इसी तरह के प्रयोगों से पता चला है कि कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा में वृद्धि की स्थिति में बढ़ने वाले पौधों में महत्वपूर्ण परिवर्तन होते हैं। इसलिए, पौधों के C3 समूह में, जिसमें पृथ्वी के लगभग 95% पौधे शामिल हैं, जिनमें हम (गेहूं, चावल, जौ और आलू) भी शामिल हैं, महत्वपूर्ण खनिजों - कैल्शियम, सोडियम, जस्ता की मात्रा में कमी आई है। और लोहा। कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता में परिवर्तन के लिए पौधों की प्रतिक्रिया के पूर्वानुमान के अनुसार, निकट भविष्य में इन खनिजों की मात्रा में औसतन 8% की कमी आएगी। वही डेटा सी3 फसलों में प्रोटीन सामग्री में कमी, कभी-कभी काफी महत्वपूर्ण, गेहूं और चावल में क्रमशः 6% और 8% की कमी का संकेत देता है।

इस वर्ष की गर्मियों में, वैज्ञानिकों के एक समूह ने पहला काम प्रकाशित किया जिसमें पृथ्वी की आबादी पर इन परिवर्तनों के प्रभाव का आकलन करने का प्रयास किया गया था। विकासशील देशों के लोगों के लिए पौधे प्रोटीन का एक अनिवार्य स्रोत हैं। शोधकर्ताओं का अनुमान है कि 2050 तक 150 मिलियन लोगों को प्रोटीन की कमी का खतरा है, खासकर भारत और बांग्लादेश जैसे देशों में। वैज्ञानिकों ने यह भी पाया है कि जिंक की मात्रा में कमी के कारण 138 मिलियन जोखिम में होंगे, जो माताओं और बच्चों के स्वास्थ्य के लिए महत्वपूर्ण है। उनका अनुमान है कि 1 बिलियन से अधिक माताएँ और 354 मिलियन बच्चे उन देशों में रहते हैं जहाँ उनके भोजन में आयरन की मात्रा कम होने की भविष्यवाणी की गई है, जो व्यापक एनीमिया के पहले से ही गंभीर जोखिम को बढ़ा सकता है।

इस तरह के पूर्वानुमान अभी तक संयुक्त राज्य अमेरिका में लागू नहीं हुए हैं, जहां अधिकांश आबादी का आहार विविध है और इसमें पर्याप्त प्रोटीन है। हालांकि, शोधकर्ता पौधों में चीनी की मात्रा में वृद्धि पर ध्यान देते हैं और डरते हैं कि अगर यह दर जारी रही, तो और भी अधिक मोटापे और हृदय संबंधी समस्याएं होंगी।

यूएसडीए पादप पोषण से कार्बन डाइऑक्साइड के संबंध पर शोध में भी महत्वपूर्ण योगदान दे रहा है। मैरीलैंड के बेल्ट्सविले में कृषि अनुसंधान सेवा के एक प्लांट फिजियोलॉजिस्ट लुईस ज़िस्का ने कई पोषण संबंधी पत्र लिखे हैं, जो 15 साल पहले लोलाडेज़ द्वारा उठाए गए कुछ सवालों पर विस्तृत हैं।

ज़िस्का ने एक सरल प्रयोग तैयार किया जिसमें पौधों को उगाने की आवश्यकता नहीं थी। उन्होंने मधुमक्खियों के पोषण का अध्ययन करने का फैसला किया।

गोल्डनरोड एक जंगली फूल है जिसे कई लोग खरपतवार मानते हैं, लेकिन मधुमक्खियों के लिए आवश्यक है। यह देर से गर्मियों में खिलता है और इसका पराग कठोर सर्दियों के दौरान इन कीड़ों के लिए एक महत्वपूर्ण प्रोटीन स्रोत है। लोगों ने कभी विशेष रूप से गोल्डनरोड नहीं उगाए हैं या नई किस्में नहीं बनाई हैं, इसलिए समय के साथ यह मकई या गेहूं के विपरीत ज्यादा नहीं बदला है। गोल्डनरोड के सैकड़ों नमूने स्मिथसोनियन इंस्टीट्यूशन के विशाल अभिलेखागार में संग्रहीत हैं, जो 1842 में सबसे पहले का है। इसने ज़िस्का और उनके सहयोगियों को यह पता लगाने की अनुमति दी कि उस समय से संयंत्र कैसे बदल गया है।

शोधकर्ताओं ने पाया कि औद्योगिक क्रांति के बाद से, गोल्डनरोड पराग की प्रोटीन सामग्री में एक तिहाई की गिरावट आई है, और यह बूंद कार्बन डाइऑक्साइड में वृद्धि से निकटता से संबंधित है। वैज्ञानिक लंबे समय से दुनिया भर में मधुमक्खियों की आबादी में गिरावट के कारणों का पता लगाने की कोशिश कर रहे हैं - इससे उन फसलों पर बुरा प्रभाव पड़ सकता है जिनके लिए उन्हें परागण की आवश्यकता होती है। अपने काम में, ज़िस्का ने सुझाव दिया कि सर्दियों से पहले पराग में प्रोटीन की कमी एक और कारण हो सकता है कि मधुमक्खियों को सर्दियों में जीवित रहना मुश्किल हो जाता है।

वैज्ञानिकों को चिंता है कि पौधों पर कार्बन डाइऑक्साइड के प्रभाव का पर्याप्त दर से अध्ययन नहीं किया जा रहा है, यह देखते हुए कि कृषि पद्धतियों को बदलने में लंबा समय लग सकता है। "हमारे पास अभी तक हस्तक्षेप करने और स्थिति को ठीक करने के लिए पारंपरिक तरीकों का उपयोग शुरू करने का अवसर नहीं है," जिस्का ने कहा। "प्रयोगशाला परीक्षणों के परिणामों को व्यवहार में लाने में 15-20 साल लगेंगे"

जैसा कि लोलाडेज़ और उनके सहयोगियों ने पाया है, नए व्यापक, क्रॉस-कटिंग प्रश्न काफी जटिल हो सकते हैं। दुनिया भर में कई प्लांट फिजियोलॉजिस्ट हैं जो फसलों का अध्ययन करते हैं, लेकिन वे ज्यादातर उपज और कीट नियंत्रण जैसे कारकों पर ध्यान केंद्रित करते हैं। इसका पोषण से कोई लेना-देना नहीं है। लोलाडेज़ के अनुभव के अनुसार, गणित के विभाग विशेष रूप से खाद्य उत्पादों में अनुसंधान की वस्तुओं के रूप में रुचि नहीं रखते हैं। और जीवित पौधों का अध्ययन एक लंबा और महंगा व्यवसाय है: FACE प्रयोग के दौरान पर्याप्त डेटा प्राप्त करने में कई साल और गंभीर धन की आवश्यकता होगी।

कठिनाइयों के बावजूद, वैज्ञानिकों की इन सवालों में दिलचस्पी बढ़ रही है, और अगले कुछ वर्षों में वे इनका जवाब खोजने में सक्षम हो सकते हैं।लिंकन, नेब्रास्का में ब्रायन कॉलेज ऑफ हेल्थ साइंसेज में गणित पढ़ाने वाले ज़िस्का और लोलाडेज़ चीन, जापान, ऑस्ट्रेलिया और संयुक्त राज्य अमेरिका के वैज्ञानिकों की एक टीम के साथ कार्बन डाइऑक्साइड के पोषण गुणों पर प्रभाव पर एक प्रमुख अध्ययन पर काम कर रहे हैं। चावल, सबसे महत्वपूर्ण फसलों में से एक। इसके अलावा, वे विटामिन, महत्वपूर्ण खाद्य घटकों की मात्रा में परिवर्तन का अध्ययन कर रहे हैं, जो अब तक व्यावहारिक रूप से नहीं किया गया है।

हाल ही में, यूएसडीए के शोधकर्ताओं ने एक और प्रयोग किया। यह पता लगाने के लिए कि CO₂ का उच्च स्तर फसलों को कैसे प्रभावित करता है, उन्होंने 1950 और 1960 के दशक के चावल, गेहूं और सोयाबीन के नमूने लिए और उन्हें उन क्षेत्रों में लगाया जहां अन्य वैज्ञानिकों ने कई साल पहले समान किस्में उगाई थीं।

मैरीलैंड में यूएसडीए अनुसंधान क्षेत्र में, वैज्ञानिक बेल मिर्च के साथ प्रयोग कर रहे हैं। वे यह निर्धारित करना चाहते हैं कि कार्बन डाइऑक्साइड की बढ़ी हुई सांद्रता के साथ विटामिन सी की मात्रा कैसे बदलती है। वे यह देखने के लिए कॉफी का अध्ययन भी करते हैं कि कैफीन की मात्रा गिर रही है या नहीं। "अभी भी बहुत सारे प्रश्न हैं," ज़िस्का ने बेल्ट्सविले में अनुसंधान सुविधा दिखाते हुए कहा। "यह तो एक शुरूआत है।"

लुईस ज़िस्का वैज्ञानिकों के एक छोटे समूह का हिस्सा हैं जो परिवर्तनों का मूल्यांकन करने और यह पता लगाने की कोशिश कर रहे हैं कि वे लोगों को कैसे प्रभावित करेंगे। इस कहानी का एक अन्य प्रमुख पात्र सैमुअल मायर्स है, जो हार्वर्ड विश्वविद्यालय में एक जलवायु विज्ञानी है। मायर्स प्लैनेटरी हेल्थ एलायंस के प्रमुख हैं। संगठन का लक्ष्य जलवायु विज्ञान और स्वास्थ्य देखभाल को फिर से एकीकृत करना है। मायर्स आश्वस्त हैं कि वैज्ञानिक समुदाय कार्बन डाइऑक्साइड और पोषण के बीच संबंधों पर पर्याप्त ध्यान नहीं दे रहा है, जो कि एक बहुत बड़ी तस्वीर का केवल एक हिस्सा है कि ये परिवर्तन पारिस्थितिकी तंत्र को कैसे प्रभावित कर सकते हैं। "यह सिर्फ हिमशैल का सिरा है," मायर्स ने कहा। "हमें लोगों को यह समझने में मुश्किल हो रही थी कि उनके पास कितने प्रश्न होने चाहिए।"

2014 में, मायर्स और वैज्ञानिकों की एक टीम ने नेचर जर्नल में एक प्रमुख अध्ययन प्रकाशित किया जिसमें जापान, ऑस्ट्रेलिया और संयुक्त राज्य अमेरिका में कई साइटों पर उगाई जाने वाली प्रमुख फसलों को देखा गया। उनकी संरचना में, कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता में वृद्धि के कारण प्रोटीन, लोहा और जस्ता की मात्रा में कमी देखी गई। पहली बार, प्रकाशन ने वास्तविक मीडिया का ध्यान आकर्षित किया है।

यह भविष्यवाणी करना मुश्किल है कि वैश्विक जलवायु परिवर्तन मानव स्वास्थ्य को कैसे प्रभावित करेगा, लेकिन हम अप्रत्याशित के लिए तैयार हैं। उनमें से एक वातावरण में कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता में वृद्धि और C3 फसलों के पोषण मूल्य में कमी के बीच का संबंध है। अब हम इसके बारे में जानते हैं और आगे के विकास की भविष्यवाणी कर सकते हैं,”शोधकर्ता लिखते हैं।

उसी वर्ष, वास्तव में, उसी दिन, लोलाडेज़ ने, उस समय दक्षिण कोरिया के डेगू के कैथोलिक विश्वविद्यालय में गणित पढ़ाते हुए, अपना स्वयं का लेख प्रकाशित किया - डेटा के साथ जो उन्होंने 15 वर्षों से अधिक समय तक एकत्र किया था। CO₂ की मात्रा बढ़ाने और पौधों के पोषण पर इसके प्रभाव का यह अब तक का सबसे बड़ा अध्ययन है। लोलाडेज़ आमतौर पर पौधे विज्ञान को "शोर" के रूप में वर्णित करता है - जैसा कि वैज्ञानिक शब्दजाल में, वैज्ञानिक जटिल विषम डेटा से भरे क्षेत्र को कहते हैं जो "शोर करते हैं", और इस "शोर" के माध्यम से उस संकेत को सुनना असंभव है जिसे आप ढूंढ रहे हैं। उनकी नई डेटा परत अंततः शोर के माध्यम से वांछित संकेत को पहचानने और "छिपी हुई पारी" का पता लगाने के लिए काफी बड़ी थी, जैसा कि वैज्ञानिक ने कहा था।

लोलाडेज़ ने पाया कि उनका 2002 का सिद्धांत, या यूँ कहें कि उस समय उन्होंने जो प्रबल संदेह व्यक्त किया था, वह सच निकला। अध्ययन में लगभग 130 किस्मों के पौधों और पिछले 30 वर्षों में प्रयोगों में प्राप्त 15,000 से अधिक नमूने शामिल थे। कैल्शियम, मैग्नीशियम, सोडियम, जिंक और आयरन जैसे खनिजों की कुल सांद्रता में औसतन 8% की गिरावट आई है। खनिजों की मात्रा के सापेक्ष कार्बोहाइड्रेट की मात्रा में वृद्धि हुई। शैवाल जैसे पौधे फ़ास्ट फ़ूड बनते जा रहे थे।

यह देखा जाना बाकी है कि यह खोज मनुष्यों को कैसे प्रभावित करेगी, जिनका मुख्य आहार पौधे हैं। इस विषय में गोता लगाने वाले वैज्ञानिकों को विभिन्न बाधाओं को दूर करना होगा: अनुसंधान की धीमी गति और अस्पष्टता, राजनीति की दुनिया, जहां "जलवायु" शब्द धन की किसी भी बात को रोकने के लिए पर्याप्त है। विज्ञान की दुनिया में बिल्कुल नए "पुलों" का निर्माण करना आवश्यक होगा - लोलाडेज़ इस बारे में अपने काम में मुस्कराहट के साथ बोलते हैं। जब लेख अंततः 2014 में प्रकाशित हुआ, तो लोलाडेज़ ने ऐप में सभी फंडिंग इनकारों की एक सूची शामिल की।