Rijstvelden op de Filipijnen.
M0N FEDERE MD/Wikimedia Commons/CC BY-SA 3.0

Verhoogde CO2-niveaus maken dat planten te weinig mineralen hebben en gewassen minder voedzaam worden

Jarenlang hebben wetenschappers een verhoogde fotosynthese gezien als een van de enige voordelen van de toenemende niveaus van koolstofdioxide (CO2) in de atmosfeer. Aangezien planten CO2 gebruiken voor fotosynthese, wordt verwacht dat hogere CO2-niveaus zullen leiden tot productievere planten. Een nieuwe overzichtsstudie stelt nu dat dit effect kleiner kan zijn dan verwacht, omdat verhoogde CO2-niveaus het planten moeilijk maken om aan de mineralen te geraken die ze nodig hebben om te groeien en voedzaam voedsel te worden. Gewassen met minder eiwitten en ijzer zullen vooral in ontwikkelingslanden voor problemen zorgen. 

De zogenoemde review-studie, waarin eerdere wetenschappelijke studies over het onderwerp worden doorgenomen, is uitgevoerd door wetenschappers van het Institut des Sciences des Plantes de Montpellier (IPSiM) van de Université de Montpellier. 

"Er zijn veel studies in de wetenschappelijke literatuur die aantonen dat de CO2-niveaus die verwacht worden tegen het einde van de 21e eeuw, zullen leiden tot een lagere concentratie van stikstof in de meeste planten, wat vooral de hoeveelheid eiwitten in plantproducten negatief zal beïnvloeden", zei Alain Gojon, de eerste auteur van de studie en de onderzoeksdirecteur van het Institut National de Recherche pour l'Agriculture, l'Alimentation, et l'Environnement (INRAE). 

"Het is erg belangrijk te begrijpen waarom planten kweken in verhoogde CO2-niveaus, zo'n negatief effect heeft op het eiwitgehalte van de meeste van de belangrijkste voedselgewassen."

Planten gebruiken fotosynthese om CO2 te incorporeren in suikers waar ze hun energie van krijgen. Fotosynthese voorziet planten echter niet van de essentiële mineralen die ze nodig hebben om te groeien. De meeste planten halen die mineralen, zoals stikstof, fosfor en ijzer, uit de bodem langs hun wortelsysteem. Stikstof is bijzonder belangrijk omdat het een essentiële bouwsteen is voor de aminozuren die planten gebruiken om eiwitten te maken. 

Een graanveld in Zuid-Afrika.
Discott/Wikimedia Commons/CC BY-SA 4.0

Stikstofgebrek maakt minder voedzaam

Een stikstoftekort betekent niet alleen dat een plant moeilijkheden zal ondervinden om zijn weefsels op te bouwen, maar ook dat hij minder voeding aan mensen zal verschaffen. 

"Wat duidelijk is, is dat de voedingssamenstelling van de belangrijkste gewassen die wereldwijd gebruikt worden, zoals rijst en tarwe, een negatieve invloed ondervindt van de verhoging van het CO2-niveau", zei Antoine Martin, de corresponderende auteur van de studie en een onderzoeker van het Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS). 

"Twee hoofdvoedingsstoffen die essentieel zijn voor de menselijke voeding, kunnen getroffen worden door dit fenomeen", zei Gojon. "De eerste zijn eiwitten die opgebouwd zijn uit stikstof. In ontwikkelingslanden kan dit een groot probleem zijn, omdat veel diëten in deze landen niet rijk zijn aan eiwitten. En planten die geteeld worden in verhoogde CO2-niveaus, kunnen 20 tot 30 procent minder eiwitten bevatten. Het tweede is ijzer. IJzertekort treft nu al naar schatting 2 miljard mensen wereldwijd." 

Bovenop de impact op de wereldwijde voedselsystemen, kan het feit dat planten bij verhoogde atmosferische CO2-niveaus minder mineralen bevatten, leiden tot een negatieve feedbackloop - een terugkoppelingslus - voor het verminderen van de klimaatverandering. "De opname van koolstof op het land die geassocieerd wordt met een verhoogde fotosynthese, kan beperkt blijven als de meeste vegetatie een gebrek heeft aan stikstof en andere mineralen. Dat kan elke bijkomende verhoging van deze opname uit de atmosfeer verhinderen", zei Gojon. 

Momenteel is nog niet duidelijk hoe het juist komt dat verhoogde CO2-niveaus een negatieve impact hebben op de mechanismen waarmee planten mineralen opnemen en verwerken. 

"We zouden echt graag de mechanismen willen begrijpen die verantwoordelijk zijn voor de negatieve effecten van verhoogde CO2 op de minerale samenstelling van planten", zei Martin. "Momenteel onderzoeken we de natuurlijke genetische variatie die achter deze negatieve effecten zit. Dat zou later gebruikt kunnen worden om de voedingswaarde van teelten te verbeteren bij de toekomstige CO2-niveaus in de atmosfeer."

De studie van de onderzoekers is gepubliceerd in Trends in Plant Science. Dit artikel is gebaseerd op een persmededeling van Cell Press. 

Dominique Van Der Straeten, professor plantenfysiologie aan de UGent, spreekt in Nieuwe feiten over het fenomeen.

Rijstoogst in Bangadesh.
Shmunmun/Wikimedia Commons/CC BY-SA 3.0

Meest gelezen