科學家提出建議 讓未來的世界變得舒?

科學家來幫助世界在未來擁有食物和衣服！當前，隨著經(jīng)濟和科技的發(fā)展，糧食產(chǎn)量逐年增加，但全球糧食安全形勢依然不容樂觀。例如，世界每年生產(chǎn)大約8000億個西紅柿，但有多少值得吃？

基因編輯讓西紅柿又好吃了。圖片：維克多德拉切夫/塔斯社/蓋蒂

事實上，經(jīng)過幾千年的種植，這種蔬菜更適合農(nóng)民和賣家，而不是消費者。番茄藤現(xiàn)在有條不紊地生長著，從而結出了大量的果實。然而，許多研究證實，西紅柿的味道和營養(yǎng)在這個過程中喪失了。

科學家正在研究這個問題。最近，三個研究小組分別解釋了如何制作一個超級番茄：不要為了產(chǎn)量而犧牲味道。

這些研究不僅表明任何有用的性狀都被引入植物，也提醒人們重視植物生長發(fā)育基礎研究的價值。有人稱超級番茄為“甜勝利”，人們開始注重口感和營養(yǎng)，而不僅僅是追求產(chǎn)量。同時，這也表明植物學家可以為改善世界糧食系統(tǒng)做更多的工作。

迫近的形勢

聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織、國際農(nóng)業(yè)發(fā)展基金、聯(lián)合國兒童基金會、世界糧食計劃署、世界衛(wèi)生組織近日聯(lián)合發(fā)布了2018 《世界糧食安全和營養(yǎng)狀況》報告，指出2017年全球有8.21億人處于饑餓狀態(tài)，相當于每9個人中就有1個人挨餓，已經(jīng)恢復到10年前的水平。

除了饑餓，隱性饑餓的問題也不容忽視。數(shù)據(jù)顯示，由于飲食中缺乏這些微量營養(yǎng)素，全世界有20億人遭受健康損害。世界銀行和國際糧食政策研究所的研究結果表明，發(fā)展中國家營養(yǎng)不良造成的勞動力損失占該國國內生產(chǎn)總值的3% ~ 5%。

目前，氣候變暖已經(jīng)影響到主要糧食作物的產(chǎn)量。氣候變化將對降雨模式和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生影響，導致糧食供應短缺和高糧價，而糧食安全狀況不佳的發(fā)展中國家將受到更大影響。

英國利茲大學戰(zhàn)略研究院院長蒂姆本頓(Tim Benton)在近日舉行的“氣候變化與糧食系統(tǒng)會議”上指出，氣候變暖將改變糧食產(chǎn)量、質量和病蟲害的分布，對糧食供應體系產(chǎn)生影響，未來全球糧食供應體系將變得更加脆弱和低效。

“人們普遍認為，到2050年，農(nóng)業(yè)產(chǎn)量必須進一步增加50%，才能養(yǎng)活估計超過90億的全球人口。飲食模式的改變進一步加劇了這一挑戰(zhàn)。”瑞士弗里克有機農(nóng)業(yè)研究所的阿德里安穆勒告訴《中國科學報》記者。

穆勒提到，實現(xiàn)這一目標的建議很多，比如進一步提高生產(chǎn)效率和資源利用效率，重視農(nóng)業(yè)生態(tài)和有機農(nóng)業(yè)，減少畜產(chǎn)品和食品的浪費。

清潔生產(chǎn)

其中，有機農(nóng)業(yè)備受爭議。研究表明，盡管有機農(nóng)業(yè)比傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)更環(huán)保，但不開辟新的耕地，仍然無法滿足人類對食物的需求。

“有機農(nóng)業(yè)或許能夠在滿足全球糧食需求的同時實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，但前提是減少糧食浪費和肉類生產(chǎn)?！蹦吕照f。

穆勒團隊于2017年11月在《自然—通訊》發(fā)表論文指出，模型預測，為了實現(xiàn)100%有機農(nóng)業(yè)轉型，滿足全球糧食需求，所需耕地將比目前增加16%~33%，食物浪費將減少50%，動物飼料生產(chǎn)將停止。

此外，控制農(nóng)業(yè)對環(huán)境的負面影響非常重要。如果農(nóng)業(yè)繼續(xù)破壞環(huán)境，反過來環(huán)境壓力影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，就會陷入惡性循環(huán)。

103010年近期發(fā)表的一篇論文顯示，如果農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平不提高，糧食消費模式發(fā)生改變，應對人口和收入水平的預期變化，2010年至2050年，糧食系統(tǒng)對環(huán)境的影響可能增加50%~90%。

“我們研究表明，如果不采取行動

然而，斯普林曼研究小組還發(fā)現(xiàn)，沒有一項措施足以減輕糧食系統(tǒng)對全球環(huán)境的壓力。

研究人員利用詳細的國家數(shù)據(jù)建立了一個全球糧食系統(tǒng)模型，以研究與糧食相關的環(huán)境影響。結果表明，在世界范圍內采用更多的植物性飲食可以減少一半以上的溫室氣體排放。除了改變飲食結構，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術和管理水平，減少糧食損失和浪費也是限制糧食系統(tǒng)環(huán)境影響的必要條件。

“如果這些措施得到全面應用，許多之前預計會增加的環(huán)境壓力可能會得到緩解?！彼蛊樟致f。

同樣，二氧化碳排放不僅影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，還可能影響人類營養(yǎng)。

全球營養(yǎng)

哈佛大學陳曾熙公共衛(wèi)生學院的馬修史密斯和塞繆爾邁爾斯及其同事發(fā)現(xiàn)，除非采取有效的緩解措施，否則在未來30至80年內，二氧化碳濃度預計將超過550 ppm(百萬分之一)，這可能會降低許多主要作物的鐵含量。

、蛋白質和鋅含量減少3%~17%，從而影響世界多地的人類營養(yǎng)狀況。

“多年來流行的理論是，較高的二氧化碳導致植物更快生長，這有利于碳水化合物的形成，而其他重要營養(yǎng)物卻有可能被高碳水化合物所‘稀釋’。”Smith告訴《中國科學報》記者。

實際上，目前全球人口的營養(yǎng)狀況已不樂觀?！妒澜缂Z食安全和營養(yǎng)狀況》報告顯示，有近1.51億5歲以下兒童因營養(yǎng)不良而身材矮小，遠低于各年齡段的身高標準。國際組織呼吁采取措施為人們獲得有營養(yǎng)的食物提供保障，并打破營養(yǎng)不良的代際循環(huán)。

Smith提到，決策者應當監(jiān)測其食品供應的營養(yǎng)含量，并在必要時采取行動，例如重視作物強化或營養(yǎng)補充計劃，以及鼓勵飲食多樣性等。

中國農(nóng)科院生物技術研究所副所長張春義提到，早在2004年5月，農(nóng)科院便針對微量營養(yǎng)素攝入不足造成的隱性饑餓問題，啟動了中國作物營養(yǎng)強化項目，致力于篩選、培育、評價和推廣富含微量營養(yǎng)素的營養(yǎng)強化作物新品種。

“生物強化對改善人民健康水平、提升生活質量十分重要，過量攝入低營養(yǎng)高能量食物是導致肥胖癥、糖尿病和心血管疾病的主要原因，迫切需要全社會關注營養(yǎng)健康。”農(nóng)科院作物科學所所長劉春明告訴《中國科學報》記者。

劉春明團隊日前在國際上首次發(fā)現(xiàn)了一種可用于培育高營養(yǎng)水稻的新型育種材料。

“水稻的糊粉層是水稻高蛋白、不飽和脂肪酸、維生素、微量元素的主要儲存場所。我們篩選的糊粉層加厚水稻品系跟普通全米比較蛋白質、維生素、膳食纖維、鋅、鐵、鈣增加了30%~300%；跟白米比較增加了2~10倍。”劉春明說。

研究人員將誘變過的種子從中間切開，利用不帶胚的一半分析其糊粉層厚度，帶胚的一半保留獲得后代，共篩選了近3萬粒種子，獲得了這種糊粉層加厚的品系。相關成果在線發(fā)表于美國《國家科學院院刊》。

但推進營養(yǎng)型農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，“需要全社會關注、進行科普知識教育、政府的扶持和支持、企業(yè)參與才可以實現(xiàn)”。劉春明說。

“雖然，我們無法預測未來的飲食會發(fā)生怎樣的變化，也無法捕捉到數(shù)十億人日益惡化的健康狀況，但無論如何，全球減排努力將是幫助避免潛在危害的最直接方式。”Smith說。