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(nèi)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(zhì)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)?！比鹗扛ダ锟擞袡C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(nèi)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(nèi)，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(zhì)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。《世界糧食安全和營養(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(zhì)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(zhì)、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。