COLUMBUS, Ohio – Potrebbe sembrare che ci sia un lato positivo nei livelli crescenti di anidride carbonica nell’atmosfera. Le piante crescono più velocemente.
Tuttavia, in molte specie di piante, la quantità non è qualità. La maggior parte delle piante crescono più velocemente, ma hanno in media più amido, meno proteine e meno vitamine chiave, ha detto James Metzger, professore e presidente del Dipartimento di Orticoltura e Scienza delle Colture nel College of Food, Agricultural, and Environmental Sciences (CFAES) dell’Ohio State University.
Questo cambiamento sta avvenendo perché l’attuale livello di anidride carbonica nell’atmosfera è di 400 parti per milione, quasi il doppio di quello che era a metà del XVIII secolo, l’inizio della rivoluzione industriale. E continua ad aumentare, stimolato dalla combustione dei combustibili.
Accogliendo l’anidride carbonica e la luce, una pianta forma prima zuccheri e amidi, poi altri nutrienti tra cui proteine, grassi e antiossidanti. Anche se l’anidride carbonica è necessaria alle piante per vivere, troppa anidride carbonica può ridurre la quantità di nutrienti preziosi che la pianta produce, compresi ferro, zinco e vitamina C.
“La perdita di nutrienti, in particolare di proteine, è grave”, ha detto Metzger. “Questo non aiuta lo sforzo delle persone a mangiare diete più equilibrate e ad aumentare la loro nutrizione.”
La carne e i latticini animali sono una fonte significativa di proteine per l’uomo. Quindi, se gli animali non ricevono abbastanza proteine dalle piante, questo influirà su ciò che possono produrre come cibo.
Quello che sta succedendo è che un livello più alto di anidride carbonica nell’atmosfera riduce la quantità di fotorespirazione che avviene nelle piante. Durante la fotorespirazione, le piante prendono l’ossigeno dall’ambiente, rilasciano anidride carbonica e producono prodotti di scarto tra cui l’acido glicolico, che una pianta non può utilizzare. Per trasformare l’acido glicolico in un prodotto utilizzabile, la pianta deve fare più fotosintesi, il processo attraverso il quale le piante usano la luce del sole, l’acqua e l’anidride carbonica per creare glucosio, una forma di zucchero di cui le piante hanno bisogno per sopravvivere.
Bassi tassi di fotorespirazione, causati da maggiori quantità di anidride carbonica, sono associati a bassi livelli di stress nelle piante, che ironicamente non è una cosa buona. Questo perché le piante stressate rispondono producendo antiossidanti come le vitamine C ed E, così come livelli più alti di proteine. Quindi, quando i livelli di anidride carbonica nell’atmosfera aumentano, c’è meno fotorespirazione e quindi meno stress per le piante. E lo stress ridotto significa una maggiore crescita, ma a un costo, un declino nella qualità nutrizionale delle piante.
“Questo è stato osservato in molte specie diverse di piante”, ha detto Metzger.
Se la pianta non produce abbastanza antiossidanti, questo non è solo meno salutare per le persone che poi mangiano la pianta, ma anche per la capacità della pianta di respingere le malattie, ha detto Metzger. Le piante possono diventare più vulnerabili alle malattie e agli insetti. Con meno sostanze nutritive nelle piante, gli insetti devono divorarne di più per ottenere lo stesso valore nutritivo.
Non tutte le piante reagiscono all’aumento dei livelli di anidride carbonica nello stesso modo. Alcune colture, tra cui il mais e la canna da zucchero, non diminuiscono di valore nutritivo in mezzo a livelli più alti di anidride carbonica. Questo perché il loro processo di fotosintesi è diverso da quello della maggior parte delle altre piante.
Anche la temperatura è un fattore. A seconda della temperatura, le piante possono reagire in modi diversi agli alti livelli di anidride carbonica. L’aumento dei livelli di anidride carbonica che sta innescando una maggiore fotosintesi può ostacolare la crescita di alcune piante coltivate a temperature inferiori ai 59 gradi Fahrenheit, come il grano invernale, ha detto Katrina Cornish, Ohio Research Scholar e Endowed Chair in Bio-based Emergent Materials con CFAES.
Le piante coltivate in condizioni di caldo possono anche essere ostacolate dall’elevata anidride carbonica. Con le temperature calde, molte piante si mantengono fresche spalancando i pori sul lato inferiore delle loro foglie. Ma in un’atmosfera con alta anidride carbonica, i pori non si aprono così tanto, quindi le piante non sono in grado di mantenersi fresche, ha detto Cornish. Questo potrebbe far sì che “le piante diventino croccanti e muoiano, quando stavano bene a livelli più bassi di anidride carbonica”, ha detto. E l’aumento sta avvenendo così rapidamente che le piante non avranno la possibilità di adattarsi.”
A breve termine, la fotosintesi supplementare stimolata da livelli più alti di anidride carbonica può portare piccoli guadagni nella quantità di foglie, steli e germogli che vengono prodotti da una coltura, ma non necessariamente nella porzione di coltura che può essere raccolta. E a lungo termine, farà più male alle piante che bene, ha detto Cornish.
“Ci sarà un punto di svolta, e quel punto di svolta è diverso per ogni coltura”, ha detto Cornish.
Si è già visto che le piante di riso coltivate in condizioni di elevata anidride carbonica producono più fusti, che comprendono gli steli e le foglie della pianta, ma meno grani e più piccoli.
Un modo per evitare che i livelli più alti di anidride carbonica influenzino la crescita e la resa delle piante è attraverso l’incrocio delle piante e la manipolazione genetica, ha sottolineato Metzger. Entrambi potrebbero portare alla creazione di varietà di piante la cui crescita e i cui livelli di nutrienti saranno meno influenzati dalle maggiori quantità di anidride carbonica nell’ambiente.
Sono necessarie altre ricerche per capire come una pianta produce antiossidanti, ha detto Metzger.
“Penso che sia importante che ci impegniamo a capire davvero come queste vie biochimiche sono controllate e come possiamo manipolarle senza effetti dannosi sulla pianta.”